Сепарационное оборудование для защиты промысловых ДКС

• точка отбора пробы по сечению трубопровода должна наиболее полно характеризовать газожидкостный поток;

• соблюдение условия изокинетичности — равенство линейных скоростей в потоке газа и точке отбора газа;

• соблюдение условий равенства термобарических параметров (температура и давление) в исследуемом газовом потоке и в устройстве — измерителе уноса;

• конструкция зонда для отбора пробы с расположением отверстия против потока газа;

• недопущение выноса отбираемой жидкой фазы из устройства — измерителя уноса, т.е. устройство должно быть эффективным сепаратором-поглотителем жидкости.

В настоящей работе представлен анализ применяемых на практике методик и средств определения содержания в потоке газа жидкости и механических примесей, предложенных организациями:

• ОАО «НИПИгазпереработка»;

• ОАО ИВЦ «Инжехим»;

• Научно-лабораторной службой ООО «Палл Евразия»;

• ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург» (Прибор ИУ-1 ТюменНИИгипрогаз);

• ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой» (Прибор УГМК 3);

• ООО «Газпром ВНИИГАЗ»;

• ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром».

При проведении сравнительного анализа предложенных методик и средств измерения учитывались следующие основные критерии:

1. расположение точки отбора исследуемой пробы газа по сечению трубопровода;

2. конструкция зонда для отбора пробы исследуемого газа;

3. соблюдение условий изотермичности;

4. соблюдение условий изобаричности;

5. соблюдение условий изокинетичности;

6. возможность проведения исследований работы оборудования на «сыром» газе в безгидратном режиме;

7. метод замера («весовой» и (или) «объемный») количества жидкости в газовом потоке;

8. возможность замера количества механических примесей в газовом потоке;

9. возможность определения фракционного состава механических примесей;

10. расположение приборов измерения давления и температуры на устройстве измерения содержания жидкости в газе.

Рассмотрим применяемые на практике методы, методики и средства определения содержания жидкости и механических примесей в газовом потоке.

1. Метод измерения, предложенный ОАО «НИПИгазпереработка» [8] предназначен для проведения периодических эксплуатационных испытаний (обследования) газовых сепараторов, расширительных камер с сепарационными устройствами, фильтр-сепараторов и фильтров (рис. 1). Метод измерения основан на отборе части исследуемого потока при сохранении его скорости, температуры и давления с последующим разделением потока на газ и жидкость с измерением количества газа, жидкости и механических примесей. В зависимости от условий проведения исследования анализ потока газа возможен по одному или двум из следующих способов:

Рис. 3 — Схема измерителя ИКМ-2 с одноточечным пробоотборником конструкции ВНИИГАЗа 1 — вход газа; 2 — выход газа; 3 — задвижка Ду40; 4 — модуль фильтрации и сепарации пробы; 5 — фильтр; 6 — теплообменник; 7 — турбосепаратор; 8 —термомтр; 9 — манометр; 10 — бачок ингибитора гидратообразования; 11 — индикатор капель; 12 — смеситель; 13 — тахометр; 14 — эжектор; 15 — пробоотборник одноточечный

. — устройство перемещения зонда отбора пробы !. — теплообменник

I. — фильтр

к — емкость мерная >. — капельница >. — счетчик газа '. — стойка

. — подключающие шланги высокого давления . — подключающие шланги низкого давления 10. — вентиль пробы газа

II. — вентиль газа термостабилизации

12. — вентиль регулирующий

13. — крышка быстросъемная

14. — вентиль

15. — пробка

16. — вентиль капельницы

Рис. 4 — Схема подключения измерителя уноса жидкости ГПР 420.00.000 конструкции ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»

Наименование показателей

^ Рабочее, Р, не более

О) ^

х расчетное, Р

ш * р

т го' пробное при гидравлическом 4 2 испытании, не более

и рабочая среды,I

|| рабочая стенки, I

го

^ минимальная допустимая стенки сосуда,

§ находящегося под давлением,

(и т'П

I—

Среда

Масса, кг не более

Величина показателей

14,4

от -30 до 100 100 -30

Природный газ с объемной долей И2Б до 25%, углеводородный конденсат, метанол, ДЭГ, вода, нефть.

