СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА ПРИ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТАХ РАЗВЕДОЧНОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2025 года по МПК B01D19/00 F25J3/06 

Область применения

Изобретение относится к геологоразведочным работам, а именно к подготовке газового конденсата до стабильного состояния на площадке разведочной газоконденсатной скважины в период ее пробной эксплуатации.

Газовый конденсат выделяют из газов методом низкотемпературной конденсации (сепарации) с применением холода, получаемого при дросселировании или детандировании либо на специальных холодильных установках. Добываемый непосредственно из скважины газовый конденсат называется нестабильным (сырым), так как содержит в себе растворенный природный газ (широкую фракцию легких углеводородов).

В связи с отсутствием на скважинах разведочного фонда необходимой инфраструктуры все извлекаемое при выполнении газодинамических и газоконденсатных исследований сырье (газ и газовый конденсат) сжигается на горизонтально-факельной установке (ГФУ).

Уровень техники

Известен способ выделения стабильного конденсата из природного газа путем сепарации исходной газоконденсатной смеси, дегазации выделенного конденсата, охлаждения газа сепарации и газа дегазации с отделением сконденсировавшихся при этом углеводородов и стабилизации дегазированного конденсата и сконденсировавшихся углеводородов, при этом выделенный конденсат подвергают дополнительной дегазации и стабилизации в отпарной колонне, полученный при этом газ стабилизации, а также газ дополнительной дегазации охлаждают и подвергают стабилизации совместно со сконденсировавшимися углеводородами, а в качестве стабильного конденсата выводят смесь кубового продукта отпарной колонны и конденсата, выделенного при стабилизации сконденсировавшихся углеводородов [RU 2171270 C2, МПК C10G 5/00, C10G 7/02, опубл. 27.07.2001].

К недостаткам известного способа для подготовки газового конденсата при пробной эксплуатации разведочной скважины можно отнести следующее: наличие в технологическом цикле отпарных колонн и в связи с этим невозможность разместить на площадке разведочной скважины - требуется отведение дополнительной территории для размещения большого количества оборудования. Необходимая территория для размещения кратно превышает стандартную площадь площадки разведочной скважины. Данный способ разработан для постоянного расхода эксплуатационного фонда и неспособен выпускать продукцию необходимого качества в условиях резко меняющегося расхода разведочной скважины, при проведении газодинамических исследований.

Известен способ стабилизации газового конденсата, включающий сепарацию нестабильного конденсата, которую осуществляют в одну ступень в вертикальной отпарной пленочной колонне, оснащенной верхним и нижним блоками тепломассообменных элементов и зоной питания, расположенной между ними. В верхнюю часть внутреннего пространства верхнего блока тепломассообменных элементов подают нестабильный конденсат, выводят из его нижней части и направляют в зону питания. С верха колонны выводят газ выветривания, а с низа колонны выводят конденсат, который нагревают, подают в качестве теплоносителя в нижнюю часть внутреннего пространства нижнего блока тепломассообменных элементов и выводят из его верхней части в качестве товарного конденсата. Редуцированный нестабильный газовый конденсат предварительно сепарируют с получением газа сепарации, который смешивают с газом выветривания. Нагретый конденсат дополнительно сепарируют с получением товарного конденсата и газа стабилизации, который подают в низ колонны в качестве отпаривающего агента [RU 2600339 C1, МПК B01D 3/14, C07C7/04, опубл. 20.10.2016].

К недостаткам известного способа для подготовки газового конденсата при пробной эксплуатации разведочной скважины можно отнести следующее: применение в технологии отпарной пленочной колонны, тепломассообменных элементов и зоной питания и в связи с этим невозможность разместить на площадке разведочной скважины - требуется отведение дополнительной территории для размещения большого количества оборудования. Необходимая территория для размещения кратно превышает стандартную площадь площадки разведочной скважины. Способ разработан для постоянного расхода эксплуатационного фонда и неспособен выпускать продукцию необходимого качества в условиях резко меняющегося расхода разведочной скважины, при проведении газодинамических исследований.

