Модуль 2

Лекция 8.

Промысловые трубопроводы, их классификация. Прокладка и увеличение пропус-кной способности трубопроводов.

            Все элементы сбора и подготовки скважинной продукции соединяются между собой трубопроводами. На нефтяных месторождениях представлено огромное многообразие различных трубопроводов.

            Трубопроводы, транспортирующие продукцию скважин на площадях нефтяных месторождений,  классифицируются следующим образом:

*                     по назначению - нефтепроводы, газопроводы, нефтегазопроводы, нефтегазоводопроводы и водопроводы;

*                      по напору - напорные и безнапорные;

*                      по рабочему давлению - высокого (6,4 МПа и выше), среднего (1,6МПа) и низкого (0,6 МПа) давления;

*                     по способу прокладки - подземные, надземные и подводные;

*                     по функции - выкидные линии от устьев скважин до групповой установки (внутрипромысловые); межпромысловые для сбора продукции с групп месторождений и доставки на ЦПС или ГПЗ; магистральные –протяженные нефте – и газопроводы для подачи товарной продукции потребителям;

*                     по составу перекачиваемой продукции -  нефтяные, газовые, нефтегазовые и водяные коллекторы; товарные нефтепроводы.

*                     по гидравлической схеме работы - простые трубопроводы без ответвлений, сложные трубопроводы с ответвлениями (к ним относятся также замкнутые кольцевые трубопроводы).

            Трубопроводы, транспортирующие воду к нагнетательным скважинам для поддержания пластового давления делятся на:

*                     магистральные водопроводы - от насосных станций второго подъема;

*                     подводящие водопроводы - от магистральных водопроводов до кустовых насосных станций (КНС)

*                     разводящие водоводы - от КНС до нагнетательных скважин.

Все трубопроводы делятся на трубопроводы с полным заполнением трубы жидкостью и с неполным заполнением трубы жидкостью. Трубопроводы с полным заполнением сечения трубы жидкостью называются напорными, а с неполным заполнением могут быть как напорными, так и безнапорными. Выкидные линии и нефтесборные коллекторы обычно не заполнены жидкостью, часть их сечения занята газом.

            Скважинная продукция движется по выкидным линиям до АГЗУ за счет перепада давления между устьевым давлением и  давлением  АГЗУ. Выкидные линии в зависимости от дебита скважин принимаются диаметром 75 ¸ 150 мм и прокладываются под землей. Протяженность их определяется технико-экономическими расчетами и может достигать 4 км. От АГЗУ до ДНС или УПН обычно прокладывается сборный коллектор диаметром 200 ¸ 500 мм  и протяженностью до  10 км. Для сбора и транспортировки нефтяного газа на месторождении прокладывают газопроводы.

            При гидравлических расчетах системы сбора на нефтяных месторождениях приходится сталкиваться с различными условиями движения продукции скважин по трубам. При транспорте ее за счет пластовой энергии в выкидных линиях скважин наблюдается движение двухфазной газожидкостной смеси, а при обводнении - трехфазной смеси. После дожимных насосных станций по трубопроводам транспортируются фазы: нефть или водонефтяная эмульсия, газ, иногда вода. Водонефтяные эмульсии почти всегда являются вязкопластичными жидкостями. Движение продукции осложняется также присутствием в потоке твердых частиц -  механических примесей, парафинов и асфальтенов. При использовании печей при транспортировке нефти или, учитывая естественные потери тепла в окружающую среду,  приходится выполнять гидравлические расчеты, учитывающие неизотермичность процесса.

Проектную пропускную способность трубопроводов, рассчитанную на перспективную добычу нефти и газа, используют полностью лишь спустя значительное время после сооружения трубопроводов. Таким образом, трубопроводы  в течение нескольких лет работают с недогрузкой. В результате технико - экономических расчетов  может оказаться более выгодным последовательное строительство трубопроводов малого диаметра по мере увеличения добычи нефти. Замена одного трубопровода большого диаметра двумя или несколькими трубопроводами малого диаметра может быть оправдана при раздельном сборе безводной и обводненной нефти. При наличии коррозии также обосновано применение трубопроводов для раздельного транспорта жидкости и газа, так как при увеличении скорости потока коррозия внутренней поверхности трубопроводов уменьшается. При низкой скорости движения смеси минерализованная вода движется самостоятельной струйкой по нижней образующей трубы, в результате чего там образуются порывы и свищи. С увеличением скорости и турбулизации потока интенсивность коррозии уменьшается, так как агрессивная среда изолируется от стенок, а сами стенки интенсивно смачиваются нефтью. При транспорте нефтегазовых смесей, особенно по пересеченной местности, в трубопроводах большого диаметра может происходить образование газовых пробок, приводящее к пульсации потока.

