Понятие об углеводородах

БИЛЕТ № 13

Нефть – природный минерал, представляющий собой маслянистую жидкость от темно- коричневого до белого цвета со специфическим запахом. Основными элементами, образующими нефть, являются углеводород и кислород. В нефти содержится сера, кислород, азот в количестве 0,5 – 8%. Незначительную долю примесей (менее 0,02% по массе) составляют хром, никель, железо, кобальт, магний, титан, кальций, натрий, германий, фосфор, кремний и другие.

Углеводородные соединения, входящие в состав нефти, подразделяются на три группы: Метановые (алканы), Нафтеновые (цикланы), Ароматические (арены).

Метановые (парафиновые) углеводороды выражаются химической формулой СнН 2н+2, в которой н меняется от 1 до 60. В их молекулах каждый атом углеводорода связан с другими атомами одинарными связями, валентность их насыщена до предела. Поэтому они химически мало активны. Содержание парафиновых углеводородов в нефтях колеблется до 20 %, и они могут быть в виде газообразной (метан, этан, пропан, бутан), жидкой (от пентана до пентадекана С 15 Н 32) и твердой фазы (от гексадекана С 16 Н 34 и выше).

Нафтеновые углеводороды обозначаются формулой С н Н2н и также, как и метановые, относятся к группе предельных. Содержание нафтеновых углеводородов в нефти составляет 25 – 75%.

Ароматические углеводороды представлены классом соединений, выражающихся формулой СнН 2н-м, где «н» начинается с 6, а «м» - четные числа от 6 и выше. Молекулы их представлены тремя одинарными и тремя двойными связями, образуя шестичленный цикл. Ароматические углеводороды являются непредельными, вследствие чего атомы водорода в их молекулах могут замещаться атомами других элементов – хрома, брома, йода и других. В нефти ароматические углеводороды содержатся в количестве 15 –20%.

Азотистые соединения -- это высокомолекулярные вещества, связанные со смолистыми компонентами нефти, их содержится в нефти до 60%.

Сернистые соединения в нефти составляют 5 – 6% и представлены меркаптанами – слабыми кислотами с неприятным запахом и сероводородом. Они вызывают сильную коррозию оборудования.

Асвальто –смолистые вещества составляют до 76% от массы нефти (смолы составляют 60%). Они содержат до 93% кислорода, нафтеновые, жирные кислоты, фенолы, азот.

Смолы находятся в нефти в виде коллоидно –растворенных частиц, представляющих собой вязкие темно- окрашенные жидкости. При воздействии на них кислотами, повышенной температурой, светом -- превращаются в асвальтены – хрупкие твердые вещества обычно черного цвета, Отличаются большим содержанием металлов – ваннадия, никеля, железа.

2. Фонтанная арматура; типы и техническая характеристика.

Фонтанная арматура предназначена для герметизации фонтанных (газлифтных) скважин, контроля и регулирования режима их эксплуатации. ФОНТАННУЮ АРМАТУРУ УСТАНАВЛИВАЮТ

НА КОЛОННУЮ ОБВЯЗКУ разведочных скважин в процессе их освоения и опробования, а также добывающих скважин на весь период их фонтанирования.

Для подвески подъемных труб и герметизации затрубного пространства на устье скважины устанавливается фонтанная арматура (тройниковая). Нижняя часть ее, называемая трубной головкой, состоит из крестовины, задвижек и катушки, служащей для подвески колонны НКТ. Над катушкой устанавливается задвижка, называемая коренной, а также тройники, от которых отводятся нижняя и верхняя выкидные линии (струны). Задвижка, установленная между тройниками, называется межструнной, а верхняя задвижка -- буферной. Над ней монтируется головка (буфер) или лубрикатор. На головке также устанавливается манометр, предназначенный для измерения давления, называемого иногда буферным или устьевым. К нижней боковой задвижке присоединяется глухой патрубок с винтелем, для установки манометра, предназначенного для измерения давления в затрубном пространстве. К другой задвижке, в период освоения скважины подсоединяется водяная, нефтяная или газовая линия. Этот отвод от затрубного пространства используют также для промывок скважины от песка и других ремонтных работ, а также его можно использовать для эксплуатации скважин через затрубное пространство. Из двух выкидных линий, подсоединяемых к боковым отводам тройников, одна запасная (обычно нижняя) используемая лищь для кратковременной эксплуатации на период ремонта основной линии. По рабочей выкидной линии продукция скважины направляется в сепарационно – измерительную установку. На этой же линии смонтирован патрубок (Ф = 12 мм) с краном, предназначенным для отбора проб, с целью определения содержания воды. Для регулирования режима работы скважины на выкидных линиях после задвижек устанавливаются штуцера (насадки с относительно небольшим проходным сечением). На практике используются фонтанные арматуры, рассчитанные на рабочее давление 4; 7,5; 12,5; 20; 30; 50 МПа. Испытание ее проводят при давлении, превышающем рабочее в два раза. По типу соединения, арматуры делятся на фланцевые и резьбовые; по числу спускаемых рядов труб – однорядные и двухрядные; по конструкции -- на тройниковые и крестовые; по размерам проходного сечения -- 100 мм, и 63 мм. Одним из основных элементов Ф.А. являются задвижки.

Фонтанная арматура служит для герметизации устья сква­жины, направления движения газожидкостной смеси в выкид­ную линию, регулирования и контроля режима работы сква­жины созданием противодавления на забое.

Фонтанную арматуру собирают из различных фланцевых тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижек или кранов), которые соединяют между собой с помощью болтов. Герметизируют соединения металлическим кольцом с овальным поперечным сечением, которое вставляют в канавки на флан­цах и затем стягивают болтами.

Фонтанная арматура состоит из трубной головки и фонтан­ной елки. Трубную головку устанавливают на колонную го­ловку. Она предназначена для подвески фонтанных труб и гер­метизации кольцевого пространства между фонтанными тру­бами и эксплуатационной колонной, а также для проведения различных технологических процессов, связанных с освоением и промывкой скважины, удалением отложений парафина из фонтанных труб, песка с забоя и т. д.

Трубная головка состоит из крестовика, тройника и переводной катушки. Тройник устанавливают при оборудовании скважин двухрядным подъемником. При этом первый ряд труб крепится к переводной катушке с помощью переводной втулки, а второй ряд труб — с помощью переводной втулки. При оборудовании скважин только одним рядом фонтанных труб тройник на арматуре не устанавливают.