Известен способ переработки нестабильного газового конденсата непосредственно на месторождении, который может быть использован для получения моторного топлива [RU 2477301 С1, C10G /02. B01D 3/14, опубл. 10.03.2013]. Способ переработки сырья, в качестве которого используют нестабильный газовый конденсат в смеси с попутной нефтью нефтегазоконденсатных месторождений, включает деэтанизацию, стабилизацию сырья и последующее фракционирование с выделением керосиновой фракции 140-240°С в виде бокового погона. Способ осуществляют в установке, содержащей функциональные блоки стабилизации конденсата и фракционирования с ректификационной колонной. Блок стабилизации конденсации содержит колонну-деэтанизатор и колонну-стабилизатор, при этом колонна-деэтанизатор посредством системы трубопроводов соединена с сепаратором, теплообменником и печью, а колонна-стабилизатор посредством системы трубопроводов в верхней части соединена с воздушным холодильником, связанным с рефлюксной емкостью, а в нижней части с печью и воздушным холодильником, причем указанные колонны соединены между собой через теплообменник, указанный блок фракционирования конденсата дополнительно содержит стриппинг-колонну, соединенную с ректификационной колонной, стрипинг-колонна посредством системы трубопроводов соединена с нижней частью ректификационной колонны через теплообменник, воздушный холодильник, емкость и насос, в верхней части ректификационная колонна посредством системы трубопроводов соединена с воздушным холодильником и емкостью. Данный способ позволяет осуществлять качественную переработку нестабильного газового конденсата непосредственно на месторождении.

К недостаткам известного способа для подготовки газового конденсата при пробной эксплуатации разведочной скважины можно отнести следующее: применение в технологии ректификационной колоны, которая является объектом капитального строительства и в связи с этим невозможность разместить на площадке разведочной скважины - требуется отведение дополнительной территории для размещения большого количества оборудования. Необходимая территория для размещения кратно превышает стандартную площадь площадки разведочной скважины. Способ разработан для постоянного расхода эксплуатационного фонда и неспособен выпускать продукцию необходимого качества в условиях резко меняющегося расхода разведочной скважины, при проведении газодинамических исследований.

В известных стационарных и мобильных технологиях подготовки газового конденсата для вторичной дегазации применяют метод стабилизации выделенных углеводородов ректификацией. Стационарные и мобильные технологии по подготовке газового конденсата являются высокотехнологичными и разработаны для условий стабильного расхода с эксплуатационных скважин. Вывод на режим таких установок занимает значительное время и в случае изменения расхода нарушается технологический процесс и качество продукции. При проведении газодинамических и газоконденсатных исследований на разведочных скважинах обеспечить стабильный расход газового конденсата невозможно.

Сущность технического решения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка способа подготовки стабильного конденсата на площадке разведочной скважины в условиях регулярно, многократно меняющегося дебита разведочной скважины, при проведении газодинамических и газоконденсатных исследований, с получением товарной продукции и использования в качестве топлива для собственных нужд, а также в качестве топлива для котельных и генерации электроэнергии в процессе строительства и освоения скважин.

При осуществлении изобретения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в обеспечении качества товарного продукта - стабильного газоконденсата, соответствующего требованиям ГОСТа Р 54389-2011, в условиях резко, многократно меняющегося дебита разведочной скважины, при проведении исследований.

Указанный технический результат достигается тем, что способ стабилизации газового конденсата включает три этапа дегазации газового конденсата. На первом этапе дегазация реализуется стандартным для всех технологий методом снижения давления до атмосферного в емкости буферной без изменения температурного режима при поступлении из сепаратора. На втором этапе подготовки нестабильный газовый конденсат перекачивают через подогреватель при давлении не выше 1 кгс/см², при этом температура нагрева не превышает 50°С (для установленного опытным путем предотвращения выпаривания С₅₊) в емкость первичной стабилизации дегазации (термобарические параметры в емкости дегазации от +30°С до +40°С). На первых двух этапах расход газового конденсата является переменным значением и зависит от дебита скважины на текущий момент, устанавливаемый операторами в зависимости от режимов газоконденсатных и газодинамических исследований. Также режим может меняться по оперативным решениям Недропользователя. В связи с этим газовый конденсат на финише второго этапа подготовки имеет ДНП от 800 мм рт.ст до 1200 мм рт.ст. На третьем этапе газовый конденсат из емкости первичной стабилизации (дегазации) перекачивают при давлении не выше 1 кгс/см², в емкость вторичной дегазации, где запускается на циклическую подготовку, через подогреватель при 50°С и давлении не выше 1 кгс/см². Таким образом, подготовка до необходимого значения ДНП уже не зависит от текущего расхода разведочной скважины и может быть доведена до ДНП 500 мм рт.ст. в среднем за 4-6 циклов (емкость - подогреватель). За один цикл в среднем значение ДНП снижается до 100 мм рт.ст.

