где: пл= /4*Дпл2=/4*(32*10-3) 2=8,01*10-4 м 2
Рж=8,01*10-4*1200*1090 *9,81=10314,5 Н
Вычислим Ртах;
Ртах=(20012,4 + 10314,5)*(1 + 0,9 *5/137)=31323 Н
4. Минимальное усилие в точке подвеса штанг при ходе вниз
Рт1п=Ршт1 (1 - *п/137), Н (22)
где: Ршт1 - вес колонны штанг в жидкости
Ршт1=Ннас** (*1спнш+ *1ст) (23)
здесь: 1спнш - вес 1 м СПНШ в жидкости
1ст - вес 1 м стальных штанг в жидкости
Ршт1=1200*9,81*(*0,71+ *2,09)=16480,8 Н
Рт1п=16480,8*(1 -0,9*5/137)=15939,5 Н
5. Для определения напряжений, действующих в точке подвеса штанг, воспользуемся следующими формулами:
шт=/4*шт2= 0,785*(19*10-3)2= 2,84*10-4 м2 (24)
тах= Ртах/ шт = 31323/2,44*10-4=110,3 мПа (25)
т1п= Рт1п/ шт = 15939,5/2,84*10-4=56,1 мПа (26)
а=(тах -т1п)/2= (110,3-56,1)/2=27,1 мПа (27)
пр= = = 54,7 Мпа (28)
Как видно из вычислений, приведенное напряжение, действующее в точке подвеса штанг равно 54,7 МПа.
Так как по предельно допустимым приведенным напряжениям для стеклопластика у нас нет значений, то воспользуемся минимальным значением предельно допускаемых приведенных напряжений для стали марки 40. В пользу стеклопластиковых штанг говорит также, что разрушающее напряжение при растяжении у них больше, чем у стальных: 760 МПа у стеклопластика и 610 МПа у стали.
пр=70мПа - приведенное напряжение для стали
Полученное пр=54,7 мПа свидетельствует о возможности использовать в качестве материала для штанг стеклопластик.
Для приведения эксперимента было подобранно 9 скважин. Для определения эффективности использования стеклопластиковых штанг скважины были оборудованы счетчиками активной и реактивной электрической мощности.
Ниже в таблице №14 приведены результаты расчетов.
Таблица. 14 Результаты анализа работы СПНШ
Нагрузка на головку балансира кН | 1696 | 9288А | 15470 | 12428а | 26769 | 26504 | 16942 | 24356 | 26480 | |
Стеклопластик Стек+сталь Сталь Потр. мощн с учетом веса штанг, кВт Стеклопластик Стек+сталь Сталь Умень. веса% Умень. потребляемой мощности | 21,4 31,3 38,5 18,3 23,2 33 | 20,5 28,1 35,9 17,1 20,6 24,2 22 19 | 10,6 12,7 18,5 2,9 3,3 4,5 31 26 | 21,6 29,2 37,8 18,2 22,4 32,9 22,7 31,4 | 17,5 24,1 30,6 12,6 17,6 24,6 21 28 | 12,6 17,1 27,9 5,6 7 10,5 38 32 | 17,1 22,1 29,9 10,3 11,8 14,3 26,1 17,5 | 22,5 33,3 39,4 18,5 24,6 33,1 15,4 27 | 11,9 15,7 26,5 3,9 4.8 7,3 40 34 |
Сравнивая результаты можно сделать вывод, что нагрузка на головку балансира станка-качалки уменьшилась в среднем на 20-25% при условии комплектации колонны штанг из стеклопластика и стали.
3.6 Выбор оборудования для подачи реагента (ингибитора)
Существуют два основных способа подачи реагента в обрабатываемую систему: непрерывное (периодическое) дозирование и разовая обработка.
Наиболее эффективным способом является непрерывное дозирование, обеспечивающее постоянный контакт реагента с обрабатываемой системой и частично предупреждающее образование АСПО. Однако этот способ требует обвязки специального оборудования на устье каждой скважины (насос - дозатор, емкость для реагента, поршневой насос для смешения, манифольд и др.).
Реагент в затрубное пространство постоянно подается устьевыми дозаторами УДЭ и УДC конструкции НПО Союзнефтепромхим и СКТБ ВПО Союзнефтемашремонт.
