УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ КАПЕЛЬНОЙ НЕФТИ ИЗ ПОПУТНОГО ГАЗА

Полезная модель относится к области технологии промыслового сбора, транспорта и подготовки нефти и газа на нефтепромыслах, в частности, к технике разделения эмульгированных углеводородных многофазных сред, а именно, к установкам сбора и отделения нефти от попутного газа, поступающего на факел для сжигания.
Опыт эксплуатации месторождений показал, что неизбежными в процессе добычи спутниками нефти являются газ и вода (пластовая), выделяющиеся из нефти при подъеме из скважин на поверхность при снижении давления. Общая суть подготовки нефти и газа сводится к глубокому разделению многокомпонентной эмульсии: газ-нефть-пластовая вода, мехпримеси. Практически везде и всегда объекты промысловой добычи, транспорта и подготовки нефти и газа - это крупногабаритное хозяйство с металлоемким оборудованием, энергоемкое, финансовозатратное, с дорогостоящим оборудованием, с большой протяженностью транспортных коммуникаций. Во всех проектных технологических схемах, представленных инженерами-разработчиками в специальной технической литературе (К.С.Каспарьянц «Промысловая подготовка нефти и газа» Изд-во «Недра», М. 1973 г., с.118 - прототип), отражены экономически наиболее целесообразные варианты, применительно к конкретным условиям разработки месторождения с учетом максимально глубокого разделения потоков нефть-газ-вода с достижением стандартных показателей качества, предъявляемых нефте-газо-переработчиками, предусматривающие минимизацию потерь нефти и ее ценных газовых компонентов. Однако на практике в каждом конкретном случае появляются факторы, заставляющие принять неизбежность потерь энергоресурсов, в том числе и попутного газа, иногда и в значительных объемах. Это особенно касается районов Крайнего Севера с особенностями рельефа и отдаленностью добычных участков от централизованных пунктов сбора и подготовки нефти и газа. Нигде в проектных схемах не отражены факты использования факельных хозяйств (для сжигания избытка газа после трапов-сепараторов первой ступени сепарации, оставшегося от использования его как энергоресурса и теплоносителя для подогрева нефти после скважины), как объектов «производственной» необходимости, к тому же экологически вредных, особенно для северной трудно восстанавливающейся природы и расточительной в плане финансового хозяйствования.
На фиг.1. (по прототипу) представлена стандартная принципиальная схема технологии промыслового сбора и транспорта нефти и газа Института Гипровостокнефть. Разделение потоков нефть-газ производится в процессе двух- или трехступенчатой сепарации нефти.
Подогретая нефть от скважины 1 через замерный трап 2 поступает в трапы-сепараторы первой ступени сепарации 3. Трапы-сепараторы имеют очень большие объемы и их количество может достигать до 10 на каждой ступени в зависимости от объемов подготовки сырья. Первая ступень сепарации осуществляется при давлении 7-8 атм., т.е. достаточном для бескомпрессорной подачи отсепарированного газа потребителю или на газобензиновые заводы (ГБЗ), если те и другие близко расположены и его несложно транспортировать. При больших расстояниях от трапов первой ступени сепарации 3 и неблагоприятных условиях по рельефу местности, дальнейший транспорт нефти с растворенными в ней оставшимися газами осуществляется дожимными насосами 4, через сборную емкость 5, а вторая и третья (при необходимости) ступени сепарации проводятся уже на централизованных пунктах подготовки нефти и газа в трапах-сепараторах II (6) и III (7) ступени. Подготовленный нефтяной поток идет в сборные емкости 8 и далее нефтепереработчикам, а газовый поток после 6 и 7 транспортируется на заводы газопереработки (газобензиновые (ГБЗ)). Таким образом, на добычных участках потребители получают газ после I ступени сепарации, в основном, на свои нужды производства, как энергоресурс и теплоноситель.
Как показывает практика, его количество, как правило, избыточно, и излишки сжигаются на факелах. Условия сепарации в трапах-сепараторах на I ступени таковы, что нефть не полностью отделяется от газа и в капельном состоянии в значительных количествах также отправляется на сжигание на факеле. Продукты неполного сгорания нефти и влажного газа загрязняют почву вокруг на значительные расстояния, а отапливаемая (обогреваемая) атмосфера загрязнена вредными газовыми выбросами.
