Основы трубопроводного транспорта

1.

ФГБОУ ВПО
«Ухтинский государственный технический университет»
Кафедра ПЭМГ
Курс лекций по дисциплине
«Основы трубопроводного
транспорта»
Доцент кафедры ПЭМГ Вишневская Н.С.
Ухта, 2011

2.

Информация
Кафедра «Проектирование и эксплуатация магистральных
газонефтепроводов»
Дата основания – 1994 г.
Расположение: г. Ухта, ул. Первомайская, 13, аудитория 308 корпуса «В»
Телефон: 8 (8216) 774482
Электронная почта: [email protected]
Заведующий кафедрой:
Агиней Руслан Викторович
Телефон: 8 (8216) 774481
Электронная почта: [email protected]
2
2

3.

Лекция 1 : «История добычи и
использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
3
3

4.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
Первые упоминания о нефти появились 6000 лет назад
Нафта (греч.) – просачивающаяся, вытекающая
Петролиум (лат.) – каменное масло («петрос» камень, «олеум» - масло)
Применение нефти: для освещения, в медицине (простудные заболевания,
кашель, ревматизм, как компонент разнообразных лекарств), в военных целях.
4
4

5.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
В предгорьях Малого Кавказа за 6000 лет до
н.э. горели «вечные огни». Это были случайно
воспламенившиеся (от молнии или костра,
например) выходы газа на поверхность.
Применение газа: для освещения, отопления.
Промышленное применение природного газа
началось лишь в 50-х годах прошлого столетия.
5
4

6.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого
(почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти).
Элементарный состав нефти:
углерод (83-87%);
Фракционный состав нефти:
Групповой состав нефти:
от начала кипения до 200 оС –
бензиновая фракция
от 200 до 300 оС –
керосиновая фракция
от 300 до 350 оС –
соляровая фракция
(дизельная)
свыше 350 оС - мазут
парафиновые углеводороды
- СnH2n+2
нафтеновые углеводороды
(цикланы) - CnH2n
ароматические
углеводороды (арены) - СnH2n6 (n>6)
Кроме углеводородов в нефти
содержатся кислородные,
сернистые и азотистые
соединения. К числу основных
кислородных соединений,
содержащихся в нефтях,
относятся нафтеновые
кислоты и асфальтосмолистые вещества.
водород (11-14%);
Часто встречается сера
(до 7%).
Также встречаются: азот (не более
1,7%), кислород (не более 3,6%).
Присутствуют: железо, магний,
алюминий, медь, натрий, олово,
кобальт, хром, германий, ванадий,
никель, ртуть и другие.
Состав и свойства нефти
6
5

7.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
Физические свойства нефти
Средняя молекулярная масса 220—300 г/моль (редко 450—470).
Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³.
Нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой,
0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой.
Температура кристаллизации от −60 до + 30 °C.
Вязкость от 1,98 до 265,90 мм²/с.
Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К).
Удельная теплота сгорания 43,7—46,2 МДж/кг.
Электропроводимость от 2∙10−10 до 0,3∙10−18 Ом−1∙см−1
Нефть - легко воспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35 до +121 °C
(зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов).
Состав и свойства нефти
7
6

8.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
Природные газы газовых, газоконденсатных месторождений представляют собой
большей частью смесь предельных углеводородов, химическая формула которых
имеет вид СnН2n+2.
Основным компонентом природных газов
является метан СН4, содержание которого
достигает 98% по объему. Наряду с метаном в
состав природных газов входят и более
тяжелые углеводороды: этан - С2Н6; пропан С3Н8; нормальный бутан - n-С4Н10; изобутан i-C4H10; пентан - С5Н12 и другие, в
незначительном количестве двуокись углерода
CO2, сероводород H2S и примеси инертных
газов.
Состав и свойства газа
8
9

9.

Тема 1 : «История добычи и использования нефти и газа.
Состав и свойства нефти и газа»
Физические свойства природного газа
Природный газ бесцветен, а при отсутствии в нем
сероводорода - не имеет запаха.
Плотность - от 0,7 до 1,0 кг/м³ (сухой газообразный);
400 кг/м³ (жидкий).
Температура самовозгорания - 650 °C.
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от
5% до 15 % объёмных.
Удельная теплота сгорания: 28—46 МДж/м³
(6,7—11,0 Мкал/м³).
Октановое число при использовании в
двигателях внутреннего сгорания: 120—130.
Состав и свойства газа
9
10

10.

