СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ НИЗКОНАПОРНОГО ГАЗА Российский патент 2007 года по МПК E21B43/00 F04F5/54 

Изобретение относится к газонефтедобывающей промышленности и, в частности, к вопросам полного улавливания (отбора) низконапорного газа, нефтяного и/или из газовых скважин и предотвращения его потерь при различных технологических процессах добычи и/или переработки углеводородов.

Естественный углеводородный низконапорный газ, выделяющийся, например, из затрубного пространства скважин и/или сопровождающий процессы переработки углеводородов, состоит в основном из смеси предельных углеводородов и является, прежде всего, ценным химическим сырьем.

Кроме того, естественный нефтяной газ, как топливо для бытовых и промышленных нужд имеет ряд преимуществ по сравнению с жидким и твердым топливом.

Несмотря на это низконапорный газ не всегда улавливается, так как малая величина давления этого газа не обеспечивает транспортировку его по газопроводу до места использования.

Поэтому зачастую низконапорный газ сжигают на факеле с потерей высокоценного химического и энергетического продукта с загрязнением окружающей среды продуктами сгорания.

Известен способ сжатия низконапорного углеводородного газа путем его приема в скважину и повышение его давления путем подачи жидкости в канал газа по линии нагнетания дожимной насосной установки (см., например, SU 1520920, кл. Е21В 43/20, 1986).

Недостатками известного способа являются низкая производительность и низкий коэффициент полезного действия жидкостного насоса в результате циклической подачи жидкости в скважину и непрерывного изменения давления на линии подачи жидкости.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности способа за счет возможности снижения затрат времени и средств на транспортировку газа до места назначения.

Необходимый технический результат достигается тем, что способ утилизации низконапорного газа включает улавливание низконапорного газа эжектором, через который прокачивают насосом рабочую жидкость под давлением в диапазоне 2,3÷9,5 МПа, смешивают рабочую жидкость с низконапорным газом, при этом содержание углеводородов в смешиваемых компонентах обеспечивают не менее 10% от объема этих компонентов, повышают давление в проточной части эжектора и трубопроводе за этим эжектором, обеспечивают сжатие низконапорного газа до давления в диапазоне 0,37÷0,75 МПа, после эжектирования водогазовую смесь подают в сепаратор, где осуществляют отделение рабочей жидкости от газа, после сепаратора газ с требуемым для транспортировки давлением направляют в магистральный газопровод, а рабочую жидкость, потери которой восполняют, возвращают в эжектор.

Кроме того:

улавливают скважинный низконапорный газ или низконапорный газ на любой стадии переработки углеводородного сырья или химического производства;

в качестве рабочей жидкости используют воду;

воду после сепарации подщелачивают до РН более 10;

в качестве рабочей жидкости используют дистиллят;

используют дистиллят дизельной или газойлевой фракции.

Сущность изобретения заключается в том, что оно, являясь, по существу, способом утилизации низконапорного газа, обеспечивает объекты, расположенные на значительном удалении от места добычи (улавливания) этого газа в отличие от традиционной технологии, обеспечивающей объекты, расположенные близко от места добычи газа.

С применением вакуумной компрессорной станции, относящейся к ряду традиционных технологий, увеличивают расстояния транспортировки за счет сжатия отобранного низконапорного газа до необходимого для транспортировки давления.

Однако вакуумная компрессорная станция, состоящая из нескольких компрессоров, соединенных в протяженную сеть через магистральную линию, и имеющая газосепараторы и конденсационные емкости, требует больших затрат на эксплуатационные расходы, расходы на сильно разветвленную газопроводную сеть, специальную систему охлаждения. Из-за большой протяженности вакуумной сети с большим количеством соединений полная ее герметизация в промысловых условиях не возможна. Поэтому имеет место подсос воздуха в сеть. В результате скапливается конденсат на отдельных участках газопровода. Кроме того, такая система не обеспечивает полного отбора газа из объектов, сильно удаленных от компрессорной станции, вследствие больших потерь давления в линиях вакуумной сети.

В качестве низконапорного можно использовать газ не только скважинный, но и газ на любой стадии переработки углеводородного сырья или химического производства. Для транспортировки и/или очистки низконапорного газа можно использовать в качестве рабочего тела разные типы жидкости, например воду или дистиллят (дизельной или газойлевой фракции). При этом низконапорный газ можно отбирать (улавливать) эжектором, через который прокачивают рабочую жидкость с требуемым давлением для транспортировки низконапорного газа. После эжектирования водогазовую смесь с требуемым давлением подают в сепаратор, где осуществляют отделение жидкости от газа. Процесс сжатия низконапорного газа и транспортировки его в сепаратор осуществляют зачастую исключительно за счет использования механической энергии струи эжектора. Это осуществляют в случае, когда рабочая жидкость не обладает свойствами дополнительного, кроме механического, взаимодействия с газом.