В таких условиях реализации технологии промыслового сбора, транспорта и подготовки нефти и газа находится весь Север страны, а убытки от потерь газа, нефти и ущерба, наносимого природе, характеризуют неоправданную расточительность.
Устранение перечисленных недостатков достигается тем, что установка для удаления капельной нефти из попутных газов, включающая скважину, групповой замерный трап, трапы сепараторы первой ступени сепарации газа из нефти, дожимные насосы, сборную емкость, дополнительно снабжена аппаратом, установленным после трапов-сепараторов первой ступени, перед факелом на линии подачи газа для его сжигания и выполненном в виде емкости, оснащенной фильтрующе-коалесцирующим устройством (ФКУ), перекрывающим рабочее сечение аппарата и составленным из композиции материалов - пористо-ячеистых металлов и (или) сплавов и (или) пористо-ячеистых полимерных материалов с фиксированной пористо-ячеистой структурой, а также накопительной емкостью для приема отделенной нефти и установленной после аппарата с ФКУ и соединенной трубопроводом со сборной емкостью.
Аппарат с ФКУ представляет собой емкость, размер которой может быть рассчитан на любую производительность, также, как и ФКУ.
Материалом для разрушения эмульгированной среды в ФКУ служит композиция из пористо-ячеистых металлических и полимерных материалов с оптимальными свойствами поверхности для рабочей среды. Высокая эффективность разделения газа и нефти достигается за счет высоко развитой рабочей поверхности контакта среды с фиксированной пористо-ячеистой структурой используемых материалов, имеющих 93-95% свободного объема. Высокая производительность аппарата обусловлена очень низким сопротивлением фильтрующе-коалесцирующего устройства в пределах 50 мм водяного столба. Фильтрующая наружная поверхность пористо-ячеистых материалов способна задерживать включения водной фазы, в которой обычно накапливаются мехпримеси, и глубинные слои материалов фильтра остаются свободными от мехпримесей, не требуют регенерации. При необходимости регенерации, фильтрующий пакет легко промывается обратным ходом потока среды, выбранной для промывания.
На фиг.2. в общем виде представлена часть принципиальной технологической схемы предлагаемой установки для удаления капельной нефти из попутного газа, которая отражает только I ступень сепарации газа, т.е. от скважины до факела.
Установка содержит скважину 1, групповой замерный трап с подогревом 2, трапы первой ступени сепарации 3, дожимные насосы 4, сборную емкость 5, аппарат, оснащенный ФКУ для отделения капельной нефти от попутного газа 6, накопительную емкость 7 и факельное устройство 8.
Установка работает следующим образом. Из скважины 1 через групповой замерный трап с подогревом 2 нагретая эмульгированная нефть, насыщенная газами, поступает в трапы-сепараторы первой ступени сепарации 3. Этих крупногабаритных емкостей может насчитываться от одной и более, в зависимости от производительности скважины и характеристики водо-газо-нефтяной смеси.
При давлении 6-7 атм. из нефти выделяется часть газа, которая по условиям эксплуатации скважины остается для технологических нужд (как энергоресурс).
3
Отсепарированная на I ступени часть газа в условиях технологического процесса сепарации уносит в газовую линию капельную нефть до 50 и более г/м  и поэтому для исключения потерь нефти, газ из сепаратора первой ступени 3 поступает в аппарат 6, с фильтрующе-коалесцирующим устройством, где происходит глубокое разделение газовой и жидкой фаз. Нефть, накапливаясь в аппарате, через дренажное устройство подается в накопительную емкость 7, затем в сборную емкость 5 и далее насосом подается в линию дальнейшего транспорта нефти на центральный сборный пункт (). Газ, осушенный от капельных нефтяных включений, через трубу поступает в газовую линию и идет потребителю уже улучшенного качества, а избыток его при сжигании на факеле 8 не коптит, не загрязняет почву вокруг факела, и выбросы содержат значительно меньше вредных
газовых вредных компонентов, т.к. основным поставщиком их являлась нефть.
Технический результат состоит в том, что предлагаемая установка позволяет повысить эффективность глубокого отделения нефти от попутного газа, и получить значительную экономию от возврата отделенной нефти, ранее сжигаемой на факелах, решить проблему защиты почвы вокруг факелов и воздушного бассейна от газовых выбросов и продуктов неполного сгорания нефти.