67

Таб. 1 — Основные технические характеристики измерителя уноса жидкости ГПР 420

Основные критерии анализа

Наименование организации

ОАО «НИПИ- ОАО ИВЦ газпереработка» «Инжехим»

1

1) Расположение точки отбора исследуемого потока газа по сечению трубопровода

2) Конструкция зонда для отбора потока исследуемого газа

3) Соблюдение условий изотермичности в процессе проведения исследований

2

Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода

Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси тру-бопровода-на-встречу течению потока газа

Установка тер-моизолирована / не термостати-рована

3

Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода

Исполнение зонда в виде трубки со срезанным под углом 45° концом

Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана

НЛС ООО «Палл Евразия»

4

Отбор

производится из осевой зоны трубы

Исполнение зонда в виде трубки со срезанным

ИТЦООО «Газпром добыча Ямбург»

5

Отбор

производится с внутренней стенки трубы

Отсутствие зонда. Отбор исследуемого потока ведется под углом 45° через штуцер, концом (перо) приваренный к трубопроводу

Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана

Установка не термоизолиро-вана и не термо-статирована

ИТЦ ООО

«Газпром

добыча

Уренгой»

(Измеритель

УГМК 3)

6

Отбор

производится с внутренней стенки трубы

Отсутствие зонда. Отбор исследуемого потока ведется через штуцер, приваренный к трубопроводу

Установка термоизолиро-вана / не термо-статирована

ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

7

Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода различного диаметра (от

100 до 1200 мм)

Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси трубопро-вода-навстречу течению потока газа

Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана

ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»

8

Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода различного диаметра (от 100

до 1000 мм)

Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси трубопро-вода-навстре-чу течению

потока газа

Соблюдаются, установка тер-моизолирова-на и термоста-тирована

4) Соблюдение условий изобаричности в процессе проведения исследований

5) Соблюдение условий изокинетично-сти в процессе проведения исследований

Не соблюдаются

Соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Не соблюдаются

Соблюдаются

Соблюдаются

Соблюдаются

Начало Таб. 2 — Результат сводного анализа применяемых, методов, методик и средств измерения

• при помощи аналитического фильтра аэрозолей (далее фильтр-элемент или АФА) определяется содержание механических примесей в газе;

• при помощи тестового сепаратора определяется стабильная и нестабильная составляющая капельной жидкости в газе.

Объемная производительность аппарата по газу определяется штатным расходомером. Для измерения объемного расхода газа через пробоотборное устройство применяется комплект из трубки типа Пито и дифференциального манометра ДМЦ-01М (Testo 435-4). Для измерения расхода газа через пробоотборное устройство, используется счетчик газовый барабанный ГСБ-400, ГСБ-1600, в зависимости от пределов измерения, или ротаметр.

Отбор пробы производится при помощи перемещаемого пробоотборного зонда. Место для отбора газа выбирается на прямолинейных участках трубопровода на

расстоянии не менее 6 диаметров от поворота или задвижки в доступном для обслуживания месте. При невозможности выполнить это условие, допускается расположение про-боотборных точек на меньших расстояниях при соответствующем снижении точности анализа.

Рабочие давление и температура измеряются штатными манометром и термометром соответственно.

Объем жидкости в сборнике конденсата фильтр-пробоотборника измеряется встроенным измерителем уровня или измерительным цилиндром.

Плотность жидкости в сборнике конденсата фильтр-пробоотборника определяется расчетным путем по хроматографическому анализу состава газа.

Массовая концентрация жидкости и механических примесей в газе определяется путем взвешивания фильтр патрона на аналитических весах с точностью 0,0005 г, до

и после проведения исследований, с целью вычисления привеса и, соответственно, расчета количества жидкости и мехпримесей в исследуемом газе.

2. Метод и средство измерения, предложенные ОАО ИВЦ «Инжехим» подробно описаны в источнике [9].

3. Метод измерения, предложенный Научно-лабораторной службой ООО «Палл Евразия» [10] основан на принципе коа-лесценции и заключается в пропускании определенного объема газа через пилотную установку и измерении массы жидкости, отделенной на коалесцирующих элементах. Оценка загрязненности газа жидкостью производится на основе полученных результатов и последующей их интерпретации.

