Участок предварительной подготовки нефти на Первомайском месторождении с разработкой основного оборудования
В магистерской диссертации объектом исследования является участок предварительной подготовки нефти на Первомайском месторождении с разработкой основного оборудования. Был проведен технологический, конструктивный и механический расчет нефтегазосепаратора и отстойника. Приведен расчет защиты нефтегазового сепаратора от превышения давления. Разработаны разделы социальной ответственности и финансового менеджмента, ресурсоэффективности и ресурсосбережения.
ВВведение …………………………………………………………………21
1.1.Описание технологической схемы……………………………..……22
2.2. Расчет нефтегазосепаратора ……………………………………………………24
2.2.1.Технологический и конструктивный расчет НГС………..….…….24
2.2.1.1.Расчет геометрических размеров аппарата……………………………. 24
2.2.1.2. Расчет и подбор патрубков……………………………………………………25
2.2.Механический расчет …………………….………………………..….27
2.2.1. Расчет толщины обечайки и крышек ………………..……………27
2.2.2. Подбор крышек………………………………….…………………..30
2.2.3. Расчет необходимости укрепления отверстий…………….………31
2.2.4. Расчет фланца ……………………………..………..…….……..…36
2.2.5. Расчёт обечайки нагруженной опорными нагрузками
от воздействия седловых опор……………………………………48
3. Расчет нефтегазового отстойника………………………………………………60
3.1.Технологический и конструктивный расчет отстойника…………..60
3.1.1.Расчет геометрических размеров аппарата……………………………….60
3.1.2. Расчет и подбор патрубков……………………………………………………..62
3.2.Механический расчет отстойника ……………………………..…….63
3.2.1. Расчет толщины обечайки и крышек ………………..…….…….63
3.2.2. Подбор крышек………………………………….………………..…67
3.2.3. Расчет необходимости укрепления отверстий…………….………68
3.2.4. Расчет фланца ……………………………..………..……..…….…73
3.2.5. Расчёт обечайки нагруженной опорными нагрузками
от воздействия седловых опор…………,………………..………85
4.Разделение водонефтяных эмульсий…………………………….…….97
5. Разработка методики расчета защиты нефтегазового сепаратора
от превышения давления……………………………………….……105
5.1.Обоснование актуальности темы……………………………………………105
5. 2.Характеристика современного состояния проблемы ………………106
5.3.Расчет предохранительного устройства нефтегазового
сепаратора ……………………………………………………….….107
5.4.Заключение………………………………………………………….113
6.Социальная ответственность……………………………….……..…..114
6.1. Производственная безопасность……………………………………114
6.1.1 . Анализ вредных факторов производственной среды……..….114
6.1.2. Анализ вредных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению…………………………………115
6.1.2.1. Наличие токсичных и вредных веществ…………………..…115
6.1.3. Анализ опасных производственных факторов и обоснование
мероприятий по их устранению (техника безопасности)…….……….117
6.1.3.1. Опасность поражения электрическим током…………………117
6.1.3.2. Механические опасности………………………………………119
6.1.3.3. Взрывопожароопасность…………………………………….…119
6.2. Экологическая безопасность………………………………………120
6.2.1. Защита жилой зоны………………………………………..………121
6.2.2 Воздействие объекта на атмосферу………………………..…….121
6.2.3 Воздействие объекта на гидросферу…………………………..…123
6.2.4 Воздействие объекта на литосферу………………………..….…123
6.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях………………….…..…125
6.3.1.Превентивные меры и действия в случае возникновения
пожара………………………………………………………………..…..127
6.4.Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности…………………………………………………………….128
7.Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение………………………………………………………130
7.1. Предпроектный анализ………………………………..…………….130
7.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования……….130
7.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения…………….…….130
7.1.3. Диаграмма Исикава………………..……….…………………….132
7.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации……….…….133
7.1.5. Методы коммерциализации результатов научно-
Технического исследования………………………..……….………….135
7.2. Инициация проекта ………………………..……………………….136
7.2.1. Цели и результат проекта…………………………………………136
7.2.2. Организационная структура проекта…………..………………..136
