КОМПЛЕКС БЛОКОВ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СЕПАРАЦИИ ГАЗОВЫХ ИЛИ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СМЕСЕЙ
COMPLEX OF UNITS OF INTERMEDIATE SEPARATION OF GAS OR GAS-LIQUID MIXTURES

Изобретение относится к технике тепловой обработки и сепарации газовых и газоконденсатных смесей от влаги и тяжелых углеводородов, а именно к установкам комплексной подготовки природного газа на газовых промыслах нефтегазоконденсатных месторождений.
Из уровня техники известна установка подготовки газа, включающая подогреватель газа и конденсата, устройство осушки, коллекторы среднего и низкого давления, комплект средств автоматики и комплект средств жизнеобеспечения. Входной отсек устройства осушки оборудован узлом сепарации газа, подогреватель газа и конденсата смонтирован в полости устройства осушки. Установка выполнена в блочно-модульном исполнении (RU 8964 U1, 22.05.1998).
Из уровня техники известна установка подготовки газа, содержащая устройства для редуцирования, очистки природного газа, компримирования, охлаждения и измерения расхода газа, а также системы управления, теплоснабжения, пожаротушения, охранной сигнализации, связи. Все устройства и системы установки размещены в транспортабельных блок-контейнерах, установленных на едином фундаменте и образующих при сборке единое сооружение. Блок-контейнеры снабжены легко сбрасываемыми люками для выгрузки и обслуживания оборудования (RU 88099 U1, 22.06.2009).
Также известна установка подготовки газа, состоящая из последовательно соединенных по газу первичного сепаратора, соединительных трубопроводов, коллекторов рекуперативного теплообменника, расширительного устройства и вторичного сепаратора с секцией окончательной сепарации на выходе. Вторичный сепаратор снабжен дополнительной секцией сепарации на входе, над которой последовательно размещены полуглухая тарелка со штуцером отбора жидкости и скрубберная секция со штуцером подачи и распределения жидкости (RU 70887 U1, 14.08.2007).
Также из уровня техники известен агрегатный блок подготовки топливного газа, содержащий систему очистки, включающую два взаимно резервирующих фильтра с подключенными к ним трубопроводами подвода и отвода природного газа, систему подогрева природного газа и блок управления. Упомянутые фильтры подключены параллельно к трубопроводу подвода газа и содержат установленные на общей прямоугольной раме цилиндрические, вертикально расположенные корпусы с патрубками входа и выхода газа, оси которых параллельны друг другу и перпендикулярны осям фильтров. Трубопроводы подвода и отвода природного газа размещены в горизонтальной плоскости параллельно длинной стороне рамы (RU 93928 U1, 28.12.2009).
Недостатками известных технических решений являются большие общие размеры технологического оборудования, требующие обустройства повышенных площадей и затрат на устранение негативного воздействия пучинистости грунтов на конструкции зданий и сооружений в суровых климатических условиях субарктических и арктических регионов освоения месторождений углеводородов, сложность строительно-монтажных работ, производимых на газовых промыслах, что приводит к повышенным материало- и энергозатратам, удлиняет сроки строительства блоков сепарации газовых или газожидкостных смесей и ввода в эксплуатацию установок комплексной подготовки газа в целом.
Задача настоящего изобретения состоит в повышении компактности объемной компоновки, сокращении материалоемкости оборудования и трудоемкости монтажа, а также в повышении эффективности, надежности работы и простоты обслуживания.