Причинно-следственная связь между заявленными существенными признаками изобретения и техническом результатом заключается в том, что в предлагаемом способе стабилизации газового конденсата на разведочной скважине необходимое качество продукции при изменении расхода регулируют количеством циклов без изменения термобарических параметров.

Перечень и краткое содержание чертежей

На чертеже схематично представлен технологический процесс стабилизации газового конденсата на разведочной скважине, где цифрами обозначены: 1 - разведочная скважина, 2 - сепаратор, 3 - ГФУ высокого давления, 4 - емкость буферная, 5, 7 - нагреватели, 6 - емкости первичной дегазации, 8 - емкостной парк с емкостями вторичной стабилизации, 9 - наливная эстакада. Трубопроводная обвязка и арматура обеспечивает подключение исследуемого объекта - разведочной скважины к элементам технологической схемы, а также управление потоками.

Осуществление способа

При проведении пробной эксплуатации все извлекаемое из разведочных скважин сырье (газ и газовый конденсат), как правило, подлежит утилизации посредством сжигания на горизонтальной факельной установке в процессе освоения и проведения газодинамических и газоконденсатных исследований. Учитывая экологические, технико-технологические и экономические особенности проведения испытаний и пробной эксплуатации разведочных скважин, предоставляется очевидной необходимостью сократить объемы сжигания газового конденсата.

Вариант с подготовкой газового конденсата на площадке разведочной скважины и транспортировка продукта по трубопроводу в большинстве случаев просто невозможен в связи с тем, что инфраструктуры на месторождении, как правило, на этом этапе геологоразведки месторождения еще нет, а в случаях наличия необходимой инфраструктуры, требует значительных временных и финансовых затрат, так как является уже объектом капитального строительства.

Самым оптимальным решением является подготовка стабильного конденсата на площадке разведочной скважины на мобильно-блочной установке (МБУ) с применением циклической технологии по стабилизации газового конденсата и дальнейшая транспортировка наливным транспортом конечному потребителю.

Технология подготовки газового конденсата до стабильного состояния во время проведения пробной эксплуатации заключается в поступлении газоконденсатной смеси с разведочной скважины 1 в трехфазный сепаратор 2 (ПКИОС), где происходит разделение газоконденсатной смеси на газовую (метан, этан) и жидкую фракции (нестабильный газовый конденсат с ШФЛУ и воду), с которого газ сепарации идет на ГФУ 3 и утилизируется, пластовая вода выводится на ГФУ 3 для выпаривания, а нестабильный газовый конденсат поступает в емкость буферную (дегазации) 4 (термобарические параметры в емкости от +30°С до +40°С), в которой происходит выделение ШФЛУ, направляемой по трубопроводу для утилизации на факельной установке. Нестабильный конденсат из емкости буферной 4 нагревают при давлении не выше 1 кгс/см² до температуры не выше 50°С и выводят в емкость первичной стабилизации 6. Далее конденсат первичной дебутанизации перекачивают при давлении не выше 1 кгс/см² в емкость вторичной дегазации, где запускается на циклическую подготовку путем нагрева при температуре не выше 50°С и давлении не выше 1 кгс/см². ШЛФУ выводят для утилизации на факельную установку.

