СПОСОБ ПОДГОТОВКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТУ
METHOD OF PREPARING HYDROCARBON GAS FOR TRANSPORTATION

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 первичную сепарацию газового потока, охлаждение газового потока и его вторичную сепарацию, охлаждение газового потока, понижение его давления с дополнительным охлаждением, окончательную сепарацию газового потока и его нагрев в две ступени, вывод отсепарированного и нагретого газа из установки, понижение давления отделенной при первичной сепарации жидкости и разделение ее на газовую, углеводородную и водную фазы, подачу 25% углеводородной фазы в газовый поток, поступающий на окончательную сепарацию.
Недостатком этого способа является то, что при наличии легкоплавких парафинов в углеводородной фазе, полученной при первичной сепарации, происходит их кристаллизация и образование парафиноотложений при окончательной сепарации. Кроме этого в подаваемую углеводородную фазу в газовый поток необходимо вводить ингибитор гидратообразования, что приводит к увеличению расхода метанола в процессе подготовки газа на 10-15%. При этом в водном растворе, который выводится с установки, содержится значительное количество метанола, который необходимо регенерировать.
Наиболее близким аналогом, по сути, к предлагаемому техническому решению является способ подготовки газоконденсатной смеси к транспорту трехступенчатой сепарацией (Опыт эксплуатации основного технологического оборудования по подготовке к транспорту газа ачимовских горизонтов на УКПГ-22 ООО «Газпром добыча Уренгой». О.А. Николаев, А.В. Букин. Приоритетные направления развития Уренгойского комплекса / Сборник научных трудов, посвященный 35-летию ООО «Газпром добыча Уренгой». - М.: ИД Недра, 2013. С.83-90), в котором газовый поток от кустов скважин подают на первичную сепарацию, десорбируют газовым потоком метанол из водометанольного раствора, охлаждают газовый поток воздухом, углеводородным конденсатом, газом в две ступени, проводят вторичную сепарацию газового потока, охлаждают его газом и за счет понижения давления проводят окончательную сепарацию газового потока, нагревают в три ступени отсепарированный газ газовым потоком и выводят газ из установки, смешивают жидкую фазу после первичной сепарации газового потока и водный раствор после десорбции метанола, вводят в нее жидкую фазу после вторичной сепарации газового потока, направляют для отделения от углеводородного конденсата газа и водного раствора, вводят газ в газовый поток перед окончательной сепарацией, выводят водный раствор из установки, направляют жидкую фазу после окончательной сепарации для разделения на углеводородный конденсат, газ и водометанольный раствор, возвращают газ на повторную окончательную сепарацию совместно с газовым потоком, вводят водометанольный раствор в газовый поток, выводят водный раствор из газового потока, углеводородный конденсат нагревают газовым потоком и смешивают с углеводородным конденсатом после первичной и вторичной сепарации, направляют углеводородный конденсат для отделения от него газа низкого давления и водометанольного раствора, эжектируют газ низкого давления в газовый поток, выводят из установки углеводородный конденсат и водометанольный раствор.
В этом способе за счет десорбции метанола в газовом потоке после первичной сепарации из водометанольного раствора, полученного при окончательной сепарации газа и последующего выделения водометанольного раствора из жидкой фазы, понижается концентрация метанола в водном растворе, выводимом с установки, до уровня, когда регенерация метанола не требуется.
Недостатком этого способа является ввод жидкой фазы после вторичной сепарации в жидкую фазу после первичной сепарации и десорбции метанола, что не позволяет десорбировать метанол из водометанольного раствора из жидкой фазы после вторичной сепарации. Кроме этого сепарация конденсата в три ступени снижает извлечение конденсата из пластового газа по сравнению с одно- и двухступенчатой сепарацией.
Целью изобретения является сокращение расхода ингибитора гидратообразования - метанола в процессе подготовки газа к транспорту и увеличение выхода из пластового газа тяжелых углеводородов в конденсат.
