Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТУ

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

Известен способ подготовки углеводородного газа к транспорту методом низкотемпературной сепарации (НТС) газа в три ступени (см. «Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России», А.И. Гриценко, В.А. Истомин и др., М.: ОАО Издательство «Недра», 1999., стр. 378-379), включающий в себя подачу пластового газа в сепаратор первой ступени, подачу отсепарированного в первой ступени газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и редуцирующее устройство в сепаратор третьей ступени, подачу отсепарированного в третьей ступени газа последовательно через теплообменники второй и первой ступени охлаждения и отвод из сепараторов жидкости для дальнейшей подготовки.

Недостатком этого способа является невозможность обеспечения безнасосной транспортировки конденсата с установки и оптимального давления низкотемпературной сепарации при использовании в конце установки подготовки газа дожимной компрессорной станции, компримирующей газ от нескольких установок подготовки газа, с входным давлением, отличающимся от давления максимальной конденсации тяжелых углеводородов в низкотемпературном сепараторе.

Наиболее близким аналогом, по сути, к предлагаемому техническому решению является способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту трехступенчатой сепарацией (см. Обеспечение эффективной эксплуатации валанжинских УКПГ после ввода ДКС и насосной станции подачи конденсата Уренгойского НГКМ / О.А. Николаев, О.П. Кабанов, Н.А. Цветков, И.В. Колинченко и др. / Приоритетные направления развития Уренгойского комплекса, сборник научных трудов / ООО «Газпром добыча Уренгой». - М.: «Издательский дом Недра», 2013. стр. 117-123), включающий подачу пластового газа в сепаратор первой ступени, компримирование и охлаждение отсепарированного в первой ступени газа, подачу газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и редуцирующее устройство в сепаратор третьей ступени, отвода из сепараторов жидкости для дальнейшей подготовки и транспортировки, подачу отсепарированного в третьей ступени газа в теплообменник второй ступени охлаждения, подачу газа из теплообменника второй ступени охлаждения в редуцирующее устройство и теплообменник первой ступени охлаждения и вывод газа из установки.

В этом способе за счет установления между теплообменниками по обратному потоку газа второго редуцирующего устройства обеспечивается оптимальное давление низкотемпературной сепарации и безнасосная транспортировка конденсата при входном давлении на установку ниже на 1,5 МПа, чем по первому способу.

Недостатком этого способа является снижение энергоэффективности установки, так как при увеличении перепада давления на дросселе, который расположен между теплообменниками по обратному потоку газа, происходит сокращение рекуперации энергии в теплообменниках. Как следствие необходимо снижать выходное давление с установки и увеличивать степень сжатия на ДКС, на которую подается подготовленный газ, и увеличивать расход топливного газа. Кроме этого невозможно обеспечить перепад давления между входом на установку и низкотемпературным сепаратором до 0,5 МПа.

Целью изобретения является повышение энергоэффективности процесса подготовки конденсатсодержащего газа путем многоступенчатого понижения давления на установке и равномерной загрузки теплообменников с обеспечением заданного давления максимальной конденсации тяжелых углеводородов в низкотемпературном сепараторе и выходного давления подготовленного к транспорту газа.

Поставленная цель достигается следующим образом. В способе подготовки газоконденсатной смеси к транспорту трехступенчатой сепарацией, включающем подачу пластового газа в сепаратор первой ступени, компримирование и охлаждение отсепарированного в первой ступени газа, подачу газа через теплообменник первой ступени охлаждения в сепаратор второй ступени, подачу отсепарированного во второй ступени газа через теплообменник второй ступени охлаждения и редуцирующее устройство в сепаратор третьей ступени, отвода из сепараторов жидкости для дальнейшей подготовки и транспортировки, подачу отсепарированного в третьей ступени газа в теплообменник второй ступени охлаждения, подачу газа из теплообменника второй ступени охлаждения в редуцирующее устройство и теплообменник первой ступени охлаждения и вывод газа из установки, в отличие от прототипа установка дополнительно снабжена дросселем, которым понижается давления газа сепарации и обеспечивается дополнительное получение холода, вход которого соединен с выходом газа из низкотемпературного сепаратора, а выход дросселя соединен с входом в теплообменник Т-2.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом.

На чертеже обозначены следующие элементы:

1 - трубопровод;

2 - сепаратор первой ступени;

3 - трубопровод;

4 - трубопровод;

5 - компрессор;

6 - трубопровод;

7 - охладитель;

8 - трубопровод;

9 - теплообменник первой ступени;

10 - трубопровод;

11 - сепаратор второй ступени;

12 - трубопровод;

13 - трубопровод;

14 - теплообменник второй ступени;

15 - трубопровод;

16 - редуцирующее устройство;

17 - трубопровод;

18 - сепаратор третей ступени;

19 - трубопровод;

20 - трубопровод;

21 - редуцирующее устройство;

22 - трубопровод;

23 - трубопровод;

24 - редуцирующее устройство;

25 - трубопровод;

26 - трубопровод.