УДЭ и УДC можно применять также для борьбы с солеотложением, коррозией оборудования нефтяных скважин и внутрискважинной деэмульсации нефти.
Электронасосная дозировочная установка УДЭ в зависимости от дозировочного насоса имеет четыре типоразмера: УДЭ 0,4/6,3; УДЭ 1/6,3; УДЭ 1,6/6,3; УДЭ 1,9/6,3. Установки комплектуются специальными дозировочными насосами: НД 0,4/6,3 К14В; НД 1/6,3 К14В; НД 1,6/6,3 К14В; НД 1,9/6,3 К14В. Они обеспечивают максимальные подачи реагента 0,4; 1; 1,6 и 1,9 л/ч при максимальном давлении нагнетания 6,3 МПа. Потребляемая мощность насоса 0,5 кВт, масса 32 кг.
Установка имеет бак на 450 л; габаритные размеры установки 1230х690х1530 мм, масса 220 кг, рабочая температура 223 - 318 К.
Принцип работы УДЭ заключается в следующем. Реагент из бака 5 через фильтр 6 по всасывающему трубопроводу 11 поступает в плунжерный насос - дозатор 13 и по нагнетательному трубопроводу 14 подается в затрубное пространство скважины. Подача регулируется изменением длины хода плунжера.
Наибольшее число установок эксплуатируется в ПО «Татнефть». Дозировочные установки изготавливаются Лениногорским заводом «Нефтеавтоматика», а дозировочные насосы - Свесским насосным заводом.
Рис. 4 Дозировочная установка УДЭ
1 - дозировочный блок, 2 - электроконтактный манометр, 3 - указатель уровня, 4 - заливная горловина, 5 - бак, 6 - фильтр, 7 - рама, 8 - сливной вентиль, 9, 10, 15 - вентили, 11 - всасывающий трубопровод, 12 - обратный клапан, 13 - электронасосный агрегат, 14 - нагнетательный трубопровод, 16 - кожух
Комплектная дозировочная установка УДС с приводом от станка - качалки располагается на СК. Её нагнетательный трубопровод присоединяется к затрубному пространству скважины, а рычаг дозировочного насоса посредством гибкой тяги к балансиру СК. Подача устанавливается регулятором длины хода плунжера насоса и изменением мест крепления тяги к рычагу насоса и к балансиру СК. Подача дозировочного насоса составляет 0,04-0.63 л/с; давление нагнетания 6,3 МПа; вместимость бака 250 л, габаритные размеры 1500 х 730 х 735 мм, масса 145 кг.
По сравнению с другими дозировочными установками УДС-1 обеспечивает большую точность регулирования подачи, имеет более простую конструкцию, она безопасна (снабжена предохранительным устройством и не питается электрическим током) и удобна в эксплуатации.
Рис. 5 Дозировочная установка УДС
1 - указатель уровня, 2 - горловина, 3 - бак, 4 - манометр, 5 - предохранительный клапан, 6 - вентиль, 7 - кожух, 8 - насос дозировочный, 9 - обратный клапан, 10 - трехходовой клапан, 11 - фильтр, 2 - рама
Периодическое дозирование может осуществляться при использовании перечисленного выше оборудования или с помощью специального устройства для ввода реагента под давлением, первый случай имеет те же недостатки что и непрерывное дозирование. Во втором случае затрубное пространство перекрывают задвижкой 3, открывают вентиль 6 для сброса газа из емкости 4, снимают заглушку 5, закрывают вентиль 6, заливают реагент в емкость 4, закрепляют заглушку и открывают задвижку 3; регент поступает в затрубное пространство.
Рис. 6 Принципиальная схема устройства ввода реагента в затрубное пространство по давлением: 1 - устьевая арматура, 2 - выкидная задвижка,
3 - задвижка затрубного пространства, 4 - резервуар для реагента, 5 - заглушка, 6 - вентиль.
При этом способе подачи реагента обслуживание упрощается, но снижается эффективность действия реагента.