Лекция 2 : «Подготовка нефти и газа к
трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
10
10

11.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Нефть
Сырая
Товарная
ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические условия»
Классы
1-й класс – малосернистая (при массовой доле серы 0,60% и менее);
2-й класс – сернистая (серы от 0,61 до 1,80% включительно);
3-й класс – высокосернистая (серы от 1,81 до 3,50% включительно);
4-й класс – особо высокосернистая (серы свыше 3,50%).
Типы
0 – особо легкая; 1 – легкая; 2 – средняя;
3 – тяжелая; 4 – битуминозная
Группы
По степени подготовленности: чем больше номер группы, тем
большее содержание солей разрешено
Виды
По содержанию сероводорода и легких меркаптанов: чем больше
номер вида, тем больше содержится сероводорода и меркаптанов
11
11

12.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Типы товарной нефти
Наименование
показателя
Нормативная величина показателя для нефти типа
0
1
2
3
4
830 и менее
830,0–850,0
850,0–870,0
870,0–895,0
более 895,0
845 и менее
834,5–854,4
854,4–874,4
874,4–899,3
более 899,3
при 300°С
не менее 30
52
не менее 27
47
не менее 21
42
–
–
–
–
при 350°С
62
57
53
–
–
Плотность, кг/м3:
при 20°С
при 15°С
Выход фракций*, %:
при 200°С
Массовая доля
парафина*, %
не более
не более
не более
6
6
6
Примечания – Выход фракций (не менее) и содержание парафина (не более) определяются только для
нефтей, поставляемых на экспорт.
12
12

13.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Группы товарной нефти
Массовая доля воды, % (не более)
Нормативная величина
показателя
для нефти группы
1
2
3
0,5
0,5
1,0
Концентрация хлористых солей, мг/л (не более)
100
Наименование показателя
Массовая доля механических примесей, % (не более)
Давление насыщенных паров, Па (не более)
300
900
0,05
66700
Виды товарной нефти
Наименование показателя
Массовая доля сероводорода, г/т (не более)
Массовая доля метил- и этилмеркаптана, г/т (не более)
Нормативная величина
показателя для нефти вида
1
2
3
20
50
100
40
60
100
13
13

14.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Этапы подготовки нефти
Сепарация
Производится для отделения нефти от газа
Обезвоживание
Производится для отделения воды от нефти
Обессоливание
Стабилизация
Производится для очистки нефти от солей
Производится для удаление из нефти легких фракций
Схема установки комплексной подготовки нефти
1, 9,11,12 - насосы; 2,5 - теплообменники; 3 - отстойник; 4 - электродегидратор; 6 - стабилизационная колонна; 7 - конденсатор-холдодильник;
8 - емкость орошения; 10 - печь
I - холодная "сырая" нефть; II - подогретая "сырая" нефть; III - дренажная вода; IV - частично обезвоженная нефть; V - пресная вода; VI обезвоженная и обессоленная нефть; VII - пары легких углеводородов; VIII - несконденсировавшиеся пары; IX - широкая фракция
(сконденсировавшиеся пары); X - стабильная нефть
14
14

15.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Сепарация
Сепараторы делятся:
1) по назначению — замерно-сепарирующие и сепарирующие;
2) по геометрической форме и положению в пространстве — цилиндрические,
сферические, вертикальные, горизонтальные и наклонные;
3) по типу обслуживаемых скважин — фонтанные, компрессорные тс насосные;
4) по характеру проявления основных сил — гравитационные, инерционные
(жалюзийные) и центробежные (гидроциклонные);
5) по рабочему давлению — высокого (6,4 МПа), среднего (2,5 МПа), низкого (0,6
МПа) давления и вакуумные;
6) по числу обслуживаемых скважин — индивидуальные и групповые;
7) по числу ступеней сепарации — первой, второй, третьей и т. д.;
8) по разделению фаз — двухфазный (нефть + газ), трехфазный (нефть + газ+
вода).
I – основная сепарационная секция; II – осадительная секция;
III – секция сбора нефти; IV – секция каплеуловительная;
1 – ввод продукции скважин; 2 – раздаточный коллектор; 3 – регулятор уровня
«до себя»; 4 – каплеуловительная насадка; 5 – предохранительный клапан;
6 – наклонные плоскости; 7 — датчик регулятора уровня поплавкового типа;
8 – исполнительный механизм; 9 – патрубок; 10— предохранительный
клапан; 11 – водомерное стекло; 12 – отключающие краники; 13 – дренажная
трубка.
15
15

