СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТУ
METHOD FOR PREPARING NATURAL GAS FOR TRANSPORTATION

Изобретение относится к области газовой промышленности и является усовершенствованной системой промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей.
Технология подготовки газа заключается в очистке природного газа, добытого из скважин, от сторонних компонентов, присутствие которых больше дозволенных значений не позволяет транспортировать его до потребителя.
Обычно технология подготовки газа включает транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и емкостях-пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования.
При движении газа от устья скважины до установки комплексной подготовки газа (УКПГ) по газосборному коллектору происходит конденсация капельной воды и жидких углеводородов. Объем накопленной жидкости в полости трубопровода может достигать нескольких десятков кубометров в зависимости от протяженности трубопровода.
При стабильном технологическом режиме системы сбора и УКПГ вынос жидкости происходит постепенно и жидкость благополучно отделяется на первой ступени сепарации газа. Однако при резком изменении режима работы УКПГ происходит единовременное поступление большого количества жидкости в установку подготовки газа, то есть возникает так называемый пробковый режим. В случае если первая ступень сепарации газа не справится с объемом поступившей воды, может возникнуть угроза прорыва капельной жидкости в последующие узлы технологической линии.
Как правило, после первой ступени сепарации установлена дожимная компрессорная станция, в которой давление газа повышается. Наличие капельной жидкости в составе пластового газа может крайне негативно сказаться на работе ДКС, вплоть до возникновения аварийной ситуации.
Известен патент №2687721 «Способ и устройство устранения жидкостных пробок в газосборных коллекторах» (от 17.04.2018, авторы Голяков Д.П. и др., патентообл. ООО "Газпром добыча Ямбург" (RU), кл. МПК Е21В 43/00). Способ устранения жидкостных пробок в газосборных шлейфах (коллекторах) газовых месторождений включает транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и емкостях-пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования, отличается тем, что устанавливают дополнительную линию с внутритрубным сепаратором и эжектором, вход которой посредством кранов в здании переключающей арматуры (ЗПА) входа шлейфов в УКПГ подключают по команде к шлейфу, из которого необходимо удалить жидкостную пробку, а другой конец подключают к коллектору подачи газа во входной сепаратор, одновременно часть потока газа после компримирования на ДКС подают как высоконапорный газ в эжектор, при этом его расход задают таким образом, чтобы давление на входе шлейфа в УКПГ снизилось до величины, необходимой для выноса жидкостной пробки из шлейфа, при этом жидкость выделяют из потока добываемого флюида с помощью внутритрубного сепаратора и направляют по специальной линии в емкость-пробкоуловитель. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Сущностью изобретения является удаление жидкостных пробок из газового шлейфа путем подключения его с помощью переключающей арматуры к дополнительной линии с внутритрубным сепаратором и эжектором, выход которой подключают к входному сепаратору УКПГ. Дополнительная линия с внутритрубным сепаратором и эжектором может быть подключена к любому из шлейфов, соединяющих добывающие скважины месторождения газа с УКПГ.
Согласно данному способу обеспечивается возможность изолированного снижения давления на входе каждого из шлейфов в УКПГ, что необходимо для соблюдения минимально необходимого давления на входе в ДКС, а также обеспечивается стабильность работы эжектора за счет отделения жидкой фазы в потоке низконапорного газа до входа в ДКС.
Недостатком данного способа является необходимость устанавливать дополнительный сепаратор, что повышает стоимость оборудования. Существенным недостатком является усложненный процесс регулирования режима работы такой УКПГ: дополнительная линия с сепаратором подключается в определенный момент только к одному из шлейфов, то есть невозможно изменить параметры работы сразу нескольких шлейфов одновременно. Если же режим в шлейфах изменится спонтанно, и в нескольких шлейфах одновременно скопится больше конденсата, чем способна утилизировать система, данное техническое решение не сможет предотвратить аварийную ситуацию.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи удаления жидкостных пробок из флюида при поступлении газожидкостной смеси на УКПГ. Технический результат заключается в обеспечении независимости работы технологической линии УКПГ от объемов скопившегося конденсата в шлейфах и от изменения режимов работы шлейфов газовых скважин, а также в существенном упрощении способа удаления газожидкостных пробок. То есть для защиты УКПГ от жидкостной пробки не требуется контроля специального оператора и переключения трубопроводного оборудования при поступлении газожидкостной смеси от шлейфов на первую ступень сепарации УКПГ.
Заявляемый технический результат достигается следующим. Способ подготовки природного газа, включающий транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования, отличается тем, что на участке между трубопроводом, ведущим от шлейфов газового куста, и входом на первую ступень сепарации УКПГ устанавливают эстакадное газосборное кольцо, представляющее собой замкнутый трубопроводный контур, расположенный так, что один участок эстакадного газосборного кольца расположен выше другого, при этом вход сепаратора соединяют с верхним участком эстакадного газосборного кольца, а вход пробкоуловителя - с нижним участком эстакадного газосборного кольца, при этом пробкоуловитель и сепаратор подключают параллельно друг к другу.
