УСТРОЙСТВО И СПОСОБ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА
DEVICE AND METHOD FOR LOW-TEMPERATURE GAS PREPARATION

Группа изобретений относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована в системе промысловой подготовки газа при пониженном расходе поступающего газа.
Известен газовый сепаратор вихревого типа по патенту РФ №2366490 (опубл. 10.09.2009), в котором решается задача уменьшения уноса жидкости в широком диапазоне расхода газа, т.к. общеизвестно, что для сепараторов данного типа эффективность является удовлетворительной, если величина расхода изменяется в пределах ±20% (Л.М. Мильштейн, С.И.Бойко, Е.П. Запорожец. Нефтегазопромысловая сепарационная техника. Москва, Недра, 1991); и в случаях, когда это условие перестает выполняться, требуется замена сепаратора другим, характеристики которого соответствуют изменению расхода. Недостаток данного патента в том, что постоянную скорость движения газа в сепараторе, при изменении расхода газа, поддерживают изменением площади поперечного сечения выхода дефлектора, при помощи установленной внутри сепаратора дополнительной сложной конструкции, что приводит к ненадежности работы данного сепаратора.
Известны устройство и способ подготовки газа по патенту РФ №2196891 (опубл. 20.01.2003). Устройство содержит низкотемпературный сепаратор, включающий каплеотбойное устройство, с газовым и жидкостным выходами и установленным на его входе газо-газовым эжектором с основным и низконапорным входами, а также установленный в линии жидкостного выхода клапан-регулятор. Основной вход газо-газового эжектора соединен с газовым выходом первичного газожидкостного сепаратора.
Способ подготовки газа, реализованный в указанном устройстве, заключается в том, что сначала производят сепарацию газа высокого давления из газоконденсатной скважины на первичном газовом сепараторе, затем газ через газо-газовый эжектор подают в низкотемпературный сепаратор с каплеотбойным устройством с целью получения требуемой точки росы по влаге и углеводородам и извлечения из газа углеводородного конденсата. Выход жидкости из нижней части низкотемпературного сепаратора регулируют посредством клапан-регулятора, осушенный и отбензиненный газ через газовый выход подают в газопровод.
Данная схема подготовки газа не предусматривает работу при пониженном расходе газа, который возможен в результате снижения отбора газа магистральным газопроводом или по производственной необходимости. Так, при расходах газа (производительности) значительно ниже предела эффективной работы сепаратора резко увеличивается унос жидкости с отсепарированным газом, что ухудшает качество осушенного газа.
Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая группа изобретений, заключается в обеспечении высокого качества осушенного и отбензиненного газа при пониженном, ниже диапазона эффективной работы низкотемпературного сепаратора, расходе поступающего газа высокого давления.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая группа изобретений, - обеспечение эффективной работы низкотемпературного сепаратора при расходах поступающего газа ниже диапазона эффективной работы указанного сепаратора за счет увеличения до заданной величины скорости набегания газа на каплеотбойное устройство сепаратора.
Техническая задача для объекта «устройство» решена тем, что устройство подготовки газа, как и ближайший аналог, содержит низкотемпературный сепаратор, включающий каплеотбойное устройство, с газовым выходом для осушенного и отбензиненного газа, газо-газовый эжектор со входом для газа высокого давления и низконапорным входом, своим выходом соединенный со входом низкотемпературного сепаратора. В отличие от ближайшего аналога газовый выход низкотемпературного сепаратора дополнительно соединен с низконапорным входом газо-газового эжектора с образованием циркуляционного контура, и в циркуляционном контуре установлен клапан-регулятор расхода газа.
Кроме того, на низконапорном входе газо-газового эжектора установлен дополнительный газо-газовый эжектор с низконапорным входом для газа низкого давления.
Техническая задача для объекта «способ» решена за счет того, что при осуществлении способа подготовки газа, включающего подачу газа высокого давления через газо-газовый эжектор в низкотемпературный сепаратор с каплеотбойным устройством для сепарации от сконденсировавшейся жидкости, часть холодного отсепарированного газа из низкотемпературного сепаратора подают на низконапорный вход газо-газового эжектора с последующей циркуляцией части смешанного потока в образованном циркуляционном контуре, и расход газа в циркуляционном контуре регулируют при помощи клапан-регулятора расхода газа.
