СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТУ Российский патент 2017 года по МПК F25J3/00 

Изобретение относится к газонефтяной промышленности, в частности к обработке углеводородного газа с использованием низкотемпературного процесса сепарации, и может быть использовано при промысловой подготовке продукции газоконденсатных месторождений.

Известен способ подготовки конденсатсодержащего пластового газа к транспорту на базовой установке подготовки методом низкотемпературной сепарации (НТС) газа в три ступени (см. «Разработка энергосберегающих технологий подготовки газа валанжинских залежей уренгойского месторождения в компрессорный период эксплуатации», Н.А. Цветков, Дисс. на соискание ученой степени к.т.н. - Уфа, 2007, стр. 109), включающий подачу газового потока на установку для первичной сепарации, охлаждение газового потока, подачу газового потока на вторичную сепарацию, вторичное охлаждение газового потока, понижение давления газового потока с охлаждением, подачу газового потока на окончательную сепарацию, нагрев газа сепарации газовым потоком после вторичной сепарации и газовым потоком после первичной сепарации, вывод газа сепарации из установки, смешивание жидкой фазы после первичной и вторичной сепарации, разделение жидкой фазы на газ дегазации, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, подачу газа дегазации в газовый поток после понижения давления с охлаждением, подачу жидкой фазы после окончательной сепарации для разделения на газ дегазации низкого давления, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, смешивание нестабильного конденсата и вывод его из установки, вывод водометанольного раствора с установки, смешивание газа дегазации низкого давления и газа деэтанизации с установки деэтанизации конденсата и подачу на эжекцию в газовый поток.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечения проектных параметров подготовки газа (давление 4,0 МПа и температура минус 30°С в сепараторе третьей ступени) при входных давлениях газоконденсатной смеси на базовой установке менее 5,5 МПа. Кроме этого недостатком этого способа является повышение температуры в низкотемпературных сепараторах базовой установки из-за увеличения в летний период температуры газа деэтанизации, который охлаждается окружающим воздухом в аппаратах воздушного охлаждения. Это приводит к увеличению температуры в сепараторах третьей ступени и снижению выхода нестабильного конденсата. Имеющийся холод нестабильного конденсата базовой установки для охлаждения газа деэтанизации не используется. Также нет возможности использовать холод нестабильного конденсата других установок подготовки газоконденсатной смеси.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является способ подготовки конденсатсодержащего пластового газа к транспорту на базовой установке трехступенчатой сепарацией (см. Влияние централизованной насосной станции перекачки конденсата на материально-компонентные балансы подготовки углеводородного сырья валанжинских залежей УНГКМ / А.А. Типугин, И.В. Колинченко / Сборник научных трудов ООО «ТюмеНИИгипрогаз» / ООО «ТюменНИИгипрогаз». - Тюмень, 2013. стр. 243-247), включающий подачу газового потока на первичную сепарацию, компримирование газового потока и охлаждение его окружающим воздухом, охлаждение газового потока, подачу газового потока на вторичную сепарацию, вторичное охлаждение газового потока, понижение давления газового потока с охлаждением, подачу газового потока на окончательную сепарацию, нагрев газа сепарации газовым потоком после вторичной сепарации, понижение давления газа сепарации с охлаждением, нагрев газа сепарации газовым потоком после первичной сепарации, вывод газа сепарации из базовой установки, подачу жидкой фазы после окончательной сепарации для разделения на газ дегазации, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, подачу газа дегазации в газовый поток после понижения давления с охлаждением, смешивание жидкой фазы после вторичной и окончательной сепарации, разделение смешанной жидкой фазы на газ дегазации низкого давления, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, смешивание нестабильного конденсата и подачу его для разделения на газ выветривания, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, вывод нестабильного конденсата из базовой установки, вывод водометанольного раствора из базовой установки, смешивание газа дегазации низкого давления, газа выветривания и газа деэтанизации с установки деэтанизации конденсата, эжекцию смешанного газа в газовый поток.

В этом способе за счет применения дожимной компрессорной станции и аппаратов охлаждения газа обеспечиваются в зимний период оптимальные параметры подготовки газа (давление 4,0 МПа и температура минус 30°С в сепараторе третьей ступени) при входном давлении газа на базовую установку менее 5,5 МПа.

Однако недостатком этого способа также является повышение температуры в низкотемпературных сепараторах базовой установки из-за увеличения в летний период температуры газа деэтанизации, который охлаждается окружающим воздухом в аппаратах воздушного охлаждения, что приводит к снижению выхода нестабильного конденсата. Холод нестабильного конденсата с температурой до минус 15°С базовой установки для охлаждения газа деэтанизации не используется и нет возможности использовать холод нестабильного конденсата с температурой около 0°С других установок подготовки газоконденсатной смеси, который транспортируется рядом с базовой установкой по трубопроводам, проложенным в многолетнемерзлых грунтах.