По другому варианту, способ подготовки природного газа, включающий транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования, отличается тем, что на участке между трубопроводом, ведущим от шлейфов газового куста, и входом на первую ступень сепарации УКПГ устанавливают эстакадное газосборное кольцо, представляющее собой замкнутый трубопроводный контур, расположенный так, что один участок эстакадного газосборного кольца расположен выше другого, при этом верхний участок эстакадного газосборного кольца соединяют со входом сепаратора, а его нижний участок соединяют с трубопроводом для направления отделившейся в сепараторе жидкости на дальнейшую сепарацию или утилизацию.
Сущность изобретения заключается в следующем. При поступлении флюида (газожидкостной пластовой смеси) в эстакадное газосборное кольцо, благодаря его геометрии расположения, а именно тому факту, что одна часть замкнутого трубопроводного контура расположена выше другой, происходит разделение газа и жидкости под действием гравитации: газ устремится в верхний участок эстакадного кольца, а большая часть жидкости попадет в нижний участок эстакадного кольца. При этом геометрия эстакадного газосборного кольца в общем случае может быть любой. Эстакадное кольцо работает как дополнительная ступень сепарации и принимает основную нагрузку жидкостной пробки на себя, обеспечив снижение нагрузки на пробкоуловитель. Вероятность прорыва жидкости практически исключается, поскольку к объему пробкоуловителя прибавляется объем полости кольца. Таким образом, попадание жидкостной пробки в сепаратор полностью исключается.
Эстакадное газосборное кольцо выполнено из трубопровода с внутренним диаметром, соответствующим диаметру типовых межцеховых коммуникаций (как правило, не менее 500 мм). При этом в отличие от прототипа, в котором пробкоуловитель и сепаратор расположены последовательно, согласно заявляемому техническому решению сепаратор и пробкоуловитель располагают параллельно друг к другу, а именно: вход сепаратора соединяют с верхним участком эстакадного кольца, а вход пробкоуловителя - с нижним участком эстакадного кольца (см. фиг. 1).
По другому варианту, эстакадное газосборное кольцо используют вместо пробкоуловителя (см. фиг. 2), за счет того, что верхний участок эстакадного газосборного кольца соединяют со входом сепаратора, а его нижний участок соединяют с трубопроводом для направления отделившейся в сепараторе жидкости на дальнейшую сепарацию или утилизацию.
Заявляемое изобретение поясняется схемой.
На фиг. 1 приведена схема заявляемого способа подготовки природного газа к транспорту.
На схеме представлены следующие элементы:
1 - трубопровод газа со скважин,
2 - задвижка,
3 - клапан-регулятор,
4 - трубопроводный переход с меньшего диаметра на больший,
5 - сепаратор,
6 - трубопровод газа на следующую ступень сепарации,
7 - трубопровод отделившейся жидкости на следующую ступень подготовки или утилизации,
8 - пробкоуловитель,
9 - эстакадное газосборное кольцо.
Способ осуществляют следующим образом (см. фиг. 1). Флюид от шлейфов куста газосборных скважин 1 через задвижки 2 и клапан-регулятор 3 поступает на эстакадное газосборное кольцо 9, представляющее собой замкнутый трубопроводный контур, один участок которого расположен выше другого. Под действием силы гравитации происходит разделение жидкостной и газовой фазы флюида, жидкостная фаза остается в нижней части эстакадного газосборного кольца и далее от нижнего участка эстакадного газосборного кольца по соответствующей ветке трубопровода жидкость отправляют на пробкоуловитель 8, а газовая фаза вытесняется в верхнюю часть эстакадного газосборного кольца и от верхнего участка эстакадного газосборного кольца газ направляют на сепаратор 5. Далее очищенный газ от сепаратора 5 по трубопроводу 6 направляется на дальнейшую ступень сепарации, а жидкость по трубопроводу 7 направляется на следующую ступень подготовки или утилизации.
По другому варианту, эстакадное газосборное кольцо используют вместо пробкоуловителя (см. фиг. 2). В данном способе роль пробкоуловителя выполняет эстакадное газосборное кольцо 8.1. Согласно этому варианту способа жидкость с нижнего участка газосборного кольца по трубопроводу 7 направляют на дальнейшую сепарацию или утилизацию. Данная технологическая схема актуальна для применения на УКПГ, в которых на первой ступени сепарации предусмотрен только сепаратор. В случае возникновения проблем с поступлением жидкостных пробок, возникающих как правило на поздней или завершающей стадии эксплуатации месторождения, установка эстакадного кольца позволяет значительно снизить нагрузку на входной сепаратор. При этом данное техническое решение значительно дешевле, чем схема с дорогостоящим пробкоуловителем, а эффективностью уступает лишь незначительно.
Эстакадное газосборное кольцо работает как дополнительная ступень сепарации и принимает основную нагрузку жидкостной пробки на себя, обеспечив снижение нагрузки на пробкоуловитель. Данный способ обеспечивает удаление жидкостных пробок из флюида газожидкостной смеси с помощью простого оборудования и не требует установки дополнительных сепараторов и/или пробкоуловителей. При этом защита оборудования УКПГ от жидкостных пробок происходит независимо от изменения режима работы шлейфов газовых скважин и количества скопившегося конденсата, то есть для защиты УКПГ от жидкостной пробки не требуется контроля специального оператора и переключения трубопроводного оборудования при поступлении газожидкостной смеси от шлейфов на первую ступень сепарации УКПГ.