Способ двухступенчатой осушки углеводородного газа Российский патент 2023 года по МПК B01D53/26 B01D53/00 B01D53/14 

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к улучшению качества подготовки компримированного природного газа в условиях отсутствия возможности охлаждения газа при работе дожимного комплекса в летний период времени.

Из области техники известен способ абсорбционной осушки углеводородного газа драйфиксол (патент РФ №2140807, МПК B01D 53/26, опубл. 10.11.1999).

Способ включает ввод в поток газа летучего ингибитора гидратообразования, охлаждение газа, сепарацию, ввод в поток абсорбента, выведение и регенерацию отработанных ингибитора и абсорбента. Выведенные потоки отработанных ингибитора и абсорбента объединяют и направляют в поток газа в начало процесса, сепарируют и выделенную фазу насыщенного абсорбента подают на регенерацию.

Существенным недостатком указанного способа является необходимость охлаждения газа, содержащего летучие ингибиторы, на аппаратах воздушного охлаждения (АВО), что на поздней стадии компрессорной эксплуатации месторождения неэффективно в летний жаркий период при температуре окружающей среды +25…30°С. При повышенной температуре газа (температуры контакта газ - абсорбент) снижаются показатели качества осушенного газа по глубине осушки. Кроме того, данный способ влечет дополнительную потребность летучего ингибитора гидратообразования.

Известен способ осушки углеводородного газа (патент РФ №2108851, МПК B01D 53/26, опубликовано 20.04.1998). Сущность изобретения заключается в том, что предварительная абсорбция охлажденным абсорбентом происходит в трубопроводе смешения. В этом случае в трубопроводе смешения осуществляются два процесса - охлаждение и предварительная осушка газа. Причем, осуществляется двухступенчатая абсорбция: 1 ступень - трубопровод смешения (куда происходит предварительная подача абсорбента); 2 ступень - абсорбционный аппарат колонного типа.

Существенным недостатком указанного способа является неравномерная подача абсорбента по сечению трубопровода смешения, что, в свою очередь, снижает эффективность предварительной осушки, а также приводит к необходимости поиска источников предварительного охлаждения абсорбента в условиях летнего жаркого периода времени года при температуре окружающей среды +25…30°С.

На сеноманских газовых промыслах Заполярного месторождения подготовка природного газа к транспорту осуществляется методом абсорбционной осушки с применением в качестве абсорбента диэтиленгликоля. По существующей схеме сырой газ после компримирования из входных линий поступает в цеха осушки газа на технологические линии установок осушки. Каждая технологическая линия состоит из блока газосепаратора с промывочной секцией и блока абсорбера. Подача диэтиленгликоля производится в абсорбер в требуемом объеме для поддержания необходимого качества природного газа, которое определяется температурой точки росы по воде (в летний период не выше -14°С) в соответствии с требованиями.

До начала ввода дожимного комплекса поддержание требуемой температуры точки росы газа не составляло особого труда по причине невысокой температуры газа даже в летний период. После ввода дожимной компрессорной станции (далее ДКС) на сеноманских промыслах первых очередей в летний жаркий период времени (особенно в дневное время суток) происходит значительный рост температуры компримированного газа на выходе аппаратов воздушного охлаждения ДКС, оказывающий негативное воздействие на параметры работы как установки абсорбционной осушки газа (повышенная температура контакта), так и установки регенерации абсорбента и, как следствие, отклонение в показаниях температуры точки росы по воде.

В качестве ближайшего аналога принят двухступенчатый технологический процесс в цехе осушки газа, включающий на первой ступени подачу газа в блок газосепаратора с промывочной секцией для отделения от газа пластовой воды, механических примесей и солей с последующим отводом газа в блок абсорбера, в котором на второй ступени осуществляют осушку газа за счет контакта с регенерированным диэтиленгликолем, отвод насыщенного диэтиленгликоля из блока абсорбера в систему регенерации, отвод осушенного газа в пункт замера и далее в магистральный газопровод (Описание технологического процесса осушки газа. Автоматизация установки комплексной подготовки газа заполярного газонефтеконденсатного месторождения https://studbooks.net/2576305/tovarovedenie/avtomatizatsiya_ustanovki_kompleksnoy_podgotovki_gaza_zapolyarnogo_gazoneftekondensatnogo_mestorozhdeniya

Технически обеспечить дополнительное охлаждение газа при повышенной температуре воздуха (+20…25°С и выше) невозможно ввиду отсутствия станций охлаждения газа.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение качества осушки газа в жаркий летний период времени года в условиях падающей добычи при работе ДКС.