Базовая конструкция тестового оборудования является неизменной (рис. 2). В зависимости от условий процесса и требований безопасности возможны следующие

Основные

критерии

анализа

Наименование организации

ОАО «НИПИ- ОАО ИВЦ газпереработ- «Инжехим» ка»

1

6) Возможность проведения исследований работы оборудования на «сыром» газе в безгидратном режиме

7) Метод замера («весовой» и (или) «объемный») количества капельной жидкости в газовом потоке

8) Возможность замера количества механических примесей в газовом потоке

9) Возможность определения фракционного состава механических примесей

2

Отсутствует

Весовой +объемный

Имеется

Отсутствует

3

Имеется

Только весовой

НЛС ООО «Палл Евразия»

4

Имеется

Отсутствует

Отсутствует

Весовой+ объемный

Имеется

Отсутствует

ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург»

5

Имеется

Только весовой

Отсутствует

Отсутствует

ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой»

6

Имеется

Только объемный

Отсутствует

Отсутствует

ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

7

Имеется

Весовой +объемный

Имеется

Отсутствует

ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»

8

Имеется

Весовой +объемный

Имеется

Имеется

10) Расположе-

ние приборов Отсутствует Отсутствует Отсутствует Отсутствует Замер Отсутствует воз- Приборы

измерения возможность возможность возможность возможность температуры можность заме- измерения

давления и замера замера замера замера производится ра давления и температуры

температуры давления и давления и давления и давления и на фильтре/ температуры на и давления

на устройстве температуры на температуры на температуры на температуры на отсутствует воз- фильтре (замер расположены

измерения фильтре фильтре (произ- фильтре (замер фильтре (замер можность заме- Р и 1 произво- непосредствен

содержания водится после температуры давления ра давления на дится после но на фильтре.

капельной жид- фильтра) производится в производится фильтре (замер фильтра на

кости в газе трубе подачи до перед филь- давления отрезке между

фильтра, замер тром, замер производится теплообменни-

давления после температуры после фильтра) ком и турбосе-

2-х фильтров) отсутствует) паратором)

Продолжение Таб. 2 — Результат сводного анализа применяемых, методов, методик и средств измерения

варианты подключения:

• вход газа высокого давления / выход в атмосферу;

• вход газа высокого давления / выход в линию низкого давления (факел и т.п.);

• вход газа высокого давления / выход в линию среднего давления.

Для замеров концентрации аэрозолей используются тестовые коалесцирующие патроны Палл.

Рабочая среда — газообразные среды с давлением до 10 МПа и температурой от 0 до 80°С, включая углеводородные газы, воздух, углекислый газ, сероводород, инертные газы.

Параметры установки:

• Расчетное давление — 10 МПа;

• Расчетная температура — (минус) 20 ... +150°С;

• Подсоединения — гибкие армированные

шланги;

• Материалы исполнения — сталь 08Х18Н10, 08Х18Н10М2;

• Габаритные размеры — 2800х1200х1000.

4. Индикатор уноса жидкости ИУ-1 конструкции ТюменНИИгипрогаза.

Методика разработана ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург» с целью её применения на УКПГ сеноманских залежей северных месторождений при проведении обследования оборудования, контрольных измерениях, исследовательских испытаний нового и модернизированного оборудования [11].

5. Метод измерения, предложенный ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой» с применением измерителя уноса УГМК 3.

Методика подразумевает проведение промысловых замеров при нескольких скоростях газа, не менее 3-х: скорость газа в

системе пробоотбора должна быть ниже, приблизительно равна и выше предполагаемой точки изокинетичности. По полученным данным строится график содержания жидкой фазы в зависимости от скорости потока и рассчитывается искомая величина содержания жидкости в газе при условии изокине-тичности. Методика применяется для определения удельного содержания жидкости в потоке газа и используется при определении этих величин для ДЭГа, воды, водного раствора метанола и газового конденсата. Более подробное описание предложенного метода с применением измерителя уноса УГМК 3 описано в источнике [7].

6. Метод измерения, предложенный ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (измеритель ИКМ-2) [12] разработан с целью его применения для определения содержания твердых и жидких