Поставленная задача решается за счет того, что в комплексе блоков промежуточной сепарации газовых или газожидкостных смесей установки комплексной подготовки газа газового промысла нефтегазоконденсатного месторождения, включающем газосепаратор промежуточный и сообщенные с ним по сырому газу не менее чем два теплообменника «газ-газ», а также соединительные трубопроводы и коллекторы с установленной на них запорной арматурой, согласно изобретению газосепаратор выполнен сблокированным с монтажно-транспортной опорной платформой с возможностью горизонтального и/или параллельного к ней размещения в транспортном положении и последующего перевода и фиксации в рабочем положении под углом к указанной платформе, преимущественно, вертикально в составе смонтированного комплекса промежуточной сепарации газа, а теплообменники выполнены пластинчатыми, сблокированы и размещены на автономной монтажно-транспортной опорной конструкции, в том числе на относе по высоте посредством пространственно-ориентированных опорных элементов жесткости, образуя компактный блок с коэффициентом компактности в плане по внешнему обводу теплообменников не менее 0,75 от площади указанной опорной конструкции, при этом упомянутые соединительные трубопроводы с установленной на них запорной арматурой объединены в два разнесенных по обе стороны от блока теплообменников арматурных узла, каждый из которых смонтирован на своей монтажно-транспортной опорной конструкции, причем опорные конструкции блока теплообменников и арматурных узлов объединены в одну эксплуатационную платформу, которая по обе стороны от арматурных узлов дополнена соосными в плане с проекциями осей теплообменников металлоконструкциями с образованием контурного и промежуточного силового каркаса эксплуатационной платформы с возможностью последующего размещения на них технологического оборудования для профилактического обслуживания и ремонта теплообменников, кроме того, газосепаратор выполнен в виде сосуда высокого давления с цилиндрическим корпусом и торцами двоякой кривизны, снабжен входным штуцером сырого газа, штуцером для выхода осушенного газа в верхней части корпуса и штуцером для отвода отсепарированной жидкой смеси - конденсационной воды и метанола из нижней части корпуса, и наделен внутренними распределительным устройством, сетчатым агломератором, блоком циклонов и кубовым объемом для сбора отсепарированной жидкой смеси, при этом входной штуцер сырого газа и внутреннее распределительное устройство размещены на участке высоты корпуса газосепаратора ниже сетчатого агломератора над максимальной верхней границей объема для сбора указанной отсепарированной жидкой смеси, причем опорная платформа газосепаратора установлена на условной нулевой отметке объекта, а эксплуатационная платформа установлена с превышением над опорной платформой газосепаратора с соблюдением условия, при котором ось трубопровода, подводящего сырой газ от теплообменников к газосепаратору, пересекает плоскость стыковки с его входным штуцером на высоте не ниже оси последнего и ориентирована с нисходящим уклоном к нему.
При этом один из арматурных узлов может включать трубопровод подачи сырого газа в блок теплообменников и трубопровод подачи в указанный блок осушенного газа, а другой арматурный узел включает трубопровод сырого газа, предназначенный для сообщения блока теплообменников по сырому газу с газосепаратором промежуточным и трубопровод для отвода осушенного газа из блока теплообменников к другим блокам установки комплексной подготовки газа, причем упомянутые выше трубопроводы снабжены фланцами.
Газосепаратор может быть снабжен в нижней части внешним опорным цилиндрическим подстаканником, смонтированным на газосепараторе в заводских условиях перед размещением последнего в транспортном положении на монтажно-транспортной опорной платформе, причем упомянутая платформа снабжена, по меньшей мере, двумя ложементами с цилиндрической конфигурацией опорной части, при этом расстояние между внутренними гранями ложементов выполнено не менее внешнего диаметра нижней опорной части подстаканника.
Пластинчатые теплообменники могут быть выполнены каждый с перекрестным направлением движения теплообменных сред - сырого и сухого газа, с возможностью прямоточного движения одной из них, как правило, сырого газа в направлении сверху-вниз, для чего теплообменник снабжен входным и выходным штуцерами, установленными на корпусе теплообменника вдоль силовых линий поля гравитации в эксплуатационном положении блока и предназначенными для упомянутого движения напроток сырого газа в качестве одной из теплообменных сред.
Для циркуляции в пластинчатом теплообменнике сухого газа упомянутый теплообменник может быть снабжен входным и выходным штуцерами подачи и отвода сухого газа, установленными с торцов корпуса теплообменника, причем внутренние объемы пластин теплообменника сообщены между собой и с упомянутыми штуцерами, которые ориентированы перекрестно с направлением входного и выходного штуцеров сырого газа и расположены нормально к направлению их оси.
Блок теплообменников может быть снабжен установленными в заводских условиях коллекторами подачи в указанный блок и отвода из него подвергаемого очистке газа.
По меньшей мере, часть коллекторов в блоке теплообменников может быть снабжена фланцами для соединения с ответными фланцами трубопроводов арматурных узлов.