Указанная задача решается тем, что в способе двухступенчатой осушки углеводородного газа, включающем на первой ступени подачу газа в блок газосепаратора с промывочной секцией для отделения от газа пластовой воды, механических примесей и солей с последующим отводом газа в блок абсорбера, в котором на второй ступени осуществляют осушку газа за счет контакта с регенерированным диэтиленгликолем, отвод насыщенного диэтиленгликоля из блока абсорбера в систему регенерации, отвод осушенного газа в пункт замера и далее в магистральный газопровод, регенерированный диэтиленгликоль дополнительно направляют в блок газосепаратора с промывочной секцией с последующим отводом насыщенного диэтиленгликоля из кубовой части этого блока в упомянутую систему регенерации, при этом на выходе осушенного газа из блока абсорбера и на выходе из установки комплексной подготовки газа определяют температуру точки росы по воде и на основании полученных данных осуществляют регулировку подачи регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора. Подачу регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора осуществляют в объеме от 0,56 до 1 м³/ч. Подачу регенерированного диэтиленгликоля в блок абсорбера осуществляют в объеме от 1 до 2 м³/ч.

Техническим результатом, достигаемым от реализации изобретения, является соблюдение требований по температуре точки росы по воде в летний период, которая не должна превышать -14°С.

Схема, реализующая предлагаемое изобретение, показана на чертеже, где позициями обозначены:

1- блок газосепаратора с промывочной секцией;

2- блок абсорбера;

3- огневой регенератор диэтиленгликоля;

4- сырой углеводородный газ;

5- осушенный углеводородный газ;

6- насыщенный диэтиленгликоль (нДЭГ);

7- регенерированный диэтиленгликоль (рДЭГ).

Осуществление способа проиллюстрировано на следующих примерах реализации.

В мае-июне 2022 года, в период планового останова, на сеноманском газовом промысле заполярного нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ) реализовано техническое решение по двухступенчатой осушке углеводородного газа по приведенной схеме. С 10 по 27 июня 2022 года проводились исследования по эффективности работы осушки газа на технологических линиях с двухступенчатой схемой в сравнении с технологической линией, работающей по стандартной схеме.

При проведении исследований изменялась температура окружающей среды, соответственно и температура газа в технологических линиях. Также изменялись параметры технологического режима: расход газа на технологическую линию, температура контакта в аппаратах, расход рДЭГ. Сравнивались технологические линии, работающие по стандартной схеме (с подачей рДЭГ только в абсорбер) и технологические линии с двухступенчатой осушкой, представленные на чертеже. Во время проведения исследований было выделено 4 режима работы технологических линий.

Режим №1: температура газа на входе в технологические линии 23,0 -23,6°С, расход газа 310-316 тыс.м³/ч, подача рДЭГ 2,70 - 2,80 м³/ч.

В ходе исследований технологической линии №9 с двухступенчатой осушкой газа на режиме №1 точка росы осушенного газа по воде при рабочих условиях составила минус 14,6°С, что ниже на 1,4°С точки росы на технологической линии №10, работающей по стандартной (точка росы осушенного газа по воде минус 13,2°С при рабочих условиях).

Режим №2: температура газа на входе в технологические линии 24,4 -25,4°С, расход газа 251 - 257 тыс.м³/ч, подача рДЭГ 2,79 - 2,95 м³/ч.

В ходе исследований технологической линии №9 с двухступенчатой осушкой газа на режиме №2 точка росы осушенного газа по воде при рабочих условиях составила минус 15,0°С, что также ниже на 1,4°С точки росы на технологической линии №10, работающей по стандартной (точка росы осушенного газа по воде минус 13,6°С при рабочих условиях).

Режим №3: температура газа на входе в аппараты 23,1 - 24,2°С, расход газа 266 - 267 тыс.м³/ч, подача рДЭГ 2,24 - 2,65 м³/ч. В ходе исследований технологической линии №3 с двухступенчатой осушкой газа на режиме №3 точка росы осушенного газа по воде при рабочих условиях составила минус 16,5°С, что ниже на 2,5°С точки росы на технологической линии №2, работающей по стандартной (точка росы осушенного газа по воде минус 14,0°С при рабочих условиях).

Режим №4: температура газа на входе в аппараты 15,3-18,0°С, расход газа 239-245 тыс.м³/ч, подача рДЭГ 2,70-2,76 м³/ч.