Продукцию газоконденсатных скважин по трубопроводу 1 подают в сепаратор первой ступени 2, где из нее отделяют механические примеси, жидкие водную и углеводородную фазы. Жидкость с низа сепаратора первой ступени 2 по трубопроводу 3 отводят для дальнейшей подготовки, а отсепарированный газ по трубопроводу 4 отводят с верха сепаратора 2 и подают в компрессор 5.

После сжатия в компрессоре 5 газ подают по трубопроводу 6 в охладитель 7. После охлаждения в охладителе 7 газ подают по трубопроводу 8 для охлаждения в рекуперативный теплообменник первой ступени охлаждения 9. После охлаждения в теплообменнике 9 газожидкостную смесь для разделения газа и жидкости по трубопроводу 10 подают в сепаратор второй ступени 11, где из нее отделяют жидкую водную и углеводородную фазы. Жидкость с низа сепаратора второй ступени 11 по трубопроводу 12 отводят для дальнейшей подготовки, а отсепарированный газ по трубопроводу 13 отводят с верха сепаратора 11 и подают в рекуперативный теплообменник второй ступени 14. Далее этот газ подают по трубопроводу 15 для охлаждения за счет его расширения в редуцирующее устройство 16. Охлажденную газожидкостную смесь по трубопроводу 17 подают в сепаратор третьей ступени 18, где из нее отделяют жидкую водную и углеводородную фазы.

Жидкость с низа сепаратора 18 по трубопроводу 19 отводят для дальнейшей подготовки, а газовую фазу с верха сепаратора 18 по трубопроводу 20 подают для охлаждения за счет его расширения в редуцирующее устройство 21. Далее этот газ по трубопроводу 22 подают для нагревания в теплообменник 14. Далее этот газ по трубопроводу 23 подают для охлаждения за счет его расширения в редуцирующее устройство 24. Охлажденный газ подают по трубопроводу 25 для нагревания в теплообменник 9 и далее по трубопроводу 26 на выход из установки.

Для оценки эффективности предложенного способа по сравнению с прототипом были проведены промысловые исследования. На технологическую линию установки низкотемпературной сепарации (УКПГ-5В Уренгойского месторождения) подавали пластовую продукцию газоконденсатного месторождения в количестве 4 млн. м³/сут. Давление на входе в установку составляло 4,0 МПа, а температура 18°C. После компрессора и ABO давление и температура составляли соответственно 4,5 5,0, 5,5, 6,0, 6,5 МПа и температура 35°С. В сепараторе третьей ступени поддерживались давление 4,0 МПа и температура минус 30°С. Давление на дросселе 21 по варианту 1 и 2 понижалось до уровня, при котором температура газа составляла соответственно до минус 40°С. По достижению этих температур производилось понижение давления на дросселе 24. Поверхность теплообмена у теплообменников принята равной 1290 м², а коэффициент теплопередачи 180 Вт/(м²·K).

Результаты проведенных исследований по обработке газоконденсатной смеси по прототипу и по предлагаемому техническому решению в двух вариантов термобарических параметров в сепараторе третьей ступени приведены в таблице 1.

В существующей технологии минимальное давление после компрессора, при котором обеспечивалась температура минус 30°С в сепараторе третьей ступени, составляло 5 МПа. Перепад давления между компрессором и сепаратором третьей ступени составил 1 МПа. Давление и температура газа на выходе из установки составляли соответственно 1,0 МПа и 26,2°С. При давлении 5,0 МПа температура обратного потока газа на входе в теплообменник 9 составила минус 38,7°С. Перепад давления между компрессором и выходом с установки равен 4 МПа.

В предлагаемой новой технологии обеспечить температуру минус 30°С в сепараторе третьей ступени возможно при давлении после компрессора 4,5 МПа. Выходное давление газа с установки при этом составило 0,7 МПа, а температура 27,6°С. При давлении 4,5 МПа температура обратного потока газа на входе в теплообменник 9 составила минус 23,1°С. Перепад давления между компрессором и выходом с установки 3,8 МПа. При давлении после компрессора 5,0 МПа выходное давление газа с установки составило 1,3 МПа.

Из полученных данных следует, что возможно эксплуатировать установку трехступенчатой сепарации с перепадом давления между компрессором и сепаратором третьей ступени до 0,5 МПа в сравнении с 1,0 МПа у прототипа. При одинаковых давлениях газа после компрессора предлагаемая схема обеспечивает давление на выходе с УКПГ на 0,2-03 МПа больше, чем прототип.

Таким образом, по предлагаемой технологии на Уренгойском месторождении возможна эффективная установка подготовки конденсатсодержащего газа с использованием первых ступеней дожимных компрессорных станций сеноманских установок подготовки газа, что приведет к экономии капитальных и эксплуатационных затрат благодаря переносу на более поздний срок ввода вторых очередей дожимных компрессорных станций для сокращения их мощностей.