Целью изобретения является повышение эффективности установки низкотемпературной сепарации за счет предотвращения снижения выхода нестабильного конденсата при совместной подготовке газоконденсатной смеси скважин промысла на базовой установке и газа с установки деэтанизации конденсата путем дополнительного охлаждения в летний период газа деэтанизации нестабильным конденсатом базовой и других установок подготовки газа.

Поставленная цель достигается следующим образом.

В способе подготовки конденсатсодержащего пластового газа к транспорту на базовой установке трехступенчатой сепарацией, включающем подачу газового потока на первичную сепарацию, компримирование газового потока и охлаждение его окружающим воздухом, охлаждение газового потока, подачу газового потока на вторичную сепарацию, вторичное охлаждение газового потока, понижение давления газового потока с охлаждением, подачу газового потока на окончательную сепарацию, нагрев газа сепарации газовым потоком после вторичной сепарации, понижение давления газа сепарации с охлаждением, нагрев газа сепарации газовым потоком после первичной сепарации, вывод газа сепарации из базовой установки, подачу жидкой фазы после окончательной сепарации для разделения на газ дегазации, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, подачу газа дегазации в газовый поток после понижения давления с охлаждением, смешивание жидкой фазы после вторичной и окончательной сепарации, разделение смешанной жидкой фазы на газ дегазации низкого давления, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, смешивание нестабильного конденсата и подачу его для разделения на газ выветривания, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, вывод нестабильного конденсата из базовой установки, вывод водометанольного раствора из базовой установки, смешивание газа дегазации низкого давления, газа выветривания и газа деэтанизации с установки деэтанизации конденсата, эжекцию смешанного газа в газовый поток, в отличие от прототипа газ деэтанизации охлаждают нестабильным конденсатом, транспортируемым с других установок подготовки газа, и нестабильным конденсатом базовой установки подготовки газа.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На иллюстрации обозначены следующие элементы:

1 - трубопровод;

2 - сепаратор первой ступени;

3 - трубопровод;

4 - трубопровод;

5 - компрессор;

6 - трубопровод;

7 - аппарат воздушного охлаждения;

8 - трубопровод;

9 - теплообменник «газ-газ»;

10 - трубопровод;

11 - сепаратор второй ступени;

12 - трубопровод;

13 - трубопровод;

14 - теплообменник «газ-газ»;

15 - трубопровод;

16 - эжектор;

17 - трубопровод;

18 - сепаратор третьей ступени;

19 - трубопровод;

20 - трубопровод;

21 - трубопровод;

22 - редуцирующее устройство;

23 - трубопровод;

24 - трубопровод;

25 - трехфазный разделитель;

26 - трубопровод;

27 - трубопровод;

28 - трубопровод;

29 - трехфазный разделитель;

30 - трубопровод;

31 - трубопровод;

32 - трубопровод;

33 - трехфазный разделитель;

34 - трубопровод;

35 - трубопровод;

36 - трубопровод;

37 - трубопровод;

38 - теплообменник «газ-конденсат»;

39 - трубопровод;

40 - трубопровод;

41 - трубопровод;

42 - теплообменник «газ-конденсат»;

43 - трубопровод;

44 - трубопровод.

