ВИНТОВАЯ КОМПРЕССОРНАЯ ГИДРОЦИКЛОННАЯ СТАНЦИЯ Российский патент 1997 года по МПК F04C29/02 

Изобретение относится к технологическим методам предотвращения потерь углеводородов на нефтегазодобывающем промысле.

При сборе продукции скважин на центральные пункты первичной переработки нефти, газа и воды несовершенство технологических процессов приводит к значительным потерям легких углеводородов. В целях их сокращения применяются различные методы повышения герметизации систем сбора и подготовки нефти и газа с использованием технологий горячей сепарации нефти; барботажа через слой нефти в аппарат концевой ступени подаваемым извне газом; улавливания легких фракций нефти, абсорбционного (в колоннах, в потоке) методов в промысловых условиях.

Для сбора тяжелых газов горячей, последней (концевой) ступени сепарации нефти на промысловых пунктах сбора и подготовки нефти, газа и воды применяются вакуумные компрессорные установки на базе винтовых маслозаполенных компрессоров. К входу этой установки может подключаться газоуравнительная система резервуарного парка, объединяющая парозаполненные пространства в резервуарах над поверхностью нефти, поступившей после концевой ступени сепарации [2, 3, 4] Газоуравнительная система в своем составе имеет емкость, в которой отделяются бензиновые и другие тяжелые компоненты, а газ поступает в приемный газопровод вакуумной компрессорной установки. Сжатый нефтяной газ попадается в нефтесборный коллектор на входе 1 (первой) ступени газоводонефтяной смеси, собранной с добывающих скважин промысла. В аппаратах 1 ступени сепарации тяжелые компоненты из сжатого газа переходят в нефть, а легкие углеводороды вместе с выделившимся из нефти газом направляются в газопровод на газоперерабатывающий завод.

Недостатком этой технологии является то, что бензин и другие тяжелые компоненты паровой фазы нефтяного газа после компремирования не отделяют, а вновь перемешивают с нефтью, и для последующего их выделения повторно производятся энергетические затраты.

Наиболее близким аналогом является технологическая схема снижения молярной массы нефтяного газа [5] Газ, после винтового маслозаполненного компрессора, охлаждается и поступает в газопровод, на небольшом участке которого трубная поточная абсорбция впрыскивание в газопровод в качестве абсорбента полностью разгазированной и обезвоженной, т.е. подготовленной нефти предварительно охлажденной до +10 +20^oC, с целью повышения эффекта абсорбции. После смешивания в газопроводе нефть и газ разделяют в сепараторе и газонасыщенную нефть отводят на концевую ступень сепарации.

Сущность процесса абсорбции заключается в использовании способности жидких углеводородов растворять в себе (поглощать) отдельные группы компонентов газовых смесей. Поглощение углеводородов непосредственно из движущегося в трубе потока нефтяного газа с помощью впрыскиваемого в мелкодисперсном состоянии абсорбента позволяет отказаться от дорогостоящих колонных абсорберов, имеющих большие объемы, т.к. рабочие процессы в них идут при малых скоростях взаимодействующих потоков газа и абсорбента. В качестве абсорбента обычно применяются керосиновые или масляные фракции нефти. После реагирования потоков газа и насыщенного абсорбента разделяются в сепараторе и отработанный абсорбент направляется на тепловую регенерацию или обновляется ненасыщенным, свежим потоком. При подогреве насыщенного абсорбента из него выделяется газ и пары поглощенных бензиновых и дизельных фракций, которые конденсируются охлаждением а несконденсировавшиеся газы утилизируются сжиганием в подогревающей печи или после сжатия направляются на вход установки.

Недостатком этой технологической схемы является неэффективный контакт абсорбента с газом, что является причиной значительного содержания тяжелых компонентов, бензиновых и других моторных топлив в подготовленном газе.