4. Охрана труда и противопожарная защита
4.1 Охрана труда и техника безопасности
При эксплуатации скважин для удаления АСПО применяется паропередвижная установка, при её работе должны выполняться следующие правила безопасности:
- паропередвижная установка (ППУ) на скважине устанавливается от устья на расстоянии не менее 25 метров с наветренной стороны так чтобы обеспечивался обзор для машиниста ППУ;
- обвязка выполняется бесшовными стальными трубами, испытанными на пробное давление Рпр=1,5Рраб;
- при пропаривании арматуры скважин, оборудования и трубопроводов, в которых ожидается повышение давления необходимо установить обратный клапан (непосредственно у установки или на любом стыке магистральных труб);
- на арматуре скважины, подвергаемой пропарке, необходимо предусматривать специальный патрубок с вентилем или задвижкой для подсоединения паропроводов от ППУ;
- при пропарке арматуры скважины, оборудования и трубопроводов надо знать максимальное рабочее давление, допускаемое для данного типа арматуры и не превышать его;
- для подачи пара в насосно - компрессорные трубы, уложенные на мостках, паропровод должен быть оборудован специальным наконечником, который должен соединятся к трубе на резьбе или накидным приспособлением на муфту.
Концы труб должны быть уложены со стороны устья в одной плоскости;
- пропарку с использованием шланга с наконечником, закреплённым на деревянном держаке, производить только наружных поверхностей труб, шланг и другого технологического оборудования;
- подача пара в пропарочные трубы должна быть постепенной до выхода пара из противоположного конца трубы, во избежание появления пробок;
- пуск пара производить только по сигналу с места присоединения паропроводов и после удаления людей на безопасное расстояние;
- пропарка штанг от замазученности и парафина производится с помощью шланга с наконечником, которые закреплены на деревянном держаке длинной не менее 1,5 м;
- очистка и пропарка от замазученности станка - качалки машинист производит с помощью шланга с наконечником прикреплённых к деревянному держаку длинной не менее 2,5 метра. В случае невозможности пропарки балансира из-за высоты, то бригада КРС устанавливает стеллажи или подготавливает лестницу с которой производится пропарка оборудования находящееся на высоте.
При подъёме на высоту свыше 1,5 метра необходимо применять предохранительный пояс от падения;
- разработка паропроводов производится после снижения давления пара до атмосферного и охлаждения труб;
- замазученность и парафин оставшийся на территории скважин и баз необходимо убирать.
При использовании удаления АСПО химическими методами необходимо соблюдать особые меры предосторожности и технику безопасности.
Среди химических реагентов, используемых для борьбы с АСПО, имеются токсичные, взрывоопасные, с низкой температурой вспышки. Поэтому при работе с такими реагентами должны соблюдаться особые меры предосторожности.
На территории (или в помещении) для хранения и применения газового бензина запрещается обращаться с открытым огнем; искусственное освещение должно быть выполнено во взрывобезопасном исполнении.
Ремонтные работы на резервуарах, сосудах должны производиться инструментами, не дающими при ударе искру. Технологическое оборудование и коммуникации для транспортирования газового бензина должны быть заземлены.
Запрещается перекачивание газового бензина при помощи сжатого воздуха. Содержание паров газового бензина в воздухе рабочей зоны должно составлять не более 300 мг/м3.
При разливе бензина облитые части машины должны быть насухо протерты, а пролитый на пол или на землю бензин - засыпан песком. Последний необходимо собрать в отдельную тару и вывезти из территории или помещения. Указанные работы должны производиться в фильтрующем противогазе марки А (коробка коричневого цвета).
Сосуды, смесители, коммуникации, насосные агрегаты должны быть герметичны.
Помещение должно быть снабжено общеобменной механической вентиляцией согласно действующим нормам.
При работе с газовым бензином применяют индивидуальные средства защиты: противогаз и спецодежду.
Запрещается использовать газовый бензин для мытья рук и чистки одежды.
Рабочие места должны быть оборудованы источником острого пара, песком, пенным или углекислотными огнетушителями, кошмой, асбестовой тканью.
Аналогичные меры предосторожности должны соблюдаться и при использовании других углеводородных растворителей.
5. Охрана недр и окружающей среды
5.1 Мероприятия по охране окружающей среды и недр в условиях НГДУ «ЛН»
Республика Татарстан характеризуется высоким промышленным потенциалом, богатыми природными ресурсами; нефтяные месторождения Татарстана расположены на территории 21 административного района республики и 3 районов соседних республик и областей с общей площадью более 30 тысяч кв. км.
