РАЗВИТИЕ СИСТЕМ СОВМЕСТНОГО СБОРА И ТРАНСПОРТА НЕФТИ И ГАЗА

Совместное движение нефти и газа по трубопроводам неразрывно связано с равитием закрытой системы эксплуатации месторождений. Сначала оно осуществлялось только до сепарационно-замерных установок, расположенных на расстоянии 200—300 м от устья скважин. При этом после разделения и замера количеств нефти и газа движение их продолжалось раздельно по самостоятельным трубопроводным коммуникациям. Нефть самотеком направлялась в емкости сборных пунктов и далее насосами перекачивалась в сырьевые резервуары, а газ компрессорами подавался на газобензиновый завод. Соответствующие этим признакам нефтегазосборные системы получили название систем раздельного сбора и транспорта нефти и газа. Они характеризуются низким давлением в нефтегазосборных трубопроводах, многочисленностью промежуточных технологических объектов и, как следствие этого, большой металлоемкостью, нерациональным использованием избыточной энергии пласта и значительными потерями газа и легких фракций нефти.

В 1948 г. на промыслах объединения Азнефть стала внедряться новая прогрессивная система сбора нефти и газа, предложенная инженерами Ф. Г. Бароняном и С. А. Везировым. Основой этой схемы является совместный сбор и транспорт продукции всех нефтяных скважин (насосных, компрессорных и фонтанных) до промыслового сборного пункта под повышенным давлением порядка (5-6) * 10⁵ н/м². По этой схеме протяженность выкидных линий и сборных коллекторов, по которым осуществляется совместный сбор и транспорт нефти и газа, составляет 2—3 км, а иногда на морских промыслах она достигает 7—8 км. Система нефтегазосбора Бароняна и Везирова по сравнению с раздельной системой сбора нефти и газа обеспечила значительное уменьшение потерь нефти и газа и сокращение расхода металла и денежных средств (рис.2.)

Идея совместного сбора и транспорта продукции нефтяных скважин получила свое дальнейшее развитие в работах Грозненского нефтяного института и распространена на трубопроводы протяженностью, измеряемой десятками километров, и работающие под давлением, достигающим (60—70)-10⁵ н/м².

В 1958 г. на промыслах объединения Грознефть был осуществлен первый промышленный эксперимент по совместной перекачке нефти и газа по трубопроводу диаметром 0,075 м и длиной 18 км с замером всех необходимых параметров. Диаметры трубопроводов, по которым осуществляется совместный транспорт нефти и газа, стали достигать 0.5 м, а их протяженность 20—30 км (рис.3).

На промыслах объединения Казахстаннефть был осуществлен еще больший по своим масштабам эксперимент в условиях равнинной местности. Впервые в СССР нефть и газ транспортировались по одному трубопроводу диаметром 0,3 м на расстояние 100 км. Это открыло еще большие перспективы для развития совместного транспорта нефти и газа, в частности, в Западной Сибири (Тюмень), Казахстане (Мангышлак) и других районах. На базе совместного сбора и транспорта нефти и газа на большие расстояния научными и проектными организациями (ГНИ, Краснодарнефтепроект, Гипро-востокнефть, Татнефтепроект и др.) и НГДУ был модернизирован, разработан и внедрен ряд нефтегазосборных систем для различных условий добычи нефти, которые позволяют более рационально решать вопросы обустройства нефтяных промыслов. Появилась реальная возможность укрупнить и централизовать технологические объекты, увеличить число ступеней сепарации, более полно использовать естественную энергию пласта и т. д. Так, например, на всех новых месторождениях объединения Грознефть были внедрены высоконапорные системы с централизованной многоступенчатой сепарацией нефти и газа на сборных пунктах, рассчитанных на обслуживание нефтяных скважин одного или нескольких месторождений данного нефтегазоносного района. За период с 1960 по 1970 г. внедрение этой системы позволило утилизировать почти 11 млрд. м³ газа и совместно транспортировать более 64 млн. т нефти и свыше 18 млрд. м³ газа.

При любой другой системе сбора и перекачки такого количества нефтяного сырья пришлось бы проложить значительно больше трубопроводов и построить компрессорные и насосные станции.

Расчет экономической эффективности применения высоконапорной системы на одном из месторождений объединения Грознефть показал. что после внедрения этой системы себестоимость нефти снизилась на 2,5%, а газа на 30%. Аналогичные схемы внедрены на месторождениях Ставропольского края, Дагестана, Туркмении, Казахстана и других районов страны.

Существенно модернизирована напорная герметизированная система нефтегазосбора Гипровостокнефти. В последней модификации эта система нефтегазосбора предусматривает однотрубный транспорт нефти и газа до участковых сепарационных установок, расположенных на расстоянии до 7 км от скважин, и транспорт газонасыщенных нефтей в однофазном состоянии до технологических установок по подготовке нефти и газа на расстояние до 100 км и более.

За период с 1960 г. по сентябрь 1967 г. в объединении Куйбышевнефть было перекачано 40,7 млн. т газонасыщенной нефти и 548 млн. м³ растворенного в ней газа. Экономический эффект от перекачки газонасыщенной нефти составил 9,6 млн. руб.