Использование в приведенных технологических схемах [1 5] маслозаполненных винтовых компрессоров создает проблему потери антифрикционных свойств смазочного и уплотнительного масел этих машин. Этот эффект отмечается в [1] при сжатии газа происходит разжижение смазки мелкодисперсной нефтью и конденсирующимися при сжатии парами бензиновых и других тяжелых фракций из нефтяного газа, интенсивно перемешиваясь в рабочей полости на вращающихся винтах компрессора с впрыскиваемым для уплотнения зазора между поверхностями рабочих винтовых роторов, маслом, эти фракции абсорбируются смазочной жидкостью и резко снижают ее вязкость. Смазочное масло циркулирует в объединенной системе уплотнения винтовых роторов и смазки подшипниковых узлов.

Технической задачей изобретения является расширение области применения путем отделения от смазывающей жидкости, абсорбированных из перекачиваемого газа, тяжелых фракций.

Поставленная задача достигается тем, что станция снабжена сепараторами и гидроциклонами, один из которых вмонтирован внутрь маслогазосепаратора, а другой снабжен устройством подачи смазывающей жидкости посредством воздушного теплообменника, причем один из сепараторов соединен с входом компрессора и оба с накопительной емкостью.

На чертеже приведена технологическая схема, поясняющая работу предложенной винтовой компрессорной станции.

Станция включает маслозаполненный винтовой компрессор 1, гидроциклон 2, который вмонтирован в маслогазосепаратор 3, маслофильтрующий барабан 4, гидроциклон 5, сепараторы 6, 7, охладитель 8 газа, охладитель 9 смазывающей жидкости, накопительная емкость 10.

Работа станции заключается в следующем.

Нефтяной газ поступает на прием маслозаполненного винтового компрессора 1. В рабочую газовую полость впрыскивается смазочная жидкость, охлажденная в охладителе 9 и между поверхностями вращающихся винтовых роторов интенсивно перемешивается сжимаемым нефтяным газом, при этом происходит одновременный переход бензиновых и дизельных фракций из паровой фазы в жидкую и абсорбиция их смазочной жидкостью, т.е. процесс поточной абсорбиции, но не в трубе, а непосредственно в рабочей полости винтового компрессора, при интенсивном механическом перемешивании вращающимися винтами роторами. После выхода из винтового компрессора 1 весь объем смазочной и уплотнительной жидкости в смеси с сжатым нефтяным газом и, перешедшим в жидкую фазу, бензиновыми и дизельными фракциями, с температурой до +100^oC и давлением до 0,7 МПа, поступает в гидроциклон 2, встроенный в маслогазосепаратор 3. В гидроциклоне 2 поток получает вращательное движение и основная часть свободного газа, отделяясь от смазочной жидкости, через верх гидроциклона 2 отводится во внутрь маслофильтрующего барабана 4. Смазочная жидкость из гидроциклона 2 стекает в полость маслогазосепаратора 3, в котором из этой жидкости выделяется остаточный свободный газ и, проходя через стекловолоконный матерчатый фильтр на поверхности барабана 4, поступает в его полость. Мелкодисперсное масло, задерживаясь на стекловолоконном фильтре, стекает с него в низ маслогазосепаратора 3. Т.к. во всех технологических операциях комплексного маслогазосепаратора 3:
разделение свободного газа и смазочной жидкости в гидроциклоне 2;
гидростатическое отделение свободного газа в объеме маслогазосепаратора 3;
отфильтровывание мелкодиспергированных частиц жидкости из сжатого газа на стекловолоконном фильтроэлементе барабана 4: процессы ведутся, практически, при одном и том же значении давления сжатого газа 0,7 МПа, в смазочной жидкости остается в растворенном (абсорбированном) состоянии значительное количество бензиновых и дизельных фракций углеводородов. Насыщенный этими компонентами поток, при температуре +80^oC, пониженного давления, центробежных сил вызывает интенсивное выделение бензиновых и дизельных фракций в центральную зону гидроциклона 5, которые в паровой фазе с температурой +80 - +90 ^oC и давлением P= 0,3 МПа отводятся через верх и поступают в теплообменник на охлаждение водой с температурой +10 +20^oC. После охлаждения от +80 90^oC до +30 +40^oC значительная часть бензиновых и дизельных фракций из паровой фазы переходит в жидкую и, поступая в сепаратор 7, отделяется от газа и с давлением 0,3 МПа подается в накопительную емкость 10 для разгазирования и стабилизации, а отделившиеся газ возвращается на вход компрессорной установки. Через нижний слив гидроциклона 5 стабилизированная смазочная жидкость отводится под давлением 0,3 МПа на охладитель 9 и далее в систему смазки и уплотнения компрессора. Сжатый газ из барабана 4 в маслогазосепараторе 3 подается в охладитель 8, выполненный в виде теплообменного аппарата водяного охлаждения, после которого компоненты бензиновых и других тяжелых углеводородов из паровой фазы переходят в жидкую, и, поступая в сепаратор 6, разделяются. Отбензиненный газ направляется в газопровод на газоперерабатывающий завод, а жидкие фракции бензиновых и дизельных компонентов из сепараторов 6, 7 собираются в накопительную емкость 10, стабилизируются в ней, путем отвода в вакуумную линию на приеме компрессора 1 выделяющегося газа и направляются для дальнейшей переработки с целью получения моторных топлив непосредственно на промысле. При применении разомкнутой технологической схемы подачи жидкости на смазку и уплотнение рабочих узлов компрессора 1 с использование для этой цели полностью разгазированной нефти, в описанной выше технологической схеме установки произойдут небольшие изменения: удаление бензиновых и других легких компонентов из нефти в гидроциклоне 5, нефть направляется, минуя охладитель 9 на концевую ступень сепарации, а в компрессоре 1 подается новая подготовленная стабилизированная нефть.