7.2.3. Ограничения и допущения проекта…………………………..…137
7.3.Планирование управления научно-техническим проектом………138
7.3.1. Иерархическая структура работ проекта…………..….…………138
7.3.2. Контрольные события проекта……………………………..……139
7.3.3. План проекта………….…………………………………..………140
7.3.4. Бюджет научного исследования………………………………….142
7.3.4.1. Специальное оборудование для проектных работ…………….142
7.3.4.2. Затраты на оплату труда работников, непосредственно
занятых выполнением НИОКР…………………………………143
7.3.4.3. Электроэнергия………………………..………………………..145
7.3.4.4. Накладные расходы………………………………………..……145
7.3.5. Организационная структура проекта……………….…….……..146
7.3.6. Матрица ответственности…………………………………..……146
7.3.7. План управления коммуникациями проекта…………………….147
7.3.8. Реестр рисков проекта………………..…………………..………148
7.4. Оценка сравнительной эффективности исследования……..…….150
Заключение……………………………………………………………………………………152
Список научных трудов……………………………………….………..153
Список использованной литературы………………………………………………154
Приложение А………………………………………………..…….……157
Одним из наиболее распространенных видов аппаратуры в объектах
промыслового сбора, подготовки нефти и газа к транспорту, являются
сепараторы. Предназначаются эти аппараты для отделения газа от
жидкости, жидкости от газа, а в некоторых случаях оба процесса могут
сопровождаться с разделением жидких фаз, отличающихся своими
плотностями (нефть-вода, бензин-вода).
В системах подготовки нефти и газа сепараторы используются:
– на ступенях концевой, горячей и вакуумной сепарации, а также в качестве
специальных секций или встроенных узлов в аппаратах, совмещающих
нагрев, обезвоживание и обессоливание нефти с ее сепарацией;
– перед компрессорными машинами и после них для уменьшения
содержания капельной жидкости и механических примесей в поступающем
и выходящем газах;
– после колонн для предотвращения механического уноса жидкой фазы
(отстойники).
В зависимости от места расположения и назначения к сепараторам
предъявляются следующие основные требования:
– достижение равновесия фаз жидкость-газ;
– максимальное отделение он нефти газовой фазы и механических
примесей;
– очистка уходящего газа от капельной жидкости;
– предотвращение образования пены или разрушение её;
– снижение влияния пульсации газонефтяного потока;
– четкое разделение жидких фаз (многофазные разделители).
1.Описание технологической схемы
Продукция скважин с кустовых площадок Первомайского
месторождения с давлением не более 6,0 кгс/см2 (по PI-1) поступает на
первую ступень сепарации.
Нефтегазоводяная смесь от узла подключения поступает на первую
ступень сепарации, в нефтегазосепаратор С-1-1 (V=100м3). Сепарация газа
происходит за счет резкого снижения скорости потока в объеме
нефтегазосепаратора. Проходя через успокаивающие и распределяющие
перегородки, жидкость и газ разделяются. Газ, поднимается вверх и, пройдя
сетчатые каплеотбойники, через верхний штуцер выходит из сепаратора,
жидкость стекает на дно сосуда и отводится через нижний штуцер.
Нефтяной газ выводится через верхний штуцер и направляется на ФНД.
Давление в аппарате С-1-1 (PIA), не более 4,0 кгс/см2. Уровень раздела фаз
“нефть – газ“ (LICA), в пределах 900-1800мм.
В случае вывода в ремонт нефтегазосепаратора С-1-1, предусмотрена
возможность работы нефтегазосепаратора С-1-2 в качестве сепаратора
первой ступени.
Частично разгазированная нефтегазоводяная смесь из
нефтегазосепаратора С-1-1 поступает в отстойник ОГ-1 (V=200м3), где
осуществляется отделение пластовой воды. Аппарат работает в режиме
полного заполнения.
Нефтяная эмульсия поступает в отстойник через распределительные
коллектора, после чего жидкость получает вертикальное направление
движения. При движении жидкости вверх (через слой подтоварной воды)
происходит постепенное укрупнение капель воды, содержащейся в нефти, и
их движение к нижней части отстойника за счет гравитационных сил. Таким
образом, в нижней части отстойника собирается пластовая вода, а в верхней
части отстойника – нефть. Между слоем воды и нефти образуется слой
водонефтяной эмульсии. Выделившийся газ через верхний штуцер и
направляется на ФВД.