Кроме того, этой системой предусматривается использование энергии пласта или напора, создаваемого глубинными насосами, для бескомпрессорного транспортирования газа первой ступени сепарации на большие расстояния. Продукция нефтяных скважин подается на групповые замерные установки, на которых периодически замеряются дебиты скважин. Далее эта продукция по одному трубопроводу подается в сепараторы первой ступени, сгруппированные на участковых сепарационных пунктах. После сепарации первой ступени газ за счет давления в сепараторе направляется к потребителям, а нефть с оставшимся растворенным газом — на централизованный сборный пункт. На этом пункте осуществляются окончательная двухступенчатая сепарация нефти и газа, подготовка нефти к сдаче потребителю, переработка газа всех ступеней сепарации и подготовка сточных вод к закачке в пласты (рис.4).

Большие работы в области развития систем нефтегазосбора ведутся в Азербайджане, Татарин, Башкирии, Туркмении и в других нефтяных районах страны, где также доказана технико-экономическая целесообразность внедрения совместного транспорта нефти и газа на большие расстояния.

Институтом Татнефтепроект показана эффективность развития совместного сбора и транспорта нефти и газа в условиях низких буферных давлений и механизированной добычи нефти, запроектирована для месторождений Татарии напорная нефтегазосборная система с применением дожимных насосно-компрессорных станций в двух вариантах: когда расстояние до газобензинового завода не превышает 30—40 км и когда оно может достигать 80—100 км. Принципиальной разницы между этими вариантами нет. Отличаются только давления в сепараторах первой ступени.

По этой схеме продукция скважин при давлении на буфере (4— 5)*10⁵ н/м² сначала поступает на групповые автоматизированные замерные установки, и далее на дожимные насосно-компрессорные станции, рассчитанные на обслуживание от 18 до 24 скважин. Газонефтяная смесь насос-компрессорами подается в сепараторы первой ступени, расположенные на расстоянии 2—8 км от станции. Отделившийся газ под давлением сепаратора направляется на газобензиновый завод, а нефть, с оставшимся в ней газом, транспортируется по трубопроводу протяженностью 6—10 км на промысловый сборный пункт, где осуществляются вторая ступень сепарации и соответствующая подготовка нефти. Если давление на устьях скважин достаточно высокое, то их продукция поступает в сепараторы под собственным давлением.

Система нефтегазосбора, разработанная институтом Татнефтепроект, не нашла еще широкого практического осуществления из-за отсутствия экономически выгодных и надежных в работе насос-компрессорных установок. В настоящее время существует несколько разновидностей нагнетателей для газожидкостных смесей, которые находятся в стадии испытаний и доработок.

Институтом Татнефтепроект разработана еще одна высоконапорная система совместного сбора нефти и газа в однофазном (жидком) состоянии. По этой схеме все скважины оборудуются погружными бесштанговыми насосами, обеспечивающими напор выше давления насыщения нефти газом. Газонефтяная смесь из скважин в однофазном состоянии поступает в коллектор и транспортируется на конечный сборный пункт, где подвергается многоступенчатой сепарации. В сепараторах первой ступени обеспечивается получение практически сухого газа под давлением, достаточным для подачи его к потребителям. Эта система пока еще не нашла практического применения из-за недостаточного напора, создаваемого электропогружными насосами, и иногда из-за весьма высоких давлений насыщения.

Были высказаны соображения относительно возможности внедрения бесколлекторной (лучевой) нефтегазосборной системы, в основе которой лежит совместный транспорт нефти и газа до относительно крупных сборных пунктов, рассчитанных на обслуживание до ста скважин. На этих пунктах должен проводиться практически весь комплекс промысловых процессов, обеспечивающих получение товарных продуктов, а отделившаяся вода может быть закачана в продуктивные пласты. В отношении этой системы было высказано в печати много суждений «за» и «против» ее внедрения. Отмечался большой расход металла на сооружение нефтегазосборной сети, недостаточное число ступеней сепарации, нерациональное использование земельных угодий и др. Указывалось, что для различных условий не может быть единой универсальной нефтегазосборной системы и поэтому более естественно говорить о типовых системах, учитывающих те или иные характерные особенности и условия эксплуатации различных нефтяных месторождений. Поэтому надо полагать, что новая бесколлекторная нефтегазосборная система может быть рекомендована для месторождений с благоприятными для этой системы условиями. Так, например, отмечается, что эта система наиболее полно отвечает условиям месторождений Западной Сибири. При этом предлагается не сооружать на сборных пунктах установки по подготовке нефти, газа и воды и оставить на них только первую ступень сепарации, замерные установки и насосное хозяйство для дальнейшего транспорта газонасыщеннойнефти на центральные пункты сбора. Несмотря на дискуссионность отдельных положений, авторы бесколлекторной системы нефтегазосбора привели ряд чрезвычайно важных рекомендаций, которые могут быть реализованы при сооружении всех централизованных нефтегазосборных систем. Так, например, обустройство промыслов с использованием готовых технологических установок, полностью выполненных на заводах; очередность строительства объектов с наращиванием мощностей установок по этапам разработки месторождений; комбинация относительно крупных стационарных и мелких передвижных установок для покрытия пиковых нагрузок с последующей переброской передвижных установок на другие объекты; совмещение процессов сепарации и деэмульсации, раздельный сбор чистой и обводненной нефти п другие рациональные решения.