Можно в ряде случаев использовать дополнительные процессы взаимодействия рабочей жидкости и газа, особенно если рассматривать, что углеводородные газы способны растворяться определенными видами рабочей жидкости, например углеводородсодержащей жидкостью (дистиллятом). Это позволяет уменьшить затраты энергии на сжатие низконапорного газа. Этот процесс интенсифицируют повышением давления в проточной части эжектора и трубопроводе за этим эжектором.

В сепараторе из полученной газожидкостной углеводородной смеси отделяют сжатый газ с составом, отличным от исходного низконапорного газа. Сжатый газ содержит уже меньшее количество тяжелых углеводородов, например пропана, бутана, пропилена и пр., и вредных примесей, например сероводорода. В этом случае можно осуществлять гидроочистку отработанной рабочей жидкости. Тяжелые углеводороды можно использовать как ценное химическое сырье.

Конкретная схема сжатия низконапорного газа зависит от конкретных условий на объекте, свойств низконапорного газа и применяемой рабочей жидкости.

При использовании самой простой схемы механического сжатия низконапорного газа с применением в качестве рабочей жидкости воды принимают меры по снижению количества остаточного газа в воде после сепарации водогазовой смеси. Для этого воду подщелачивают. Концентрацию щелочи принимают в количестве 0,04-4,9% при рН более 10. В качестве щелочи для обработки воды применяют NaOH или KOH. После сепаратора газ с требуемым для транспортировки давлением направляют в магистральный газопровод, а рабочую жидкость, в частности воду, возвращают в эжектор. При необходимости потери рабочей жидкости (воды) восполняют.

Одновременно учитывается, что очищенная в установке гидроочистки рабочая жидкость, в частности дистиллят, от серосодержащих примесей обладает повышенной сорбционной способностью, чем циркулирующая в качестве рабочей жидкости углеводородсодержащая среда. Чем больше очищенного от примесей дистиллята поступает для подпитки циркулирующей рабочей жидкости, тем больше абсорбируют из сжимаемого низконапорного углеводородсодержащего газа сероводорода и других вредных примесей и тем более чистый газ получает потребитель.

Опытным путем установлен наиболее оптимальный следующий режим технологического цикла утилизации низконапорного газа:

подача рабочей жидкости насосом под давлением в диапазоне 2,3-9,5 МПа в эжектор;

поддерживание давления на входе в эжектор давления в диапазоне 0,1-0,27 МПа;

смешивание рабочей жидкости с низконапорным газом и сжатие последнего до давления в диапазоне 0,3-6,5 МПа.

При этом содержание углеводородов в смешиваемых компонентах должно составлять не менее 10% от объема этих компонентов.

В этом случае обеспечивают минимальные затраты энергии на сжатие, достаточную степень очистки газа и обеспечение стабильной работы эжектора без срывов его работы.

Эжектор может быть выполнен с многоструйным активным соплом, чем обеспечивают повышение производительности смешивания низконапорного газа с рабочей жидкостью.

Изобретение относится к газо-нефтедобывающей промышленности и, в частности, к вопросам полного улавливания (отбора) низконапорного газа и предотвращения его потерь при различных технологических процессах добычи и переработки углеводородов. Обеспечивает повышение эффективности способа за счет возможности повышения снижения затрат времени и средств на транспортировку газа до места назначения. Сущность изобретения: способ включает улавливание низконапорного газа эжектором, через который прокачивают насосом рабочую жидкость под давлением в диапазоне 2,3÷9,5 МПа. Смешивают рабочую жидкость с низконапорным газом. Содержание углеводородов в смешиваемых компонентах обеспечивают не менее 10% от объема этих компонентов. Повышают давление в проточной части эжектора и трубопроводе за этим эжектором. Обеспечивают сжатие низконапорного газа до давления в диапазоне 0,3÷6,5 МПа. После эжектирования водогазовую смесь подают в сепаратор, где осуществляют отделение рабочей жидкости от газа. После сепаратора газ с требуемым для транспортировки давлением направляют в магистральный газопровод, а рабочую жидкость, потери которой восполняют, возвращают в эжектор. 5 з.п. ф-лы.

1. Способ утилизации низконапорного газа, включающий улавливание низконапорного газа эжектором, через который прокачивают насосом рабочую жидкость под давлением 2,3÷9,5 МПа, смешивают рабочую жидкость с низконапорным газом, при этом содержание углеводородов в смешиваемых компонентах обеспечивают не менее 10% от объема этих компонентов, повышают давление в проточной части эжектора и трубопроводе за этим эжектором, обеспечивают сжатие низконапорного газа до давления 0,3÷6,5 МПа, после эжектирования водогазовую смесь подают в сепаратор, где осуществляют отделение рабочей жидкости от газа, после сепаратора газ с требуемым для транспортировки давлением направляют в магистральный газопровод, а рабочую жидкость, потери которой восполняют, возвращают в эжектор.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что улавливают скважинный низконапорный газ или низконапорный газ на любой стадии переработки углеводородного сырья или химического производства.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используют воду.4. Способ по п.3, отличающийся тем, что воду после сепарации подщелачивают до рН более 10.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей жидкости используют дистиллят.6. Способ по п.4, отличающийся тем, что используют дистиллят дизельной или газойлевой фракции.