Далее нефть попадает в сборные коллектора, расположенные в
верхней части аппарата, и через штуцеры выводится из аппарата и
поступает в отстойник ОГ-2 (V=200м3), где происходит дополнительный
отстой нефти от воды.
Межфазный уровень “нефть – вода“ для создания оптимальных условий
осуществления процесса отстоя в отстойнике ОГ-1 (LICA) в пределах 1,80-
3,10м от нижней образующей аппарата, регулируется:
Окончательное разгазирование нефти после отстойников ОГ-1, ОГ-2
осуществляется на второй ступени сепарации в буферной емкости БЕ.
Сепарация газа происходит за счет резкого снижения скорости потока
в объеме нефтегазосепаратора. Проходя через успокаивающие и
распределяющие перегородки, жидкость и газ разделяются. Газ,
поднимается вверх и, пройдя сетчатые каплеотбойники, через верхний
штуцер выходит из сепаратора и направляется на ФНД, жидкость стекает на
дно сосуда и отводится через нижний штуцер. Давление в аппарате БЕ
(PIA), не более 4,0 кгс/см2. Уровень нефти (LIСA), в пределах 900-1800 мм.
2. Расчет нефтегазосепаратора
Исходные данные:
Материал аппарата: сталь 09Г2С конструкционная
низколегированная для сварных конструкций. Выбрали эту сталь т.к. она
морозостойкая.
Марка стали 09Г2С находит свое применение при изготовлении
деталей сварных металлоконструкций, работающих в широком интервале
температур от -70 до +425°С. Это детали работающих в условиях высокого
давления. Сталь 09Г2С применяется в химической промышленности, а
также в производстве труб.
Физические свойства стали 09Г2С достаточны для того, чтобы
обеспечить прочность фасонного, сортового и полосового металлопроката
при различных толщинах (от 10 до 100мм). При этом какой-либо
дополнительной обработки не потребуется.
Рабочее давление в сепараторе: р = 0.4 МПа;
Рабочая температура: tраб = -40-100 °С;
Производительность: по нефтяной эмульсии Qж =30000 м3/сутки или
0.347 м3/с; по газу Qг =1700 м3/сутки или 0.02 м3/с.
Обводненность нефти 55%. От общей смеси нефтяная эмульсия и газ
составляют 94,6 % и 5,4 %, соответственно.
Плотность стали 09Г2С: 7850 кг/м3 .
2.1.Технологический и конструктивный расчет НГС
2.1.1.Расчет геометрических размеров аппарата
Определяем диаметр сепаратора по газовой производительности.
Найдем максимальную скорость газового потока [2]:
м
г = 0,245 ∗ р−0,5 = 0,387
с
В результате проделанной работы был проведен технологический,
конструктивный расчет, где были определены геометрические размеры
аппаратов иопределены диаметры патрубков, и механический расчет, где
были рассчитаны толщины стенок: цилиндрической обечайки и
эллиптических крышек, был произведен прочностной расчет фланцевых
соединений на прочность и герметичность, проведен расчет укрепление
отверстий патрубков штуцеров, для аппарата были рассчитаны стандартные
опоры, нефтегазосепаратора и нефтегазового отстойника. Так же была
проведена разработка методики расчета защиты нефтегазового сепаратора
от превышения давления и разработаны разделы социальной
ответственности и финансового менеджмента, ресурсоэффективности и
ресурсосбережения.
Список научных трудов
Галеева Вильяма Рашитовича
№ Наименование Руко- Издательство, журнал Номе Фамилии
научного труда писн. (номер, год) р соавторов
или стр.
печ.
1 Разделение Печ. Материалы XIX 363- Семакина
водонефтяной Международной 364
О.К..
эмульсии научно-практической
конференции
студентов и молодых
ученых «Химия и
химическая
технология в XXI
2 Влияние Печ. Материалы VI 256- Семакина
наполнителей на Международной 257
О.К..
свойства научно-техниической
полимерной конференции Колесников
композиции молодых ученых ,
А.Е.
аспирантов и
студентов «Высокие
технологии в
современной науке и
техники (ВТСНТ-
17)». Томск, 2017
1.Технологическийрегламентучасткапредварительной
подготовки нефти УПСВ-1 «ЦЕНТР» первомайского месторождения ОАО
«Томскнефть» ВНК, – г.Стрежевой 2016 г.