16.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Обезвоживание
гравитационное холодное
разделение
Эмульсией называется дисперсная система, состоящая
из 2-х (или нескольких) жидких фаз, т.е. одна жидкость
содержится в другой во взвешенном состоянии в виде
огромного количества микроскопических капель (глобул).
внутритрубная деэмульсация
термическое воздействие
Жидкость, в которой распределены глобулы, называются
дисперсионной средой или внешней фазой.
Жидкость, которая распределена в дисперсионной
среде, называется дисперсной или внутренней фазой.
термохимическое воздействие
электрическое воздействие
фильтрация
разделение в поле центробежных
сил
16
16

17.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Обессоливание
Обессоливание нефти осуществляется
смешением обезвоженной нефти с пресной
водой, после чего полученную искусственную
эмульсию вновь обезвоживают.
Установка по обессоливанию нефти.
п. Шаим, Тюменская область.
Обессоливание нефтей
17
17

18.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Стабилизация
Под процессом стабилизации нефти понимается отделение от нее легких (пропан-бутанов и
частично бензиновых) фракций с целью уменьшения потерь нефти при ее дальнейшей
транспортировке.
При горячей сепарации нефть сначала
нагревают до температуры 40-80 °С, а
затем подают в сепаратор.
Выделяющиеся при этом легкие
углеводороды отсасываются
компрессором и направляются в
холодильную установку.
При ректификации нефть
подвергается нагреву в специальной
стабилизационной колонне под
давлением и при повышенных
температурах (до 240 °С).
Отделенные в стабилизационной
колонне легкие фракции
конденсируют и перекачивают на
газофракционирующие установки
или на ГПЗ для дальнейшей
переработки
Горячая сепарация
Ректификация
18
18

19.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Требования к товарному газу –
для самостоятельного рассмотрения
19
19

20.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Схема вертикального
масляного пылеуловителя
Схема циклонного пылеуловителя
Очистка газа от механических примесей
20
20

21.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Принципиальная схема осушки газа методом абсорбции
Осушка газа
21
21

22.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Принципиальная схема осушки газа методом адсорбции
Осушка газа
22
22

23.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Очистка от сероводорода
23
23

24.

Тема 2 : «Подготовка нефти и газа к трубопроводному транспорту.
Требования к товарным нефти и газу»
Очистка от углекислого газа
24
24

25.

Лекция 3 : «Общие вопросы трубопроводного
транспорта»
25
25

26.

Тема 3 : «Общие вопросы трубопроводного транспорта»
Трубы для магистральных трубопроводов
Для сооружения магистральных газонефтепроводов, технологических и промысловых трубопроводов
применяются стальные сварные прямошовные и спиралешовные трубы диаметром 159-1420 мм.
В зависимости от механических свойств, трубы изготавливают следующих классов прочности:
К34, К38, К42, К50, К55, К60.
Спиралешовные трубы
Прямошовные трубы
26
26

27.

Тема 3 : «Общие вопросы трубопроводного транспорта»
Способы укладки магистральных трубопроводов
Подземная
укладка
Полуподземная
укладка
Наземная укладка
Надземная укладка
27
27

28.

Тема 3 : «Общие вопросы трубопроводного транспорта»
Нефтепрово́д - инженерно-техническое сооружение трубопроводного транспорта, предназначенное для
транспорта нефти потребителю.
Нефтепроводы
Внутренние
Местные
Магистральные
Магистральные нефтепроводы
(согласно СНиП 2.05.06-85*)
I класс
Ø1000-1200 мм
II класс
Ø500-1000 мм
III класс
Ø300-500 мм
IV класс
Ø менее 300 мм
28
28

29.