Поставленная цель достигается следующим образом. В способе подготовки газоконденсатной смеси к транспорту трехступенчатой сепарацией, в котором газовый поток от кустов скважин подают на первичную сепарацию, десорбируют газовым потоком метанол из водометанольного раствора, вводят в газовый поток метанол, охлаждают газовый поток воздухом, углеводородным конденсатом, газом в две ступени, проводят вторичную сепарацию газового потока, вводят в газовый поток метанол, охлаждают газовый поток газом и за счет понижения давления, проводят окончательную сепарацию газового потока, нагревают в три ступени отсепарированный газ газовым потоком и выводят газ из установки, смешивают жидкую фазу после первичной сепарации газового потока и водный раствор после десорбции метанола, вводят в нее жидкую фазу после вторичной сепарации газового потока, направляют для отделения от углеводородного конденсата газа и водного раствора, вводят газ в газовый поток перед окончательной сепарацией, выводят водный раствор из установки, направляют жидкую фазу после окончательной сепарации для разделения на углеводородный конденсат, газ и водометанольный раствор, возвращают газ на повторную окончательную сепарацию совместно с газовым потоком, вводят водометанольный раствор в газовый поток, выводят водный раствор из газового потока, углеводородный конденсат нагревают газовым потоком и смешивают с углеводородным конденсатом после первичной и вторичной сепарации, направляют углеводородный конденсат для отделения от него газа низкого давления и водометанольного раствора, эжектируют газ низкого давления в газовый поток, выводят из установки углеводородный конденсат и водометанольный раствор, в отличие от прототипа осуществляется ввод жидкой фазы, полученной при промежуточной сепарации в газ низкого давления, чем обеспечивают увеличение извлечения конденсата из пластового газа и увеличение количества водометанольного раствора, из которого десорбируют газовым потоком метанол.
Предлагаемое изобретение поясняется фиг. 1.
На чертеже обозначены следующие элементы:
1 - трубопровод;
2 - сепаратор первой ступени;
3 - трубопровод;
4 - трубопровод;
5 - колонна-десорбер;
6 - трубопровод;
7 - трубопровод;
8 - трубопровод;
9 - трубопровод;
10 - воздушный охладитель;
11 - трубопровод;
12 - теплообменник «газ-конденсат»;
13 - трубопровод;
14 - теплообменник «газ-газ»;
15 - трубопровод;
16 - теплообменник «газ-газ»;
17 - трубопровод;
18 - сепаратор второй ступени;
19 - трубопровод;
20 - трубопровод;
21 - трубопровод;
22 - теплообменник «газ-газ»;
23 - трубопровод;
24 - редуцирующее устройство (эжектор);
25 - трубопровод;
26 - сепаратор третьей ступени;
27 - трубопровод;
28 - трубопровод;
29 - трубопровод;
30 - трубопровод;
31 - трубопровод;
32 - трехфазный разделитель;
33 - трубопровод;
34 - трубопровод;
35 - трубопровод;
36 - трехфазный разделитель;
37 - трубопровод;
38 - трубопровод;
39 - трубопровод;
40 - трехфазный разделитель;
41 - трубопровод;
42 - трубопровод;
43 - трубопровод.
Продукцию газоконденсатных скважин по трубопроводу 1 подают в сепаратор первой ступени 2, где из него отделяют механические примеси, воду и жидкую углеводородную фазу. Жидкую фазу с низа сепаратора первой ступени 2 по трубопроводу 3 отводят для разделения на газовую, углеводородную и водную фазы в трехфазный разделитель 32.
Отсепарированный газовый поток по трубопроводу 4 отводят с верха сепаратора первой ступени 2 и подают в колонну-десорбер 5 для насыщения газового потока метанолом. Водный раствор с низа колонны-десорбера 5 по трубопроводу 7 вводят в жидкую фазу, транспортируемую по трубопроводу 3.
Вводят в газовый поток трубопровода 8 метанол по трубопроводу 9. Подают газовый поток для охлаждения по трубопроводу 8 в воздушный охладитель 10 и по трубопроводу 11 в теплообменник «газ-конденсат» 12. Далее газовый поток подают для дополнительного охлаждения в две ступени по трубопроводу 13 в теплообменник «газ-газ» 14 и по трубопроводу 15 в теплообменник «газ-газ» 16.
