Способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту

 

Изобретение может быть применено в нефтяной и газовой промышленности. Способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту включает в себя подачу пластовой продукции в сепаратор первой ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки. Подача отсепарированного в первой ступени газа осуществляется через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени. Из сепаратора второй ступени жидкую фазу отводят для дальнейшей переработки. Подача отсепарированного во второй ступени газа производится через теплообменник второй ступени охлаждения и расширительное устройство в сепаратор третьей ступени, из которого осуществляют вывод жидкой фазы. Отсепарированный в третьей ступени газ подают через теплообменник второй ступени охлаждения потребителю. Отводимую жидкую фазу после сепаратора третьей ступени делят на две части. Одну часть подают насосом в среднюю часть сепаратора первой ступени в такой пропорции, чтобы парафины не выпадали в твердый осадок в установке. Другую часть отводят для дальнейшей переработки. Использование изобретения предотвращает выпадение парафиновых углеводородов в твердый осадок на поверхностях теплообменного оборудования, повышает эффективность его работы, снижает температуру сепарации и увеличивает выход тяжелых углеводородов в жидкую фазу. 1 ил., 3 табл.

Изобретение может быть использовано в нефтяной и газовой промышленности.

Известен способ подготовки к транспорту парафиносодержащего газа процессом низкотемпературной сепарации (НТС) [1]. В этом способе для предотвращения отложения парафинов на поверхностях оборудования установки НТС производят отделение тяжелых парафиносодержащих фракций конденсата на установке предварительной сепарации, расположенной вблизи скважин. Для окончательной переработки отсепарированный газ подают на установку НТС, расположенную на отдельной площадке. После отделения от воды конденсат по отдельному трубопроводу подается также на ту же установку НТС.

Недостатком этого способа является его большая металлоемкость, связанная с обработкой пластовой продукции на двух площадках и отдельным транспортированием потоков газа и конденсата на основную установку НТС для окончательной переработки. Кроме того, при уносе жидкой фазы с установки предварительной сепарации происходит выделение твердых парафинов на установке НТС и их отложение и налипание на поверхностях регулирующих устройств, трубок теплообменников, приборов и т.д.

Наиболее близким аналогом по сути к предлагаемому техническому решению является способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту трехступенчатой сепарацией [2] , включающий подачу пластовой продукции в сепаратор первой ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного в первой ступени газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и расширительное устройство в сепаратор третьей ступени, вывод из него жидкой фазы, подачу отсепарированного в третьей ступени газа последовательно через теплообменники второй и первой ступени охлаждения потребителю. В этом способе наличие промежуточного сепаратора позволяет вывести из системы часть тяжелых фракций конденсата до поступления потока в теплообменник низкотемпературной ступени и предотвратить отложение парафинов.

Недостатком этого способа является отложение твердых парафинов на поверхности труб теплообменника первой ступени охлаждения и, как следствие, не достигается в нем проектный режим эксплуатации. Ввиду этого снижается степень конденсации тяжелых осадокобразующих компонентов. В дальнейшем эти компоненты в составе газа поступают в теплообменник низкотемпературной ступени, в нем конденсируются и, частично осаждаясь на поверхностях труб, снижают эффективность его работы.

Задачами данного технического решения являются предотвращение выпадения парафиновых углеводородов в твердый осадок на поверхностях теплообменного оборудования, повышение эффективности их работы, снижение температуры сепарации и увеличение выхода тяжелых углеводородов в жидкую фазу.

Поставленные задачи решаются следующим образом. В способе подготовки газоконденсатной смеси к транспорту, включающем подачу пластовой продукции в сепаратор первой ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного в первой ступени газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и расширительное устройство в сепаратор третьей ступени, вывод из него жидкой фазы, подачу отсепарированного в третьей ступени газа последовательно через теплообменники второй и первой ступени охлаждения соответственно к потребителю, при этом отведенную жидкую фазу после сепаратора третьей ступени делят на две части, одну из которых насосом подают в среднюю часть сепаратора первой ступени в такой пропорции, чтобы тяжелые парафины не выпадали в твердый осадок в установке, а другую часть отводят для дальнейшей переработки.