Тема 3 : «Общие вопросы трубопроводного транспорта»
Газопровод - инженерное сооружение, предназначенное для транспортировки природного газа с
помощью трубопровода потребителю.
Магистральные газопроводы - предназначены для транспортировки газа на большие расстояния.
Газопроводы распределительных сетей - предназначены для доставки газа от газораспределительных
станций к конечному потребителю.
Газопроводы
Распределительных
сетей
Низкого
давления
Среднего
давления
Магистральные
Высокого
давления
I класс
II класс
29
29

30.

Лекция 4 : «Состав объектов и сооружений
магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти»
30
30

31.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Объектом МН называется производственный комплекс, включающий трубопроводы, здания, основное и
вспомогательное оборудование, установки и другие устройства, обеспечивающие его безопасную и
надежную эксплуатацию.
Под сооружением МН подразумевается надземная или подземная строительная система, состоящая из
несущих, а в отдельных случаях и ограждающих конструкций и предназначенная для выполнения
производственных процессов различного вида, хранения материалов, изделий и оборудования, для
временного пребывания людей, перемещения людей и грузов и т.д.
Объекты и сооружения МН
Площадочные
Площадочные объекты – это комплекс наземных
зданий и сооружений, к которым относят: НПС, конечный
пункт (КП), резервуарные парки, пункты подогрева нефти,
нефтеналивные эстакады и причалы, а также и др.
Линейные
Прочие объекты
31
31

32.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
32
32

33.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Схема магистрального нефтепровода содержит:
- информацию о протяжённости протяжённость трассы МН и трубопровода в однониточном исполнении;
- комплекс наземных зданий и сооружений: нефтеперекачивающих станций (НПС); приемо-сдаточные
пункты нефти (ПСП); нефтебазы (НБ); перевалочные пункты с указанием наименований, дистанций
подключения, проектной и существующей пропускной способности (млн.т/год), а также пункты подогрева
нефти;
- количество и тип резервуаров для наземных объектов;
- технологические участки МН, резервные нитки подводных переходов МН (ППМН) и лупинги с указанием
наименований, протяжённости, условного диаметра, проектной и существующей пропускной способности
(млн.т/год), а также трубопроводы не относящиеся к данному ОАО (ООО) МН (показываются штрихпунктиром) и участки выведенные из эксплуатации и находящиеся в консервации (показываются
пунктиром) с указанием наличия нефти;
- водные преграды;
- блокировочные трубопроводы с указанием условного диаметра;
- подводящие трубопроводы, с указанием принадлежности, протяжённости, условного диаметра, границы
раздела;
- места базирования линейно-эксплуатационных служб (ЛЭС), центральных ремонтных служб (ЦРС),
участков устранения дефектов (УУД), участков аварийно-восстановительных работ (АВР), взлетнопосадочные площадки, пункты наблюдения (ПН) на крупных и судоходных реках, систем измерения
количества и показателей качества нефти (СИКН) с указанием номеров;
- камеры пуска-приёма средств очистки и диагностики (КПП СОД);
- административные границы.
33
33

34.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти»
Нетфеперекачивающие станции (НПС)
Головные
(ГНПС)
Обеспечивает прием нефти с установок
подготовки и закачку ее в трубопровод.
В состав технологических сооружений ГНПС
входят:
- резервуарный парк;
- подпорная насосная;
- узел учета нефти;
- магистральная насосная;
- узел регулирования давления;
- площадка с предохранительными
устройствами для сброса избыточного
давления при гидравлических ударах;
- фильтры-грязеуловители,
- технологические трубопроводы.
Промежуточные
(ПНПС)
Без емкости
С емкостью
Аналогично ГНПС, но
если на такой станции
не проводятся
приёмосдаточные
операции, то узел
учёта может
отсутствовать
-
магистральная насосная;
фильтры-грязеуловители,
узел
регулирования
давления;
система сглаживания
волн давления (ССВД);
также
технологические
трубопроводы.
34
34

35.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Постанционная перекачка
35
35

36.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Перекачка через резервуар
36
36

37.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Перекачка с подключенным резервуаром
37
37

38.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Перекачка «из насоса в насос»
38
38

39.

Тема 4 : «Состав объектов и сооружений магистрального нефтепровода и
технологические схемы перекачки нефти
Схема прохождения нефти по магистральному нефтепроводу
39
39