Охлажденный газовый поток подают по трубопроводу 17 для разделения газа и жидкости в сепаратор второй ступени 18. Вводят в газовую фазу трубопровода 19 метанол по трубопроводу 21. Газовую фазу с верха сепаратора 18 по трубопроводу 19 для дальнейшего охлаждения подают в теплообменник «газ-газ» 22. Далее этот газ подают по трубопроводу 23 для охлаждения за счет понижения давления в редуцирующее устройство (эжектор) 24. Охлажденную газожидкостную смесь по трубопроводу 25 подают в сепаратор третьей ступени 26.
Отсепарированный газ с верха сепаратора 26 подают для нагревания в три ступени по трубопроводу 27 в теплообменник «газ-газ» 22, по трубопроводу 29 в теплообменник «газ-газ» 16 и по трубопроводу 30 в теплообменник «газ-газ» 14. Нагретый отсепарированный газ по трубопроводу 31 выводят из установки.
Газовую фазу из разделителя 32 вводят через трубопровод 33 в газовый поток трубопровода 25.
Жидкую фазу с низа сепаратора 26 по трубопроводу 28 направляют в трехфазный разделитель 36 для разделения на газовую, углеводородную и водную фазы. Газ из разделителя 36 поступает в сепаратор третьей ступени 26. Углеводородный конденсат направляют для нагревания по трубопроводу 38 в теплообменник «газ-конденсат» 12.
Нагретый углеводородный конденсат из теплообменника 12 по трубопроводу 39 подают в трехфазный разделитель 40 для разделения на газовую, углеводородную и водную фазы. Вводят углеводородный конденсат из трехфазного разделителя 32 по трубопроводу 34 в трубопровод 39. Из разделителя 40 выводят из установки по трубопроводу 43 углеводородный конденсат и по трубопроводу 42 водометанольный раствор. Газ из разделителя 40 по трубопроводу 41 подают в эжектор 24. Вводят жидкую фазу из сепаратора 18 по трубопроводу 20 в трубопровод 41 и трубопровод 3. Водометанольный раствор из разделителя 36 направляют в колонну-десорбер 5.
3
Для оценки эффективности предложенного способа по сравнению с аналогом-прототипом были проведены исследования с помощью технологической модели УКПГ-22 Уренгойского месторождения. На технологическую линию установки низкотемпературной сепарации подавали пластовую продукцию газоконденсатного месторождения в количестве 5 млн м/сут.
Результаты проведенных исследований по обработке газоконденсатной смеси по прототипу и по предлагаемому техническому решению приведены в таблице 1. В исследованных режимах давление и температура сырья на входе в сепаратор первой ступени составили соответственно 11,0 МПа и 40°С, давление в сепараторе второй ступени составило 10,8 МПа. Температура газа после воздушного холодильника принята равной 30°С. Температура газа после теплообменника «газ-конденсат» определялась исходя из температуры конденсата после теплообменника 25°С.
2
Температура в сепараторе второй ступени подбиралась с учетом поверхности теплообменников 1290 м и их коэффициента теплопередачи 200 Вт/°С·К. Давление и температура газа в сепараторах третьей (низкотемпературной) ступени составляли соответственно 5,5 МПа и изменялась с шагом 5°С от минус 30 до минус 40°С.
3
В существующей технологии при поддержании температуры в сепараторе третьей ступени от минус 30 до минус 40°С расход метанола по изобретению ниже на 409÷689 г/1000 м пластового газа (на 38,7÷47,7%) по сравнению с прототипом. Снижение расхода метанола происходит за счет увеличения количества водометанольного раствора, подаваемого в колонну-десорбер в 4,8÷7,8 раза. При этом количество метанола, поступающего на десорбцию, у изобретения возрастает в 4,4÷7,8 раза.
3
3
3
3
Благодаря этому количество метанола в водном растворе после установки снижается на 99,4÷228,5 г/1000 м пластового газа. Снижается также и количество метанола, уносимого с газом сепарации, на 15,7÷1,1 г/1000 м пластового газа и с нестабильным конденсатом на 294,4÷459,0 г/1000 м пластового газа. Удельный выход конденсата по изобретению на 1 г/м пластового газа больше, чем по прототипу.
Таким образом, по предлагаемой технологии на УКПГ ачимовских залежей Уренгойского месторождения возможно сократить расход метанола при подготовке газа и конденсата за счет подачи жидкой фазы из промежуточного сепаратора в трубопровод, по которому подается газ низкого давления на эжектор.