Подготовку стабильного конденсата на площадке разведочной скважины осуществляют с применением мобильно-блочной установки (МБУ) по циклической технологии стабилизации. В пределах существующей площадки разведочной скважины устанавливают и обвязывают оборудование МБУ для технологии стабилизации газового конденсата согласно схеме. Схема обвязки МБУ предусматривается с учетом подачи продукции скважины на факельную установку, минуя МБУ по отдельному коллектору.

В качестве сепаратора 2 возможно использование устройства ПКИОС, в состав которого входит трехфазный сепаратор. Средства КИПиА ПКИОС позволяют измерять: дебит газового и жидкостного потока после сепарации; давление и температуру входящего потока; давление и температуру газового (газ сепарации) и жидкостного потока (пластовая вода) после сепарации; уровень жидкости в сепараторе.

Горизонтальная факельная установка (ГФУ) предназначена для утилизации газоконденсатной смеси, расположена в обустроенном земляном амбаре в комплекте с устройством дистанционного розжига и системой автоматики.

Между емкостями: буферной 4, первичной стабилизации 6 и вторичной стабилизации устанавливают соответственно нагреватели 5, 7. В качестве нагревателей на месторождении применены подогреватели нефти с промежуточным теплоносителем ППТ - 0,2Г.

Емкости вторичной стабилизации расположены в емкостном парке 8, оборудованы электрическими подогревателями и обвязаны с факельной установкой низкого давления. Обвязка и подключение (электроприводные задвижки на входе в емкости) емкостей в зависимости от дебита разведочной скважины обеспечивают автоматическое переключение между ними по датчику уровня, установленному в каждой емкости от заполнения.

На выходе из емкостного парка 8 устанавливают наливную эстакаду 9 со стояком верхнего налива НЭ.СВН3-01 для открытого или герметичного налива товарной продукции.

Автоматический контроль, поддержание и регулирование режимов работы оборудования осуществляют посредством АСУТП. Автоматизация системы управления достигается за счет распределения вычислительных, контролирующих и регулирующих функций АСУТП по нескольким локальным системам управления (ЛСУ), при этом сохраняется принцип централизованного контроля и управления системой в целом. Для хранения технологических данных предусмотрен сервер архивной информации МБУ на базе отдельного промышленного компьютера. ЛСУ обеспечивает: поддержание значений необходимых параметров технологического процесса в автоматическом режиме: автоматическое поддержание заданных значений оператором до начала работ давления, температуры и уровня емкостях; автоматическое, дистанционное и местное управление исполнительными механизмами (насосами, запорно-регулирующей арматурой). Предусмотрена возможность автоматического частотного регулирования производительности насосных агрегатов через блок частотного регулирования привода. Система автоматизации обеспечивает аварийную и предупредительную сигнализацию об отклонении параметров технологического процесса за заданные пределы, определенные технологическим регламентом МБУ.

Шкафы распределенных систем управления устанавливают на рамах технологического оборудования, что позволяет минимизировать кабельную разводку по эстакадам технологической площадки и сократить время развертывания МБУ в целом. Связь шкафов распределенных систем управления с коммуникационным шкафом управления МБУ осуществляют при помощи сети Ethernet. Питание шкафов распределенных систем управления, коммуникационного шкафа управления осуществляют от источников бесперебойного электропитания, расположенных в блоке автоматики или операторной. Первичные преобразователи сигналов КИПиА размещены на технологическом оборудовании.