Конденсатсодержащий газовый поток по трубопроводу 1 подают в сепаратор первой ступени 2 для отделения жидкой фазы. Жидкую фазу из сепаратора первой ступени 2 по трубопроводу 3 отводят в трехфазный разделитель 25 для отделения от нестабильного конденсата газа дегазации и водометанольного раствора. Газовый поток из сепаратора первой ступени 2 по трубопроводу 4 подают в компрессор 5. После сжатия в компрессоре 5 газовый поток подают по трубопроводу 6 в аппарат воздушного охлаждения 7 и далее по трубопроводу 8 для охлаждения в теплообменник «газ-газ» 9. Охлажденный газовый поток по трубопроводу 10 подают в сепаратор второй ступени 11 для отделения жидкой фазы. Жидкую фазу из сепаратора второй ступени 11 по трубопроводу 12 отводят в трехфазный разделитель 29 для отделения от нестабильного конденсата газа дегазации низкого давления и водометанольного раствора. Газовый поток из сепаратора второй ступени 11 по трубопроводу 13 подают в теплообменник «газ-газ» 14. Далее газовый поток поступает по трубопроводу 15 для охлаждения за счет его расширения в эжекторе 16. Охлажденный газовый поток по трубопроводу 17 подают в сепаратор третьей ступени 18 для отделения жидкой фазы. Жидкую фазу из сепаратора третьей ступени 18 по трубопроводу 19 отводят в трехфазный разделитель 29 для отделения от нестабильного конденсата газа дегазации и водометанольного раствора. Газ сепарации из сепаратора третьей ступени 18 по трубопроводу 20 подают для нагревания в теплообменник «газ-газ» 14. Далее газ сепарации по трубопроводу 21 направляют для охлаждения за счет его расширения в редуцирующее устройство 22. Охлажденный газ сепарации поступает по трубопроводу 23 для нагревания в теплообменник «газ-газ» 9 и далее по трубопроводу 24 выводят из базовой установки. Нестабильный конденсат из трехфазного разделителя 25 отводят по трубопроводу 27 в трехфазный разделитель 33 для отделения от нестабильного конденсата газа выветривания и водометанольного раствора. Газ дегазации из трехфазного разделителя 25 направляют по трубопроводу 26 в газовый поток трубопровода 17. Нестабильный конденсат из трехфазного разделителя 29 вводят по трубопроводу 31 в нестабильный конденсат трубопровода 27. Газ дегазации низкого давления из трехфазного разделителя 29 направляют по трубопроводу 30 в эжектор 16. Нестабильный конденсат из трехфазного разделителя 33 подают по трубопроводу 35 в теплообменник «газ-конденсат» 42. Газ выветривания из трехфазного разделителя 33 направляют по трубопроводу 34 в газ дегазации низкого давления трубопровода 30. Водометанольный раствор из трехфазных разделителей 25, 29 и 33 по трубопроводам 28, 32, 36 выводят из установки.

Газ деэтанизации с установки деэтанизации (условно не показана) конденсата подают по трубопроводу 37 в теплообменник «газ-конденсат» 38. Нестабильный конденсат с других установок (условно не показаны) подают по трубопроводу 40 в теплообменник «газ-конденсат» 38. Выводят из теплообменника «газ-конденсат» 38 нестабильный конденсат по трубопроводу 41, а газ деэтанизации по трубопроводу 39 направляют в теплообменник «газ-конденсат» 42. Выводят нестабильный конденсат из теплообменника «газ-конденсат» 42 по трубопроводу 44 из установки. Подают газ деэтанизации по трубопроводу 43 в газ дегазации низкого давления трубопровода 30.

Для оценки эффективности предложенного способа по сравнению с прототипом в программной системе «ГазКондНефть» были проведены технологические расчеты различных вариантов работы базовой установки подготовки газоконденсатной смеси УКПГ-2В Уренгойского месторождения, на которую поступает газ деэтанизации с установок деэтанизации конденсата УДК-1,2 завода по подготовке конденсата к транспорту ЗПКТ.

На три технологические линии базовой установки УКПГ-2В со скважин подавали конденсатсодержащий газовый поток с расходом 7,8 млн м³/сут. Давление на входе в установку составляло 4,0 МПа, а температура 18°С. После компрессора 5 и аппарата воздушного охлаждения 7 давление и температура составляли соответственно 7,5 МПа и температура 5, 10, 15, 20, 25°С. В сепараторе третьей ступени 18 поддерживались давление 4,0 МПа. Поверхность теплообмена теплообменников «газ-газ» 9, 14 принята равной 1290 м², а коэффициент теплопередачи 190 Вт/(м²⋅К). Для обеспечения подачи газа сепарации с базовой установки на вторую ступень рядом расположенной дожимной компрессорной станции (условно не показана) давление на редуцирующем устройстве 22 понижалось до 3,0 МПа. Газ деэтанизации поступал на базовую установку с давлением 3,6 МПа и температурой 5, 10, 15, 20, 25°С, соответствующей температуре потока газа после аппарата воздушного охлаждения 7. При реализации предлагаемого технического решения охлаждение газа деэтанизации конденсатом других установок подготовки газа (УКПГ-1АВ, 8В) осуществлялось в шести теплообменниках «газ-конденсат» 38 с поверхностью теплообмена 200 м² и коэффициентом теплопередачи 300 Вт/(м²⋅К). Расход нестабильного конденсата составлял 6520,4 т/сут. Давление и температура конденсата на входе в теплообменник «газ-конденсат» 38 составляли соответственно 2,5 МПа и плюс 5°С. Охлаждение газа деэтанизации конденсатом базовой установки подготовки газа осуществлялось в двух теплообменниках «газ-конденсат» 42 с поверхностью теплообмена 300 м² и коэффициентом теплопередачи 300 Вт/(м²⋅К). Расход нестабильного конденсата зависел от температуры в низкотемпературных сепараторах и изменялся в интервале 1075,04-1605,89 т/сут. Давление и температура нестабильного конденсата на входе в теплообменник «газ-конденсат» 42 составляли соответственно 2,5 МПа и минус 14°С.