Целесообразность замены одного трубопровода большого диаметра  несколькими трубопроводами меньшего диаметра может быть обусловлена повышением надежности и гибкости системы сбора и транспорта, так как при аварии позволяет производить ремонтные работы без остановки скважин.

Правильный выбор диаметра и числа сборных коллекторов возможен на основе тщательного рассмотрения конкретных условий  и технико - экономического анализа.     

При сооружении нефтепромысловых коммуникаций применяют стальные трубы из малоуглеродистой и легированной стали, обладающие хорошей свариваемостью. Эти трубы выпускают бесшовными, электросварными, спирально - сварными и других конструкций. Бесшовные трубы больших диаметров изготавливают горячекатанными, малых диаметров - холоднокатанными или холоднотянутыми. Сварные трубы больших диаметров имеют продольный или спиральный шов, а трубы малых диаметров - продольный шов.

Наибольшее распространение в обустройстве нефтяных месторождений получили бесшовные горячекатанные трубы с наружным диаметром 57 - 426 мм, длиной от 4 до 12,5 м, изготовляемые из мартеновской стали марок ст. 10, ст. 20, и 4 сп.

При сооружении трубопровода, прокладываемого по площади месторождения, придерживаются следующего порядка: согласуют с землепользователем временное отчуждение земли, по которой должен прокладываться трубопровод. Затем роют траншеи на глубину ниже промерзания почвы и подвозят плети труб к траншее, сваривают вручную (диаметр труб до 800 мм) или автоматически (диаметр труб более 800 мм) стыки труб, поддерживаемые на весу трубоукладчиками, тщательно очищают наружную поверхность трубопровода от грязи и окалины и наносят на нее битумное покрытие с последующей обверткой  лентой гидроизоляции, предохраняющей трубопровод от электрокоррозии.

После проведения этих работ сваренный и изолированный трубопровод трубоукладчиками погружается на дно траншеи и закапывается той же землей, которая была  вынута из траншеи. Затем грейдерами выравнивается поверхность земли на трассе трубопровода и производится рекультивация почвы, то есть восстановление ее плодородия. При непригодности земель для выращивания сельскохозяйственных культур рекультивация не производится.

В некоторых случаях возникает необходимость прокладывать трубопроводы частично или полностью под водой. При этом для защиты трубопроводов от коррозии применяют  либо асбоцементную либо битумную защиту.  Для преодоления водных преград  под руслом прорывается специальная траншея, которая в практике получила название дюкер.

При прокладке трубопроводов под водой к ним предъявляются следующие требования:

·      трубопровод должен быть уложен не менее чем в две нитки;

·      должна быть обеспечена защита от повреждения трубопровода якорями судов;

·      должны быть созданы условия прочности трубопровода, его сварных стыков.

При выборе трасс сложной сети промысловых трубопроводов прежде всего руководствуются данными комплексного проекта разработки месторождения - сетке расположения скважин, топографической карте месторождения с учетом режима разработки ( с поддержанием пластового давления  или без него), производится изыскание необходимых трасс трубопроводов, выбор площадок для установки «Спутников», размещения оборудования дожимных насосных станций, установок подготовки нефти, установок подготовки воды, товарных парков и газоперерабатывающих заводов.

Для ровного рельефа местности месторождения с полным отсутствием населенных пунктов не существует проблемы выбора трасс отдельных трубопроводов - все они прокладываются кратчайшим путем, т. е. прямолинейно. Если месторождение имеет неровный рельеф местности или на его площади расположены населенные пункты, или какие-нибудь сооружения, то возникает вопрос рационального выбора трассы трубопроводов и площадок  для размещения сооружений. Трассой трубопровода является линия, определяющая положение трубопровода на местности.  Эта линия, нанесенная на карту или план местности, называется планом трассы.

Кроме выбора трассы при проектировании трубопроводов решаются следующие задачи:

·      выбор оптимальных длин и диаметров выкидных линий и сборных коллекторов, отвечающих минимальным расходам металла, затрат на их строительство и эксплуатационных затрат;

·      гидравлический, тепловой и механический расчет трубопроводов;

При проектировании систем сбора для парафинистых нефтей серьезное внимание следует уделить тепловым расчетам трубопроводов для определения необходимого числа печей для подогрева нефти и толщины теплоизоляции, предотвращающей потери теплоты в окружающее пространство.

 

Осн: 1[73-90].

Доп: 2[56-63].

 

Контрольные вопросы:

1.Перечислите трубопроводы по назначению?

2.Перечислите трубопроводы по  рабочему давлению?

3.Перечислите трубопроводы по гидравлической схеме работы?

4.Как называются трубопроводы в системе поддержания пластового давления?

5.От каких факторов зависит выбор трубопроводов?

6.Какой существует порядок работ при прокладке трубопроводов?