Пример осуществления способа

Пластовый газ с разведочной скважины 1 поступает в сепаратор 2, где при давлении 4,5 МПа происходит ее разделение на газ сепарации и пластовую жидкость. Газ сепарации из сепаратора 2 поступает в газопровод и утилизируется на ГФУ 3 высокого давления. Нестабильный конденсат поступает в нагреватель 5. Опытным путем установлено, что для предотвращения выпаривания С5+ температура не должна превышать 50°С. Нагретый конденсат первичной дебутанизации поступает в емкость первичной стабилизации (дегазации) 6. На выходе из емкости первичной стабилизации 6 отбирается контрольная проба для анализа в аккредитованной лаборатории и при её достижении требованиям ГОСТа составляется паспорт качества товарной продукции. Если нестабильный конденсат первичной стабилизации (дегазации) соответствует требованиям ГОСТа, то стабильный конденсат через узел учета с замером количества продукта насосами наливной эстакады 9 поставляют конечному потребителю. В случае несоответствия требованиям ГОСТа конденсат первичной стабилизации из емкости вторичной сепарации повторно направляют на нагреватель 7 по циклу до выхода на необходимый уровень ДНП: после нагрева в нагревателе 7 насосным блоком конденсат первичной стабилизации перекачивают в накопительную емкость емкостного парка 8 для вторичной дегазации циклическим методом. Суть циклического метода заключается в многократной термической дебутанизации нестабильного конденсата по циклу с накопительной емкости вторичной стабилизации в нагреватель 7 и обратно по кругу. За каждый цикл давление насыщенных паров снижается в среднем до 100 мм рт.ст. При этом температуру нестабильного конденсата в ППТ рекомендуется держать не выше 50°С для избежания потерь С5+. В зависимости от дебита разведочной скважины емкостей для вторичной стабилизации может быть от одной и более.

В ходе проведения пробной эксплуатации выявлены закономерности снижения давления насыщенных паров (ДНП) за один цикл дегазации нестабильного газового конденсата от изменения расхода и температуры нагрева в путевом подогревателе при изменении режима работы скважины во время проведения исследований (газодинамических, газоконденсатных), в среднем 50-100 мм рт.ст. При этом изменение расхода при проведении газодинамических исследований не влияет на работу установки, осуществляется мгновенный вывод на технологический режим работы установки.

Произведен отбор проб для проведения лабораторных исследований отобранных проб флюидов в аккредитованной химико-аналитической лаборатории и выдан паспорт качества (результаты представлены в таблице).

Таблица

По заявленному способу на месторождении получен стабильный газовый конденсат с содержанием воды не более 0,5% и давлением насыщенных паров не выше 500 мм рт.ст., что полностью соответствует ГОСТу Р 54389.

Таким образом, технология по подготовке стабильного газового конденсата на площадке разведочной скважины позволяет использовать его не только в качестве топлива для дальнейшей генерации электроэнергии и тепла на самом автономном месторождении, но и производить поставки внешним потребителям в регионе.

Изобретение относится к геологоразведочным работам, а именно к подготовке газового конденсата до стабильного состояния на площадке разведочной газоконденсатной скважины в период ее пробной эксплуатации. На первом этапе дегазацию осуществляют методом снижения давления до атмосферного в емкости буферной без изменения температурного режима при поступлении из сепаратора. На втором этапе подготовки нестабильный газовый конденсат перекачивают через подогреватель при давлении не выше 1 кгс/см², при этом температура нагрева не превышает 50°С. На первых двух этапах расход газового конденсата является переменным значением и зависит от дебита скважины на текущий момент, устанавливаемый операторами в зависимости от режимов газоконденсатных и газодинамических исследований. На третьем этапе газовый конденсат из емкости первичной стабилизации (дегазации) перекачивают при давлении не выше 1 кгс/см² в емкость вторичной дегазации, где запускается на циклическую подготовку, через подогреватель при 50°С и давлении не выше 1 кгс/см². Таким образом, подготовка до необходимого значения ДНП уже не зависит от текущего расхода разведочной скважины и может быть доведена до ДНП 500 мм рт.ст. в среднем за 4-6 циклов (емкость - подогреватель). Изобретение способствует обеспечению качества товарного продукта - стабильного газоконденсата, соответствующего требованиям ГОСТа Р 54389-2011, в условиях резко, многократно меняющегося дебита разведочной скважины при проведении исследований. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ стабилизации газового конденсата, включающий первичную сепарацию пластового газа с получением газа сепарации и нестабильного конденсата, который перекачивают через подогреватель при давлении не выше 1 кгс/см², при этом температура нагрева не превышает 50°С для осуществления первичной стабилизации дегазации, отличающийся тем, что конденсат первичной стабилизации (дегазации) перекачивают через подогреватель при 50°С и давлении не выше 1 кгс/см² и подвергают циклической вторичной дегазации до необходимого значения ДНП.