Блочные автоматизированные замерные установки для однотрубных систем сбора нефти и газа типа Спутник.

При проектировании разработки нефтяных место­рождений необходимо учитывать их специфические условия (фи­зико-химические свойства нефти, газа и воды, природно-клима­тические условия и др.). Однако, с другой стороны, это приводит к большому разнообра­зию и разнотипности как систем сбора нефти и газа, так и эле­ментов этих систем, что затрудняет заводское изготовление обо­рудования с максимальным исключением монтажных работ на нефтяном месторождении. В связи с этим Министерством нефтяной промышленности было принято решение об упорядочении схем сбора нефти и газа с максимальным применением блочного обо­рудования заводского изготовления.

Недостатки ранее разработанных установок были устранены в блочных автоматизированных замерных установках типа Спут­ник, разработанных Октябрьским филиалом ВНИИКАнефтегаз.  

В настоящее время имеются следующие типы установок: Спут­ник А, Спутник Б, Спутник В и находятся в разработке другие модификации, при этом Спутник А является базовой конструкции серии блочных автоматизированных замерных установок.

Блочная автоматизированная замерная установка Спутник А предназначена для автоматического измерения дебита скважин при однотрубной системе сбора нефти и газа, для контроля за их работой по подаче, а также автоматической блокировки скважин и установки в целом при возникновении аварийных ситуаций.

Существует три модификации этих установок: Спутник А-16-14/400, Спутник А-25-10/1500, Спутник А-40-14/400.

В указанных шифрах первая цифра обозначает рабочее давле­ние (в кгс/см²), на которое рассчитана установка, вторая — число подключенных к групповой установке скважин, третья — наи­больший измеряемый дебит (в м³/сут). Конструктивное исполне­ние этих установок в виде закрытых блоков с обогревом позввляет эксплуатировать их в районах с суровыми климатическими усло­виями (они рассчитаны на работу при температуре окружающей среды от минус 55 до плюс 50° С при относительной влажности воздуха до 80%).

Установка Спутник А состоит из двух блоков: замерно-пере­ключающего и блока КИП и автоматики. Общий вид установки Спутник А представлен на рис. 29. Оба блока монтируются на специальных рамных основаниях для возможности их транспор­тировки железнодорожным, автомобильным и водным транс­портом.

Рис. 29. Общий вид установки Спутник А:

а — замерно-переключающий блок; б — блок КИП и автоматики

Замерно-переключающий блок состоит из следующих основ­ных элементов: переключателя скважин многоходового ПСМ-1М; гидравлического привода ГП-1; отсекателя коллекторов ОКГ-3 и ОКГ-4 (в Спутниках А-40-14/400 - КПР1-80-40 и КПР1-150-40); замерного гидроциклонного сепаратора с механическим регулято­ром уровня; турбинного счетчика ТОР-1-50, газового нагревателя с системой газоотбора и регулятором давления (в Спутнике А-40 газовый нагреватель отсутствует); вентилятора, соединительных трубопроводов и запорной арматуры. В щитовом помещении блока КИП и автоматики размещаются: блок местной автоматики БМА-30 11, состоящий из блока управления и силового блока; блок питания счетчика ТОР-1-50; два электрических нагревателя.

Технологические трубопроводы.

Стальные трубы

Для сбора и транспортирования нефти и газа в основном применя­ются горячекатанные бесшовные или так называемые спирально-шов­ные трубы. В меньшей степени используют прямошовные трубы, соеди­няемые электродуговой или электроконтактной сваркой или электродуго­вой сваркой под флюсом. Номинальный диаметр в дюй­мах равен наружному диаметру трубы. Допустимое отклонение наруж­ного диаметра зависит от диаметра трубы и способа ее изготовления. Допускается максимальное отклонение ±1%.

Допустимое отклонение толщины стенки также зависит от диаметра трубы и способа ее изготовления. Максимально допустимое отклонение составляет +20 и —12,5%. Для сварки встык на концах труб имеется фаска. Если нет ка­ких-либо особых условий, фаску делают под углом 30° (+ 5, —0°) от плоскости, перпендикулярной оси трубы. Высота среза торца трубы без фаски должна быть 1,59 мм (±0,79 мм).

Так как сопротивление разрыву и предел текучести сталей растет, возрастают трудности производства соответствующего качества сварных соединений. Улучшение ка­чества стали дает значительный экономический эффект. Чем меньше толщина стенки трубы, тем меньше стоимость трубопровода. Это требует, без сомнения, применения сталей повышенной прочности. Так как допустимые рабочие давления прямо зависят от толщины стенки (т. е. массы) и предела текучести, эффективность применения высокопрочных труб очевидна.

Удельные затраты на транспорт нефти и газа уменьшаются по мере увеличения производительности трубопровода при условии, если нефть или газ транспортируется по трубопроводу достаточно большого диа­метра, оптимального для данной производительности.   

Обычно более экономично строить трубопроводы большого диаметра из спирально-шовных труб. Такие трубы имеют меньшую толщину стенки по сравне­нию с горячекатанными трубами того же диаметра.

В спирально-шовных трубах допустимые рабочие давления выше, чем для прямошовных труб того же диаметра и той же толщины стенки. Спирально-шовные трубы могут изготавливаться из стали любой марки за исключением марки А-25. Размеры труб можно определять по таблице.

За последнее время значительно возросли требования к стали труб, что связано с тем, что все большее количество нефтяных и газовых скважин бурится в суровых климатических условиях. Низкие темпера туры значительно снижают пластичности стали трубы. Оценку прочно­сти стали для этих условий, прежде всего делают по так называемой критической или переходной к хрупкости температуре, устанавливаемой испытанием на ударный изгиб. При добавлении Мп до 2% повышается предел текучести стали и снижает­ся переходная к хрупкости темпера­тура. Однако после добавки не­большого количества А1 (0,05%} повышается предел текучести и значительно снижается переходная к хрупкости температура при лю­бом содержании Мп Поэтому трубы, применяемые в хо­лодных климатических условиях, обычно содержат небольшое коли­чество алюминия.

2. Алюминевые трубы.

В 60-х годах было признано, что трубы, изготовленные из спла­вов алюминия, имеют следующие преимущества: меньшая удельная масса, что облегчает их хранение и транспортирование; большая стой­кость к ударам; невосприимчивость к температурным колебаниям; срав­нительно легко свариваются; вслед­ствие гибкости легче прокладыва­ются в холмистой местности или по искривленным трассам; пленка окиси, образующаяся на поверхности алюминия, защищает трубу от большинства видов грунтовой коррозии; коррозионная стойкость к се­роводороду, поэтому эти трубы применяют, если в транспортируемой нефти или газе содержится сероводород; невосприимчивость к воздей­ствию соленой воды, что естественно, предопределяет выбор их при прокладке подводных выкидных линий от морских скважин. До настоящего времени алюминиевые трубы широко не применяют в основном из-за того, что у алюминиевых сплавов со­противления разрыву и предел текучести ниже, чем у стальных труб.