Дожимная насосная станция (ДНС): назначение, технология, оборудование и нормативные требования

Что такое ДНС? Определение и основное назначение

Расшифровка аббревиатуры и место в системе сбора

ДНС — это дожимная насосная станция, технологический объект системы сбора нефти и газа на промыслах, предназначенный для сбора продукции скважин, её сепарации (разделения на нефть, газ и воду) и последующей перекачки на объекты подготовки. ДНС занимает промежуточное положение между групповыми замерными установками (ГЗУ) и центральными пунктами сбора (ЦПС) или установками подготовки нефти (УПН).

Зачем нужна ДНС: недостаточность пластовой энергии

Основная причина строительства ДНС — недостаточность энергии нефтегазоносного пласта для транспортировки продукции скважин до удалённых объектов подготовки . На поздних стадиях разработки месторождений, а также на удалённых участках давление падает, и требуется дополнительный напор. Оборудование ДНС, прежде всего насосы, сообщает нефтегазовой смеси необходимую энергию для движения по трубопроводам .

Кроме того, ДНС выполняет функции первичной подготовки, позволяя:

• Отделить попутный нефтяной газ (ПНГ) и транспортировать его отдельно (самотёком под давлением или с компримированием);

• Произвести предварительный сброс пластовой воды, снижая нагрузку на магистральные нефтепроводы и последующие ступени подготовки .

Технологическая схема и принцип работы ДНС

Прием продукции от скважин и сепарация первой ступени

Продукция скважин (водогазонефтяная смесь) поступает с групповых замерных установок в буферные емкости ДНС. Буферные емкости обеспечивают равномерное поступление жидкости к насосам и гасит пульсации потока .

Далее смесь направляется в сепараторы первой ступени. Здесь происходит разделение фаз за счет перепада давления и гравитационных сил :

• Нефть (с остаточной водой) собирается в нижней части и направляется в буферные емкости насосов или непосредственно на прием насосов.

• Попутный нефтяной газ отводится с верха сепараторов. Давление газа (обычно до 0,6 МПа) достаточно для его транспортировки по газосборным коллекторам до газокомпрессорной станции (КС) или газоперерабатывающего завода (ГПЗ) .

• Отделившаяся пластовая вода (при наличии блока предварительного сброса) может отводиться отдельно и направляться на очистку или в систему поддержания пластового давления (ППД).

Перекачка нефти и транспортировка газа

Перекачка нефти: Частично разгазированная и обезвоженная нефть поступает в буферные емкости, а затем забирается насосами (обычно центробежными многоступенчатыми) и подается в нефтепровод для транспортировки на УПСВ, УПН или ЦПС .

Транспортировка газа: Отсепарированный газ под собственным давлением направляется в промысловый газосборный коллектор. При необходимости (если давление газа падает или требуется его утилизация на месте) могут применяться компрессоры или эжекторные установки. Часть газа может использоваться для выработки электроэнергии на собственных электростанциях (ЭСН) .

Учет и контроль параметров

На ДНС в обязательном порядке ведется учет:

• количества и параметров поступающей нефтегазоводяной смеси;

• количества отсепарированного газа;

• количества подготовленной пластовой воды (при наличии сброса) .
  Управление уровнем жидкости в емкостях автоматизировано: поплавковые уровнемеры подают сигнал на электроприводные задвижки, регулирующие отток .

Классификация и типы дожимных насосных станций

ДСНС и ДМНС

ГОСТ Р 58367-2019 подразделяет ДНС на два основных типа :

• ДСНС — дожимная сепарационная насосная станция. Включает сепараторы, где происходит отделение газа, после чего нефть перекачивается насосами. Наиболее распространенный тип.

• ДМНС — дожимная мультифазная насосная станция. Использует специальные насосы, способные перекачивать несепарированную газожидкостную смесь (с газосодержанием до 90%). Это позволяет упростить схему, отказавшись от сепарации на промежуточном этапе, но требует более сложного насосного оборудования.