В 1997 году для предприятий Татарстана было отчуждено более 34 тыс. га. В последние годы в Татарстане увеличивается доля сернистых нефтей, газов и сероводородсодержащих пластовых вод, что усложняет экологическую обстановку. Разработка залежей вязкой нефти и битума с применением большой гаммы химических реагентов и тепловых методов тоже значительно усугубляют ситуацию. Приведенные данные показывают, на сколько высока ответственность нефтяников в деле охраны природы.
Разработаны методические основы оценки технологической нагрузки, проведено ранжирование территории по антропогенному воздействию на природу. В основу экологических программ были заложены результаты систематических исследований. В них обоснована и сформулирована постановка задачи, состоящей из следующих концепций:
свести до минимума вредное воздействие сопутствующих нефтедобыче процессов нарушения экологии;
добиться управляемости производственных процессов, чреватых экологически негативными последствиями; проводить регенерационные мероприятия, и, по максимуму, восстановить среду нашего обитания до того состояния, которое было характерно для начала разработки нефтяных месторождений.
На территории НГДУ «ЛН» находится много населенных пунктов: города, деревни, рабочие поселки. Вокруг населенных пунктов устанавливаются санитарно-защитные зоны.
Многие из промысловых сооружений расположены в санитарно-защитных зонах населенных пунктов, родников и ручьев. Эти объекты являются потенциальными загрязнителями атмосферы, почв, грунтовых и подземных пресных вод при возможных авариях и разгерметизации. При бурении, добыче, сборе и транспортировке нефти имеет место загрязнение почв и грунтов. Основные площади замазученных земель располагаются обычно вдоль водопроводов, часто вдоль ряда скважин.
Все отходы предприятий по добыче нефти оказывают отрицательные воздействия на объекты окружающей среды и представляют угрозу здоровью населения, проживающего в нефтедобывающих районах. Поэтому на промысловых объектах необходимо более эффективно осуществлять технологические, санитарно-технические и организационные мероприятия по контролю за состоянием окружающей среды. Все эти мероприятия позволяют с наименьшим вредом для окружающей среды добывать и транспортировать нефть, быстро и без осложнений устранять причины и последствия загрязнения. В НГДУ «ЛН» осуществляются работы, направленные на улучшение экологической обстановки на территории деятельности предприятия.
5.2 Охрана атмосферного воздуха
За последние 5 лет выбросы в атмосферу загрязняющих веществ сократились с 22000 тонн до 4500 тонн в год. Это было достигнуто благодаря проводимой определенной работой в этом направлении в НГДУ.
Была проведена реконструкция канализационного хозяйства, на ЛОС и ГТП было ликвидировано 12 накопителей. Пущена в работу установка улавливания легких фракций УЛФ, что позволяет ежемесячно улавливать 500-550 тонн нефти.
Подготовка сточной воды переведена на УКНП на герметизированную систему.
Топливно-энергетический комплекс является основным загрязнителем атмосферного воздуха, на долю которого приходится 87% или 66 000 тонн вредных веществ в год.
По сравнению с 2004 годом валовые выбросы снизились на 21,3%
Таблица 15 Количество источников и объемы выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий
Промыш- ленные комплексы | Кол-во источников выбросов вредных веществ | Условно обезврежено вредных веществ | Обьем выбросов, тыс м/год. | Доля выбросов % от общего | |||||||
2003 | 2004 | 2005 | 2003 | 2004 | 2005 | 2003 | 2004 | 2005 | |||
Топливный | 4301 | 4653 | 5200 | 29,8 | 25,5 | 21,0 | 97,8 | 92,4 | 66,0 | 87 | |
Теплоэнерге- ческий | - | 67 | 66 | - | - | - | - | 1,3 | 2,4 | 3,2 | |
Машиностро- ительный | 427 | 354 | 200 | 0,2 | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 0,5 | 0,1 | 0,7 | |
Строительный | 207 | 309 | 250 | 5,8 | 4,6 | 3,1 | 3,8 | 2,5 | 2,3 | 3,0 | |
Прочие | - | - | 120 | - | 1,3 | 0,6 | - | 1,3 | 4,6 | 6,1 | |
Всего по ремонту | 7191 | 6270 | 5716 | 36,7 | 29,6 | 25,0 | 118,4 | 101,5 | 74,4 | 100 |
Сокращение выбросов достигнуто за счет уменьшения количества источников выбросов и ввода установок улова легких фракций углеводородов в НГДУ ЛН.