Результаты технологического моделирования по подготовке конденсатсодержащего газового потока и газа деэтанизации в соответствие с прототипом и предлагаемым техническим решением приведены в таблице 1.

В существующей технологии минимальная температура газа после аппарата воздушного охлаждения 7 и газа деэтанизации, при котором обеспечивалась температура минус 30°С в сепараторе третьей ступени 18, составляла 5°С. При увеличении температуры до 25°С температура в низкотемпературных сепараторах 18 возрастала до минус 16,68°С. В результате этого выхода нестабильного конденсата сокращался с 1605,89 до 1075,04 т/сут. и увеличивался объем газа сепарации с 10906,93 до 11277,78 тыс. м³/сут.

В предлагаемой новой технологии температура минус 30°С в сепараторе третьей ступени 18 обеспечивается в интервале температур газового потока и газа деэтанизации от 5 до 25°С. Температура газа деэтанизации после теплообменников составила от минус 0,60 до плюс 0,48°С. Не происходит сокращения выхода конденсата и увеличения выхода газа сепарации.

Таким образом, предлагаемый способ подготовки газоконденсатной смеси скважин и газа деэтанизации УДК-1,2 ЗПКТ на базовой установке УКПГ-2В Уренгойского месторождения обеспечивает эффективную подготовку углеводородов в летний период и предотвращает снижение выхода нестабильного конденсата.

Изобретение относится к газовой промышленности, в частности к обработке углеводородного газа с использованием низкотемпературного процесса, и может быть использовано в процессах промысловой подготовки к транспорту конденсатсодержащего пластового газа. Способ подготовки конденсатсодержащего пластового газа к транспорту на базовой установке трехступенчатой сепарацией включает подачу газового потока на первичную сепарацию, компримирование газового потока и охлаждение его окружающим воздухом, охлаждение газового потока. Газовый поток подают на вторичную сепарацию, вторичное охлаждение газового потока, понижение давления газового потока с охлаждением, затем на окончательную сепарацию. Газ сепарации нагревают газовым потоком после вторичной сепарации, понижают давление газа сепарации с охлаждением, нагревают газ сепарации газовым потоком после первичной сепарации. Газ сепарации выводят из базовой установки, подают жидкую фазу после окончательной сепарации для разделения на газ дегазации, нестабильный конденсат и водометанольный раствор. Газ дегазации подают в газовый поток после понижения давления с охлаждением, смешивают жидкую фазу после вторичной и окончательной сепарации, разделяют смешанную жидкой фазу на газ дегазации низкого давления, нестабильный конденсат и водометанольный раствор. Нестабильный конденсат смешивают и подают для разделения на газ выветривания, нестабильный конденсат и водометанольный раствор. Выводят нестабильный конденсат и водометанольный раствор из базовой установки. Смешивают газ дегазации низкого давления, газ выветривания и газ деэтанизации с установки деэтанизации конденсата, эжектируют смешанный газ в газовый поток, охлаждают газ деэтанизации нестабильным конденсатом, транспортируемым с других установок подготовки газа, и нестабильным конденсатом базовой установки подготовки газа. Техническим результатом является повышение эффективности установки низкотемпературной сепарации за счет предотвращения снижения выхода нестабильного конденсата при совместной подготовке газоконденсатной смеси скважин промысла на базовой установке и газа с установки деэтанизации конденсата. 1 табл., 1 ил.

Способ подготовки конденсатсодержащего пластового газа к транспорту на базовой установке трехступенчатой сепарацией, включающий подачу газового потока на первичную сепарацию, компримирование газового потока и охлаждение его окружающим воздухом, охлаждение газового потока, подачу газового потока на вторичную сепарацию, вторичное охлаждение газового потока, понижение давления газового потока с охлаждением, подачу газового потока на окончательную сепарацию, нагрев газа сепарации газовым потоком после вторичной сепарации, понижение давления газа сепарации с охлаждением, нагрев газа сепарации газовым потоком после первичной сепарации, вывод газа сепарации из базовой установки, подачу жидкой фазы после окончательной сепарации для разделения на газ дегазации, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, подачу газа дегазации в газовый поток после понижения давления с охлаждением, смешивание жидкой фазы после вторичной и окончательной сепарации, разделение смешанной жидкой фазы на газ дегазации низкого давления, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, смешивание нестабильного конденсата и подачу его для разделения на газ выветривания, нестабильный конденсат и водометанольный раствор, вывод нестабильного конденсата из базовой установки, вывод водометанольного раствора из базовой установки, смешивание газа дегазации низкого давления, газа выветривания и газа деэтанизации с установки деэтанизации конденсата, эжекцию смешанного газа в газовый поток, отличающийся тем, что газ деэтанизации охлаждают нестабильным конденсатом, транспортируемым с других установок подготовки газа, и нестабильным конденсатом базовой установки подготовки газа.