ДНС полного цикла и сокращенные схемы

В зависимости от потребностей месторождения, ДНС может быть :

• Полного цикла — включает сепарацию, предварительный сброс воды (обезвоживание), нагрев эмульсии, закачку реагентов, утилизацию газа.

• Сокращенной — выполняет только сепарацию и перекачку без обезвоживания и нагрева.

Основные функции ДНС в промысловой подготовке

Современная ДНС может выполнять следующие технологические функции :

1. Сепарация (разделение) продукции скважин на газ, нефть и воду (первая ступень сепарации).

2. Перекачка нефти (и/или газожидкостной смеси) на последующие объекты.

3. Предварительный сброс пластовой воды (частичное обезвоживание) для снижения нагрузки на трубопроводы и экономии энергии на перекачку балласта.

4. Подогрев продукции скважин (особенно при добыче высоковязких или парафинистых нефтей) для улучшения сепарации и снижения вязкости.

5. Закачка реагентов:

• деэмульгаторов (для разрушения водонефтяных эмульсий);

• ингибиторов коррозии (для защиты трубопроводов и оборудования).

6. Учет количества нефти, газа и воды.

7. Подача подготовленной пластовой воды в систему ППД.

Состав основного и вспомогательного оборудования

Сепарационное оборудование

• Нефтегазовые сепараторы (вертикальные, горизонтальные) — для разделения фаз.

• Концевые сепарационные установки (КСУ) — для дополнительной сепарации перед сбросом в аварийные резервуары .

• Отстойники для предварительного сброса воды .

Насосное оборудование и емкости

• Насосы (центробежные, мультифазные, винтовые) — для перекачки нефти и пластовой воды.

• Буферные емкости — для приема и сглаживания неравномерности потока перед насосами.

• Дренажные емкости — для сбора и временного хранения утечек и аварийных сбросов.

• Резервуары для хранения нефти (редко, в особых схемах) .

Вспомогательные системы и блоки

• Блок реагентного хозяйства (емкости, дозирующие насосы) .

• Блок измерения количества и параметров продукции (узлы учета).

• Факельная система (свечи) для аварийного сжигания газа при сбоях в работе газопровода .

• Системы автоматизации (КИПиА), включая датчики уровня, давления, расхода, и исполнительные механизмы.

• Блок компрессорной воздуха для пневматических систем управления .

Отличие ДНС от смежных объектов обустройства месторождений

Объект	Основное назначение	Отличие от ДНС
ГЗУ (групповая замерная установка)	Периодический замер дебита скважин, первичный сбор.	Не имеет мощных насосов для транспорта на дальние расстояния, не выполняет сепарацию в промышленных масштабах.
УПСВ (установка предварительного сброса воды)	Максимальный сброс пластовой воды перед подачей нефти на ЦПС.	Часто входит в состав ДНС как один из блоков, но может быть и самостоятельным объектом. УПСВ ориентирована именно на обезвоживание.
ЦПС (центральный пункт сбора)	Комплексная подготовка нефти до товарной (обезвоживание, обессоливание, стабилизация).	ЦПС — конечный пункт подготовки, тогда как ДНС — промежуточный. На ЦПС производится более глубокая и тонкая очистка.
УПН (установка подготовки нефти)	Подготовка товарной нефти.	То же, что и ЦПС (часто термины взаимозаменяемы).
КС (компрессорная станция)	Компримирование (сжатие) газа для транспорта или закачки в пласт.	На ДНС газ отделяется и отводится под собственным давлением, а КС — самостоятельный объект для повышения давления газа.

Нормативные требования к проектированию и строительству

ГОСТ Р 58367-2019: основные положения

Основным нормативным документом, регламентирующим проектирование ДНС, является ГОСТ Р 58367-2019 «Обустройство месторождений нефти. Дожимные насосные станции. Нормы технологического проектирования» . Ключевые требования:

• Проектную производительность рассчитывают по году максимальной добычи нефти и жидкости.