Этот способ не требует применения дорогостоящих реагентов и не связан с включением дополнительного оборудования в схему установки, за исключением насоса. В качестве сепаратора первой ступени используется аппарат, имеющий массообменные элементы.

Предлагаемый способ основан на снижении концентрации осадокобразующих компонентов (фракций) в газе на выходе из сепаратора первой ступени. Это достигается за счет контактирования газа в массообменной секции сепаратора первой ступени с легким конденсатом, получаемым в низкотемпературной ступени сепарации. Температура конденсата, подаваемого в сепаратор первой ступени, значительно ниже по сравнению с температурой газа. При смешении газового и жидкого потоков средняя температура в системе снижается. За счет этого происходит дополнительная конденсация тяжелых углеводородов и снижение их концентрации в газе на выходе из сепаратора первой ступени. При смешении легкого конденсата с уносимой жидкостью происходит снижение концентрации осадокобразующих компонентов в уносимой из сепаратора первой ступени жидкости.

Концентрация осадокобразующих компонентов в отсепарированном газе становится ниже пороговой, что исключает их выделение в последующих узлах установки и осаждение в так называемых "узких" точках. (Здесь под термином "пороговая концентрация" подразумевается та концентрация вещества, выше которой происходит выпадение парафинов в твердую фазу).

Для реализации предлагаемого способа в схему установки подготовки газа включают сепаратор, состоящий из трех секций. В нижнюю секцию сепаратора подают сырьевой газ, где он отделяется от жидкой фазы. В средней секции сепаратора производят контактирование отсепарированного газа с конденсатом, подаваемым в противоток этому газу. На этой секции аппарата происходит полное смешение потоков, которое сопровождается массо- и теплообменном. Газовую фазу, выходящую из этой секции через каплеотбойники (верхняя секция аппарата) выводят из контактного сепаратора.

Количество конденсата третьей ступени сепарации, подаваемого в контактный сепаратор устанавливается таким образом, чтобы концентрация выпадающих в твердую фазу парафинообразующих компонентов в газе на выходе из контактного сепаратора была ниже пороговой относительно режиму эксплуатации последующих стадий (аппаратов) установки НТС.

Данное техническое решение иллюстрируется чертежом, на котором представлена схема подготовки газоконденсатной смеси к транспорту по предлагаемому изобретению.

Смесь углеводородных газов, содержащих тяжелые парафины, по трубопроводу 1 подают в сепаратор первой ступени 2, где из него отделяют жидкую фазу.

Жидкую фазу с низа сепаратора первой ступени 2 по трубопроводу 3 отводят для дальнейшей переработки, а отсепарированный газ по трубопроводу 4 подают в рекуперативный теплообменник первой ступени охлаждения 5.

После охлаждения в теплообменнике 5 газожидкостную смесь для отделения от жидкости по трубопроводу 6 подают в сепаратор второй ступени 7.

Жидкую фазу с низа сепаратора 7 по трубопроводу 8 отводят на дальнейшую обработку, а газовую фазу с верха сепаратора 7 по трубопроводу 9 подают для дальнейшего охлаждения в рекуперативный теплообменник второй ступени 10. Далее этот газ охлаждают за счет его расширения в устройстве 11 и подают в сепаратор третьей ступени 12. (В качестве расширителя можно использовать дроссельное устройство, эжектор или турбину).

Отсепарированный газ по трубопроводу 13 последовательно проводят через рекуперативные теплообменники 10 и 5 и по трубопроводу 14 выводят из установки.

Жидкую фазу с низа сепаратора 12 по трубопроводу 15 подают в разделитель 16, где ее делят на фазу. Жидкую углеводородную фазу по трубопроводу 17 выводят из разделителя и делят на две части. Одну часть насосом 18 дожимают до давления на 0,1-0,2 МПа выше давления в сепараторе первой ступени 2 и по трубопроводу 19 подают в противоток к газу в среднюю секцию сепаратора первой ступени. Другую часть жидкой фазы по линии 20 отводят для дальнейшей обработки.