В ходе исследований технологической линии №11 с двухступенчатой осушкой газа на режиме №4 точка росы осушенного газа по воде при рабочих условиях составила минус 15,3°С, что ниже на 1,3°С точки росы на технологической линии №7, работающей по стандартной (точка росы осушенного газа по воде минус 14,0°С при рабочих условиях).

С целью определения зависимости точки росы от количества, подаваемого рДЭГ в сепараторы с двухступенчатой осушкой, проведен замер на технологических линиях №№9, 10 с разными расходами рДЭГ.

В ходе исследований технологической линии №9 с двухступенчатой осушкой и подачей рДЭГ в сепаратор с расходом 0,6 м³/ч точка росы осушенного газа по воде при рабочих условиях составила минус 16,1°С, что оказалось выше на 1,1°С точки росы на технологической линии №10 с двухступенчатой осушкой и подачей рДЭГ в сепаратор с расходом 1,0 м³/ч (точка росы осушенного газа по воде минус 17,2°С при рабочих условиях). При этом расход подаваемого рДЭГ в абсорберы технологических линий №№9, 10 был одинаковый и составлял 1,8 м³/ч.

При проведении исследований давление в аппаратах было в пределах от 4,22 до 4,51 МПа, концентрация рДЭГ в среднем составила 99,01% масс, и температура рДЭГ изменялась от 24,9 до 38,2°С.

По итогам проведенных исследований было отмечено:

1. На технологических линиях с двухступенчатой осушкой точка росы по воде, снижается на 1,3...2,5°С по сравнению с технологическими линиями, работающими по стандартной схеме.

2. Обеспечивается соответствие качества газа температуры точки росы (Ттр) по воде требованиям летнего периода (не выше минус 14°С при абсолютном давлении 3,92 МПа) с двухступенчатой осушкой углеводородного газа.

Применение заявляемого способа позволяет повысить эффективность подготовки газа к транспорту в режиме работы с ДКС Заполярного НГКМ в летний период года при температуре наружного воздуха выше +20…25°С.

Изобретение относится к области добычи природного газа и, в частности, к улучшению качества подготовки компримированного природного газа в условиях отсутствия возможности охлаждения газа при работе дожимного комплекса в летний период времени. Способ включает на первой ступени подачу газа в блок газосепаратора с промывочной секцией с последующим отводом газа в блок абсорбера. На второй ступени в блоке абсорбера осуществляют осушку газа за счет контакта с регенерированным диэтиленгликолем, отводят насыщенный диэтиленгликоль из блока абсорбера в систему регенерации, отводят осушенный газ в пункт замера и далее в магистральный газопровод, регенерированный диэтиленгликоль дополнительно направляют в блок газосепаратора с промывочной секцией, а насыщенный диэтиленгликоль из кубовой части этого блока отводят в систему регенерации, при этом на выходе осушенного газа из блока абсорбера и на выходе из установки комплексной подготовки газа определяют температуру точки росы по воде и на основании полученных данных осуществляют регулировку подачи регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора. Подачу регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора осуществляют в объеме от 0,56 до 1 м³/ч. Подачу регенерированного диэтиленгликоля в блок абсорбера осуществляют в объеме от 1 до 2 м³/ч. Технический результат - повышение качества осушки газа в жаркий летний период времени года в условиях падающей добычи при работе дожимной компрессорной станции, соблюдение требования по температуре точки росы по воде в летний период, которая не должна превышать -14°С. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ двухступенчатой осушки углеводородного газа, включающий на первой ступени подачу газа в блок газосепаратора с промывочной секцией для отделения от газа пластовой воды, механических примесей и солей с последующим отводом газа в блок абсорбера, в котором на второй ступени осуществляют осушку газа за счет контакта с регенерированным диэтиленгликолем, отвод насыщенного диэтиленгликоля из блока абсорбера в систему регенерации, отвод осушенного газа в пункт замера и далее в магистральный газопровод, отличающийся тем, что регенерированный диэтиленгликоль дополнительно направляют в блок газосепаратора с промывочной секцией с последующим отводом насыщенного диэтиленгликоля из кубовой части этого блока в упомянутую систему регенерации, при этом на выходе осушенного газа из блока абсорбера и на выходе из установки комплексной подготовки газа определяют температуру точки росы по воде и на основании полученных данных осуществляют регулировку подачи регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу регенерированного диэтиленгликоля в промывочную секцию блока газосепаратора осуществляют в объеме до 1 м³/ч.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу регенерированного диэтиленгликоля в блок абсорбера осуществляют в объеме до 2 м³/ч.