2.Лутошкин Г.С., Дунюшкин И.И. Сборник задач по сбору и
подготовке нефти, газа и воды на промыслах. – М.: Альянс, 2014. – 132 с.
3. Лащинский А. А., Толчинский А. Р. Основы конструирования и
расчета химической аппаратуры. – Л.: Машиностроение, 2008. – 752 с.
4.ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета
на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и
плоских днищ и крышек.
5. ГОСТ 9931-85. Корпусы цилиндрические стальных сварных сосудов
и аппаратов. Типы, основные параметры и размеры.
6. ГОСТ Р 52857.1—2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы
расчета на прочность. Общие требования.
7. ГОСТ 6533-68. Днища эллиптические отбортованные для сосудов ,
аппаратов и котлов.
8. ГОСТ Р 52857.3-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета
на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем
и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних
статических нагрузках на штуцер.
9. ГОСТ Р 52857.4 – 2007. Расчет фланцевых соединений.
10. ГОСТ Р 52857.5-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы
расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных
нагрузок.
11. ОСТ 26-2091-93. Опоры горизонтальных сосудов и аппаратов.
12. Федеральные нормы и правила в области промышленной
безопасности.«Правилапромышленнойбезопасностиопасных
производственных объектов, на которых используется оборудование,
работающее под избыточным давлением»
13.Беляев В.М. Расчет и проектирование средств защиты. Беляев В.
М. Миронов В.М., Сечин А.И. – Томский политехнический университет. –
2-е изд. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014.-
184 с.
14.АрмотуроСтроение.2014.№5:[Электронныйресурс].URL:
http://www.valve-industry.ru/archive/archive2014.php.
15.Mohammad A. Malek. Обзор устройств защиты от избыточного
давления. Перевод Т.С. Скляровой / Valve Magazine, Winter. – 2016, c.16.
16.ЕрмиловВ.В.Предохранительныеизащитныеустройства.
Учебное пособие для практических занятий. – Череповец: ФГБОУ ЧГУ,
2014. – 20с. Ил.
17.ГОСТ 12.2.085 – 2002. Сосуды, работающие под давлением.
Клапаны предохранительные. Требования безопасности.
18.Корельштейн Л.Б. О российской и зарубежной нормативно –
методической документации по расчету и проектированию систем
аварийного сброса / Промышленный сервис. №3. 2012. – 8с.
19.РД51-0220570-2–93.Клапаныпредохранительные.Выбор,
установка и расчет. — ЦКБН, 1993.
20.У-ТБ-09–90.Указанияповыбору,расчетуиустановке
предохранительных клапанов. Книга 1. Установка предохранительных
клапанов и направление выбросов от предохранительных клапанов. — М.:
ВНИПИнефть, 1990.
21.У-ТБ-06–85 с изм. 1.2. Указания по выбору, расчету и установке
предохранительных клапанов. Книга 2. Временная методика расчета
количествавыбросовчерезпредохранительныеклапаны.—М.:
ВНИПИнефть, 1985.
22. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно
допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.
23. ГОСТ 12.1.005–88 (с изм. №1 от 2000 г.). ССБТ. Общие санитарно-
гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (01. 01.89).
24. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений, утв. Постановлением ГКСЭН России 01. 10.
1996 г. – М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997.
– 39 с.
25. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования.
26. ГОСТ 12.1.007–76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация и
общие требования безопасности (с изм. 1990 г.).
27. ГОСТ 31378 – 2009. Нефть. Общие технические условия.
28. ГОСТ 12.4.068. Система стандартов безопасности труда. Средства
индивидуальной защиты дерматологические. Классификация и общие
требования.
29. ГОСТ 12.4.021. Система стандартов безопасности труда. Системы
вентиляционные. Общие требования.
30.СанПиН2.2.1/2.1.1.1200-03.Санитарно-защитныезоныи
санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов.
31. Конституция Российской Федерации.
32. ГН 2.1.6.1338-03.Предельно допустимые концентрации (ПДК)
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест.
33. Н.А. Гаврикова. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность
и ресурсосбережение: учебно-методическое пособие. − Томск: Изд-во
Томского политехнического университета, 2014. – 73 с.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.8 (37 отзывов)
5 (285 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
5 (49 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
4.9 (298 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.5 (80 отзывов)
4 (15 отзывов)
