Добываемая из скважин сырая нефть представляет собой сложную смесь, содержащую, помимо целевых углеводородов, значительное количество попутных компонентов: углеводородный газ, пластовую воду, механические примеси и различные соли. Основная задача промысловой подготовки — очистить нефть от этих примесей, доведя её качество до строгих стандартов, установленных для товарной нефти, готовой к безопасному транспорту и эффективной переработке. Эти стандарты, в частности, детально прописаны в ГОСТ Р 51858-2002, который классифицирует нефть по классам, типам, группам и видам.
Многообразие технологических схем
Выбор конкретной схемы подготовки зависит от целого ряда факторов: масштабов месторождения, режима работы скважин, уровня обводнённости нефти, концентрации газа и солей, а также от технологической оснащённости промысла. В любом случае процесс направлен на удаление нежелательных примесей (газа, воды, солей) для получения стабильной нефти, пригодной для отправки на крупные нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ). Ключевыми этапами являются сепарация газа, обезвоживание и обессоливание.
Сепарация попутного нефтяного газа
На промыслах для отделения попутного газа применяется многоступенчатая сепарация, основанная на ступенчатом снижении давления. Обычно используется 2-3 сепарационные ступени, но в некоторых случаях, как, например, на одном из иранских месторождений, их число может доходить до семи. Нефть и газ от группы скважин сначала поступают на автоматизированные замерные установки для учёта дебита, после чего газ по сети газопроводов направляется на газоперерабатывающий завод (ГПЗ). К сожалению, на многих российских промыслах до сих пор практикуется сжигание 20-30% попутного газа, что не только экономически неэффективно, но и противоречит экологическим нормам таких стран, как США, где подобная практика законодательно запрещена.
Обезвоживание и обессоливание: где и как?
Место проведения обезвоживания и обессоливания определяется степенью обводнённости сырья. При высокой обводнённости эти операции выполняются непосредственно на промысловом пункте сбора, часто с использованием блочных сепарационных установок, которые также проводят замеры количества нефти, газа и воды. Если же обводнённость невелика, сырую нефть могут транспортировать на центральную установку стабилизации нефти (ЦУСН), расположенную на расстоянии 30-80 км. Иногда технологически и экономически целесообразно объединить ГПЗ и ЦУСН на одной площадке.
Традиционно сепарация проводилась вблизи скважин, однако современные технологии, такие как геликоидальные осевые многофазные насосы фирмы «Sulzer», позволяют транспортировать неразделённую смесь нефти и газа (с содержанием газа до 95%) на большие расстояния до централизованных пунктов подготовки. Это многоступенчатые насосы, где каждая ступень состоит из вращающегося геликоидального колеса и неподвижного направляющего аппарата.
Двухэтапная подготовка к переработке
Окончательная подготовка нефти к переработке осуществляется в два этапа: на нефтепромысле (НП) и на НПЗ. На промысле основная часть пластовой воды отделяется в отстойниках. Однако при интенсивном перемешивании образуется стойкая эмульсия «вода в нефти», для разрушения которой применяются специальные аппараты — электродегидраторы. На этом этапе удаляется большая часть воды и растворённых в ней минеральных солей (хлориды магния, кальция, натрия). После промысловой подготовки в нефти остаётся 0.2-1.0% воды и 40-1800 мг/л солей.
Окончательное доведение нефти до кондиций происходит уже на НПЗ, где содержание солей снижается до 5 мг/л, а воды — до 0.2%. Попутный газ отделяется в сепараторах высокого и низкого давления гравитационным методом. В нефти остаются растворённые лёгкие углеводороды (до бутана включительно, 0.5-1.5%), которые извлекаются на стадии стабилизации либо на ЦУСН, либо на НПЗ.
Важно отметить, что в процессе длительной эксплуатации месторождения качество добываемой сырой нефти меняется: снижается количество и меняется состав попутного газа, растёт обводнённость и солесодержание. Это требует постоянной адаптации и модернизации технологических схем промысловой подготовки для поддержания высокого качества конечного продукта.