При конструктивном изменении устройства винтового компрессора 1 - разобщении системы впрыска уплотнительной жидкости в полость между поверхностями винтовых роторов и системы смазки и уплотнения подшипниковых и разгрузочных узлов, предложенная технологическая схема установки будет работать аналогично с системой впрыска уплотнительной жидкости по циркуляционной или разомкнутой схеме.

Предложенная винтовая компрессорная гидроциклонная станция перекачки нефтяного газа с использованием гидроциклонной отгонки позволяет эффективно использовать прежде непроизводительно терявшийся перепад давления в потоке смазочной жидкости [6}от давления нагнетания винтового компрессора P=0,7 МПа до необходимого давления впрыска уплотнительной и смазочной жидкости P=0,2 - 0,3 МПа. Данная схема позволяет также включить в работу прежде не использовавшихся эффектов абсорбции смазочной жидкостью бензиновых и дизельных групп углеводородов, что повышает выход этих фракций и одновременно резко улучшает условия смазки и уплотнения главных рабочих органов винтового компрессора.

Актуальность вопроса максимально возможного улавливания из компримируемого нефтяного газа тяжелых фракций в настоящее время возрастает в связи с появлением процессов получения моторных топлив из полуфабрикатов на промысле низкоактанового конденсата и компрессата нефтяного газа с помощью каталитических реакций на основе цеоформинга при сравнительно низких давлении 0,8 1,5 МПа и температуре +300 +450^oC по сравнению с заводскими традиционными процессами.

Использование: для предотвращения потерь углеводородов на нефтегазодобывающих предприятиях. Сущность изобретения: в расширении области применения путем отделения от смазывающей жидкости абсорбированных из перекачиваемого газа тяжелых фракций. Станция снабжена гидроциклоном, вход которого подключен к маслоподающему патрубку маслогазосепаратора, выход - к охладителям газопарового потока и смазывающей жидкости. 1 ил.

Винтовая компрессорная гидроциклонная станция для нефтегазовых продуктов, содержащая маслозаполненный винтовой компрессор с устройством подачи смазывающей жидкости в компрессор, маслогазосепаратор, охладители газа и смазывающей жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена сепараторами и гидроциклоном, один из которых вмонтирован внутрь маслогазосепаратора, а другой снабжен устройством подачи смазывающей жидкости посредством воздушного теплообменника, причем один из сепараторов соединен с входом компрессора и оба, в свою очередь, соединены с накопительной емкостью.