Количество жидкой углеводородной фазы, подаваемой в сепаратор первой ступени 2, устанавливают таким образом, чтобы концентрация осадокобразующих компонентов в газе на выходе из сепаратора первой ступени была ниже пороговой. По этой причине, начиная с теплообменника 5, не происходит выпадение в твердый осадок тяжелых компонентов.

Количество жидкости, образовавшейся в теплообменнике 5 при вводе в поток газа конденсата третьей ступени сепарации, значительно больше, чем без этого. По этой причине повышается коэффициент теплопередачи аппарата.

Отсепарированный газ на выходе из сепаратора 7 практически не содержит осадокобразующих фракций.

Для оценки эффективности предложенного способа по сравнению с наиболее близким аналогом [2] были проведены эксперименты. Состав сырья, принятый для проведения исследований, приведен в табл. 1.

Рассмотрены три режима работы установки по наиболее близкому аналогу (А) и предлагаемому изобретению (И) с уносом жидкой фазы из сепаратора первой ступени 50; 100 150 мг/м³.

Результаты исследований приведены в табл. 2 и 3.

Во всех опытах в противоток к газу подавали 50% конденсата от его количества, получаемого в третьей ступени сепарации, что составляло порядка 219 кг.

Согласно данным табл. 2 при работе по предлагаемой технологии концентрации тяжелых фракций (фракции со средней температурой кипения 375^oC и выше) в отсепарированном газе становятся не более 0,01 мол.%. (Концентрации тяжелых фракций в отсепарированном газе, выраженные в г/м³, приведены в табл. 3).

Данные из табл. 3 показывают, что при контактировании конденсата с газом средняя температура в сепараторе первой ступени снижается с 30 до 26,7^oC. Это увеличивает степень конденсации тяжелых фракций конденсата, следовательно, снижается их концентрация в газе на выходе из сепаратора.

Фракции с наиболее высокой средней температурой кипения (фр. 375; фр. 425 и фр. 475^oC) или полностью конденсируются, или же их концентрации в газе на выходе из сепаратора первой ступени снижаются в 3,5-4 раза и составляют менее 2,2 мг/м³.

При работе установки по базовой технологии из-за отложения парафинов на поверхностях теплообменников снижается эффективность их работы и повышается температура в сепараторе третьей ступени. Это приводит к снижению выхода целевых фракций в жидкую фазу.

В то же время при работе установки по предлагаемой технологии температура в сепараторе третьей ступени поддерживается постоянной, что обеспечивает стабильный выход фракции C₃-C₄ и C₅₊ в жидкую фазу.

Во всех случаях подача конденсата в сепаратор первой ступени предотвращает выпадение парафинов в твердый осадок и обеспечивает работу установки НТС в заданном режиме.

Источники информации.

1. Великовский А.С., Саввина Я.Д. Применение низкотемпературной сепарации при содержании в конденсате парафина. - Газовая промышленность, 1961 N 2, с. 5-7.

2. Фролова Л.Н., Ильский О.Г., Шиняев С.Д. и др. Анализ эксплуатации технологического оборудования установок промысловой подготовки газа Валанжинской залежи Уренгойского ГКМ. Обз. информ. Сер. Подготовка и переработка газа и газового конденсата. М., ВНИИЭгазпром, 1989, с. 4.2

Формула изобретения

Способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту, включающий подачу пластовой продукции в сепаратор первой ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного в первой ступени газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, отвод из него жидкой фазы для дальнейшей переработки, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и расширительное устройство в сепаратор третьей ступени, вывод из него жидкой фазы, подачу отсепарированного в третьей ступени газа последовательно через теплообменники второй и первой ступеней охлаждения потребителю, отличающийся тем, что отводимую жидкую фазу после сепаратора третьей ступени делят на две части, одну из которых насосом подают в среднюю часть сепаратора первой ступени в такой пропорции, чтобы парафины не выпадали в твердый осадок в установке, а другую часть отводят для дальнейшей переработки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3