Кроме того, газ низкого давления подают на низконапорный вход дополнительного газо-газового эжектора, через который подают часть холодного отсепарированного газа из низкотемпературного сепаратора на низконапорный вход газо-газового эжектора.
Сущность группы изобретений иллюстрируется чертежами: фиг. 1 - устройство низкотемпературной подготовки газа высокого давления; фиг. 2 - устройство низкотемпературной подготовки газа высокого давления с утилизацией газа низкого давления.
Изображенное на фиг. 1 и 2 устройство низкотемпературной подготовки газа содержит низкотемпературный сепаратор 1 с каплеотбойным устройством 5, газо-газовый эжектор 2, клапан-регулятор расхода газа 3 и регулятор уровня 4. Циркуляционный контур включает газовый выход низкотемпературного сепаратора 1, соединенный линией А с низконапорным входом газогазового эжектора 2, в свою очередь, соединенного своим выходом со входом низкотемпературного сепаратора 1, с прохождением газа через каплеотбойное устройство 5. Причем в качестве низкотемпературного сепаратора 1 использован сепаратор инерционного типа. Возможно использование вместо низкотемпературного сепаратора абсорбера.
Возможна установка на низконапорном входе газо-газового эжектора 2 дополнительного газогазового эжектора 6 (фиг. 2) с низконапорным входом для газа низкого давления, поступающего по линии Д. Циркуляционный контур в этом случае включает газовый выход низкотемпературного сепаратора 1, соединенный через дополнительный газо-газовый эжектор 6 с низконапорным входом газо-газового эжектора 2, в свою очередь, соединенного своим выходом со входом низкотемпературного сепаратора 1, с прохождением газа через каплеотбойное устройство 5.
Способ подготовки газа, реализованный в указанном устройстве, заключается в следующем. Сырой газ высокого давления поступает с пониженным расходом по линии В в качестве активной среды в газо-газовый эжектор 2, где редуцируется, температура его при этом снижается (за счет дроссель-эффекта) до отрицательных значений, и происходит подсос поступающей из низкотемпературного сепаратора 1 по линии А части холодного отсепарированного газа (пассивной среды) с образованием циркуляционного контура. В результате смешения потока активной среды с потоком холодного отсепарированного газа увеличивается расход смешанного потока на входе низкотемпературного сепаратора 1. Общеизвестно, что Q=Sv, где Q - расход смешанного потока, S - площадь поперечного сечения входа низкотемпературного сепаратора, v - скорость смешанного потока. Из этого соотношения следует, что при постоянстве площади поперечного сечения S скорость смешанного потока v возрастает прямо пропорционально увеличению расхода Q указанного потока. Следовательно, увеличивается скорость набегания газа на каплеотбойное устройство 5, что приводит к эффективной работе сепаратора, предотвращает сверхнормативный унос жидкости с отсепарированным газом и обеспечивает высокое качество осушенного и отбензиненного газа.
При этом клапан-регулятор расхода газа 3 обеспечивает поступление на низконапорный вход газо-газового эжектора 1 такого объема холодного отсепарированного газа, который необходим для достижения заданной величины расхода смешанного потока, что в результате обеспечивает эффективную работу низкотемпературного сепаратора 1 при расходе газа в линии В менее 40% от номинального.
Отвод жидкости из нижней части низкотемпературного сепаратора 1 регулируют посредством установленного в линии Г регулятора уровня 4. Осушенный и отбензиненный газ через газовый выход низкотемпературного сепаратора 1 по линии Б подают в газопровод.
В случае необходимости утилизации газа низкого давления (фиг. 2), одновременно с вышеуказанным процессом подготовки газа высокого давления, сырой газ низкого давления системы подготовки газа в качестве пассивной среды подают в низкотемпературный сепаратор 1 через дополнительный газо-газовый эжектор 6 и газо-газовый эжектор 2.
При поступлении сырого газа высокого давления с соответствующей эффективной работой низкотемпературного сепаратора 1 производительностью клапан-регулятор расхода газа 3 закрывают.