С целью уменьшения воздействия автотранспорта на окружающую среду необходимо:
- осуществить вынос крупных автотранспортных предприятий за черту города;
- наладить производство неэтилированного бензина;
применять нейтрализаторы для выхлопных газов и присадки к моторному топливу;
активизировать перевод автомашин на газовое топливо.
5.3 Охрана вод
Систематические наблюдения за состоянием поверхностных водоемов в нефтедобывающих районах юго-западной республики Татарстан были начаты ТатНИПИнефть в 1969 году. Осуществляются силами химико-аналитических лабораторий УПТЖ и НГДУ. С 1991 года к этой работе были привлечены ТГРУ и КГУ. Под наблюдением находятся все реки и малые речки Лениногорского района. В пробах речной воды ежемесячно (НГДУ) и ежеквартально (УПТЖ) определяют содержание нефти (плавающей и эмульгированной), хлоридов, сульфатов, а так же рН, жесткость, общую минерализацию, потребность в кислороде БПК5, тип и концентрацию ПАВ, нитраты и другие.
В настоящее время на территории нефтепромыслов под наблюдением лаборатории охраны природы находятся 14 речек (ежедневно) и 69 родников (ежеквартально).
Благодаря проведенным в очагах загрязнения подземных вод комплексным эколого-гидрологическим исследованиям, источники загрязнения подземных вод в основном известны.
Разработаны мероприятия и методы предотвращения этих загрязнений.
5.4 Охрана земель
В результате упорядочения и более продуманного размещения сооружений, применение кустового и горизонтального бурения скважин значительно сократится отвод земель под нефтяные объекты. Так в начале 90-х годов под сооружениями и коммуникациями АО «Татнефть» находилось более 55 тыс. га, а в настоящее время -34 тыс. га, хотя фонд пробуренных скважин за этот период возрос в 1,3 раза.
Наряду с сокращением отвода земель за счет применения новых технологий бурения и разработки месторождений, нефтяникам уделяется большое внимание сохранения плодородия почв. В среднем сегодня возвращается прежним пользователям на 1500 га сельхоз. угодий АО «Татнефть».
Длительное время, нередко десятилетиями, хранились в открытых амбарах т.н. нефтешламы, оставшиеся в наследство от прошлого. Для утилизация создано совместное предприятие. Более полумиллиона тонн нефтешламов уже переработаны по технологии, разработанной учеными «ТатНИПИнефть», предприятием «Татойлгаз» совместно с Германией. Эта работа продолжается, а для предотвращения дальнейшего накопления шламов, загрязняющих природную среду, разработана технология без амбарного бурения с использованием передвижных буровых установок.
Из года в год в НГДУ «ЛН» уменьшаются площади нарушенных земель.
Это достигнуто за счет уменьшения аварийности на трубопроводах, а так же большой положительный эффект оказала остановка бригад ПРС, КРС и строительных организаций на период весенней распутицы. Кроме того, большая часть бригад ПРС в НГДУ «ЛН» переведены на колесный ход, что резко позволило уменьшить порчу земель.
Продолжаются работы по охране недр и окружающей среды:
а) Исследование и наращивание цемента за кондуктором;
б) Исследование и герметизация колонн;
в) Физическая ликвидация скважин в санитарно-защитных зонах населенных пунктов рек и ручьев, а так же в зонах питания родников.
Список использованной литературы1. Акульшин А.И., Бойко В.С. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1989 г.
2. Гиматудинов Ш.К. Справочная книга по добыче нефти. М.: Недра, 1974 г.
3. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан. Издательство Природа, 1997 г.
4. Документация НГДУ «Лениногорскнефть»
5. Куцын П.В. Охрана труда в нефтяной и газовой промышленности. М.: Недра, 1987 г.
6. Муравьев В.М. «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин» М.: Недра, 1978 г.
7. Юрчук В.А., А.З. Истомин «Расчеты в добыче нефти» М.: Недра, 1997 г.