• Выбор технологической схемы и размещения обосновывается технико-экономическим расчетом.

• В составе ДНС обязательно предусматриваются межблочные коммуникации и системы безопасности.

• При использовании резервуаров для аварийных ситуаций (РВС) предусматриваются концевые сепарационные установки (КСУ) для предотвращения попадания газа в резервуары .

Климатическое исполнение и размещение оборудования (ВСН 39.1.06-84)

Для регионов с холодным климатом действуют ВСН 39.1.06-84 «Нормы и правила проектирования обустройства нефтяных месторождений. Размещение технологического оборудования на открытых площадках» . Эти нормы определяют:

• Возможность открытого размещения насосов, емкостей, сепараторов в зависимости от температуры наиболее холодной пятидневки.

• Необходимость утепленных укрытий или блок-боксов для КИПиА, приборов автоматики, некоторых типов насосов при температурах ниже -40°С.

• Требования к теплоизоляции и местному подогреву оборудования, работающего с высоковязкими или застывающими продуктами .

Современные решения и модернизация ДНС

Применение установок «Хитер-Тритер»

Для повышения эффективности предварительного сброса воды на ДНС все чаще применяются установки типа «Хитер-Тритер» (Heater Treater). Это аппараты, объединяющие функции нагрева и сепарации .

• Принцип: водонефтяная эмульсия подогревается (газовыми горелками или за счет утилизации тепла), что снижает вязкость нефти и разрушает эмульсию, ускоряя осаждение капель воды.

• Преимущества: более глубокая степень обезвоживания, возможность обработки стойких эмульсий, компактность.

• Пример: На Приразломном месторождении предложена модернизация ДНС-1 с внедрением «Хитер-Тритер» и использованием тепла от газопоршневой электростанции (ГПЭС) для подогрева эмульсии в теплообменниках типа «труба в трубе» .

Использование мультифазных насосов

Переход на мультифазные насосы (ДМНС) позволяет:

• Упростить схему обустройства (исключить сепараторы на промежуточных точках).

• Транспортировать продукцию скважин без сброса газа на удаленные ЦПС, где и происходит полная подготовка.

• Снизить капитальные затраты на строительство отдельных газопроводов низкого давления.

Энергоэффективные решения

• Утилизация ПНГ для выработки электроэнергии на газопоршневых или газотурбинных электростанциях, размещаемых вблизи ДНС .

• Утилизация тепла от этих электростанций для подогрева продукции скважин или собственных нужд станции .

Роль ДНС в утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ)

ДНС играет ключевую роль в системе рационального использования ПНГ:

• Отсепарированный газ направляется на ГПЗ для переработки в сухой газ, пропан-бутан, широкую фракцию легких углеводородов.

• При отсутствии инфраструктуры газ может использоваться для выработки электроэнергии на месте .

• В аварийных ситуациях и при пусках/остановах предусмотрено сжигание газа на факеле, но современные требования направлены на минимизацию таких сбросов .

Заключение: ДНС как ключевой элемент промысловой инфраструктуры

Дожимная насосная станция — незаменимый элемент обустройства большинства нефтяных месторождений, особенно на поздних стадиях разработки и в удаленных районах. Она обеспечивает не только транспорт продукции, но и ее первичную подготовку, снижая нагрузку на магистральные трубопроводы и центральные пункты сбора. Современные ДНС все больше превращаются в многофункциональные комплексы с функциями нагрева, обезвоживания, учета и утилизации ПНГ, а применение инновационного оборудования (мультифазные насосы, «Хитер-Тритер», теплоутилизаторы) позволяет повысить энергоэффективность и экологичность промысла. Для проектных и строительных организаций знание нормативных требований (ГОСТ Р 58367, ВСН) и современных технологических решений — основа качественного и конкурентоспособного обустройства месторождений.