Підвищення ефективності газопроводів газозбірних систем нафтових і газових промислів

Abstract

Дисертація присвячена підвищенню ефективності газопроводів газозбірних систем нафтових і газових родовищ. Проведено системний аналіз роботи газозбірних мереж і даних науково-технічних джерел. Виявлено, що газозбірні системи зрілих українських нафтових і газоконденсатних родовищ є астарілими з точки зору облаштування їх нерівнопрохідною запірною арматурою, що, фактично, унеможливлює проведення періодичної очистки традиційними поршнями-скребками. Проаналізовано особливості трубопроводів на нафтогазопромислових площах, які формують систему для збору нафтогазопромислової продукції. Визначено, що такі трубопроводи перекачують здебільшого багатофазове середовище. Представлено алгоритм визначення структурної форми руху газорідинного потоку, оцінки його типу однорідності, визначення параметрів гідравлічного стану. Розроблено послідовність вибору найбільш раціональних способів відведення рідини з порожнини трубопроводу за їх принципом дії. Представлено результати адаптації розробленого математичного алгоритму для діючої ділянки трубопроводу, що транспортує багатофазове середовище. Створено пружно-полімерну композицію та фізичну модель руху поршня трубопроводом. Проведено моделювання руху пружно-полімерної композиції. Систематизовано дані проведеного чинникового експерименту щодо поведінки пружно-полімерної композиції під час очищування гладкостінного трубопроводу. За результатами аналізу отримано математичну регресійну модель руху композиції, яка прив’язує час її проходження порожниною ділянки з певною технічною характеристикою зі швидкістю газового потоку, орієнтовним обсягом забруднень і їх типом у порожнині газопроводу. Розроблену регресійну модель адаптовано до промислового використання. Розроблено дослідну технологію реалізації процесу очищування діючих шлейфів вердловин для типових нафтових, газоконденсатних та газових родовищ.

Диссертация посвящена повышению эффективности газопроводов газосборных систем нефтяных и газовых месторождений. Выявлено, что газосборные системы зрелых украинских нефтяных и газоконденсатных месторождений, устаревшие с точки зрения обустройства их неравнопроходной запорной арматурой, фактически исключают возможность проведения периодической очистки традиционными поршнями-скребками. Проведен обзор литературы посвященной проблемам сбора нефтяного газа и очистки системы трубопроводов. Анализируя имеющиеся современные разработки и средства для очистки газосборных систем, хочется отметить отсутствие универсальных очистных устройств, которые можно было бы использовать, как для трубопроводов со сменными диаметрами по длине, так и для различных диаметров трубопроводов с имеющейся неравнопроходной арматурой без необходимости обустройства камерами пуска-приема очистных поршней, а также отсутствием необходимости изготовления новой конструкции очистного устройства под разные диаметры трубопроводов. Предложено в качестве технического решения разработку упругого жидкостного поршня и технологии очистки шлейфов скважин с его помощью. Приведен компонентный состав типичных газового, газоконденсатного и нефтяного месторождений Украины. Решено вопрос, каким образом формируются загрязнения конденсатного типа на определенном километре трассы газосборной сети, их влияние на режимы работы сети и оборудования для подготовки нефтяного газа. Представлен алгоритм определения структурной формы движения газожидкостного потока, оценки его типа (за основным перекачиваемым продуктом) и однородности, определения параметров гидравлического состояния: номинальных и реальных потерь давления во время сбора и транспортировки продукции, обусловливающих различные значения конечного давления на исследуемых участках трубопровода. Систематизированы методы и способы очистки газосборных сетей для транспортировки нефтяного газа зрелых месторождений. Построен алгоритм выбора рационального способа отвода загрязнений из полости трубопровода. Для очистки газопроводов малой протяженности (ответвления, промышленные газопроводы) с неравнопроходной запорной арматурой предложен метод скоростного потока газа. Представлены результаты адаптации разработанного математического алгоритма для действующего участка трубопровода, транспортирующего многофазную среду.

The thesis was devoted to efficiency improving of gas pipelines in gas collection systems of oil and gas industries System analysis of gas-collecting networks and data of scientific and technical sources has been carried out. It has been revealed that the gas-collecting systems of mature Ukrainian oil and gas condensate deposits are outdated in terms of the closure ties arrangement of uneven permeability, which in fact excludes the possibility of periodic cleaning with traditional pig-scrapers. Peculiarities of pipelines on oil and gas fields, which form the system for collecting oil and gas products are analyzed. It was determined that such pipelines mostly pump a multiphase environment. An algorithm for determination of the structural motion form the gas -liquid flow, evaluation of its homogeneity, determination of its hydraulic state parameters was presented. The sequence of choosing the optimal methods for removing fluid from the cavity of the pipeline has been developed based on their principle of action. The adaptation results of the developed mathematical algorithm for the operating area of the pipeline transporting the multiphase environment was presented. The elastic-polymer composition and the physical model of the movement of the piston along the pipeline have been created. The motion simulation of the elastic polymeric composition has been carried out. The data of the conducted factor experiment on the behavior of the elastic-polymeric composition during the cleaning of the smooth-walled pipeline was systematized. According to the analysis results, the mathematical regression model of composition motion that binds its passage through the cavity of a site with a certain technical characteristic with the speed of gas stream, the approximate volume of pollution and its type in the cavity of the gas pipeline is optained. The developed r egression model was adapted for industrial use. The experimental technology of process realization of cle