Эксплуатационная платформа может быть установлена с превышением над опорной платформой газосепаратора посредством пространственно-ориентированных опорных элементов жесткости.
По меньшей мере, часть задвижек запорной арматуры комплекса может быть выполнена с электромеханическим приводом.
Упомянутые опорные конструкции, соединительные трубопроводы и коллекторы могут быть выполнены из хладостойкой стали.
3
Комплекс может быть выполнен с производительностью подготовки газа до 15 млн ст.м/сут.
Комплекс может быть снабжен системой управления и контрольно-измерительными приборами, смонтированными в шкафах КИП, установленных на эксплуатационной платформе и/или на монтажно-транспортной опорной платформе газосепаратора.
По крайней мере, одна из дополнительных металлоконструкций может быть снабжена тележкой для выдвижения внутренних элементов теплообменников для сервисного профилактического обслуживания и ремонта последних.
Комплекс может быть установлен в неотапливаемом помещении.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, состоит в повышении удельной эффективности очистки на единицу затрат, улучшении технико-экономических и экологических показателей заявленного комплекса технологических блоков промежуточной сепарации и подготовки газовых или газожидкостных смесей в составе установки комплексной подготовки газа на наземных и шельфовых промыслах за счет компактной объемной компоновки и достигаемых при этом сокращении материалоемкости оборудования, обвязки, объема непучинистого насыпного грунта в основании в районах с экстремальными климатическими условиями, трудоемкости и энергоемкости монтажа за счет применения в изобретении полной заводской сборки и сокращения строительно-монтажных работ при возведении установки комплексной подготовки газа и заявленного комплекса блоков промежуточной сепарации газовой или газожидкостной смеси в ее составе.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен комплекс блоков промежуточной сепарации газовой или газожидкостной смеси, в аксонометрии;
на фиг.2 - блок теплообменников с арматурными узлами, вид сбоку;
на фиг.3 - то же, вид сверху;
на фиг.4 - вид А на фиг.2;
на фиг.5 - газосепаратор промежуточный, вид сбоку;
на фиг.6 - схема разделения эксплуатационной платформы на транспортировочные монтажно-транспортные опорные конструкции блока теплообменников, арматурных узлов и дополнительные металлоконструкции, вид сверху;
на фиг.7 - схема разделения эксплуатационной платформы на транспортировочные монтажно-транспортные опорные конструкции блока теплообменников, арматурных узлов и дополнительные металлоконструкции, в аксонометрии;
на фиг.8 - транспортировочное положение газосепаратора промежуточного сблокированного с монтажно-транспортной опорной платформой, в аксонометрии.
Комплекс блоков промежуточной сепарации газовых или газожидкостных смесей установки комплексной подготовки газа газового промысла нефтегазоконденсатного месторождения включает газосепаратор промежуточный 1 и сообщенные с ним по сырому газу не менее чем два теплообменника «газ-газ» 2, а также соединительные трубопроводы 3 и коллекторы 4 с установленной на них запорной арматурой 5.
Газосепаратор 1 выполнен сблокированным с монтажно-транспортной опорной платформой 6 с возможностью горизонтального и/или параллельного к ней размещения в транспортном положении и последующего перевода и фиксации в рабочем положении под углом к указанной платформе 6, преимущественно, вертикально в составе смонтированного комплекса промежуточной сепарации газа.
Теплообменники 2 выполнены пластинчатыми, сблокированы и размещены на автономной монтажно-транспортной опорной конструкции 7, в том числе на относе по высоте посредством пространственно-ориентированных опорных элементов 8 жесткости, образуя компактный блок 9 с коэффициентом компактности в плане по внешнему обводу теплообменников 2 не менее 0,75 от площади указанной опорной конструкции 7.
Упомянутые соединительные трубопроводы 3 с установленной на них запорной арматурой 5 объединены в два разнесенных по обе стороны от блока 9 теплообменников 2 арматурных узла 10 и 11. Арматурные узлы 10 и 11 смонтированы каждый на своей монтажно-транспортной опорной конструкции 12 и 13 соответственно.
Опорные конструкции 7 и 12, 13 соответственно блока 9 теплообменников 2 и арматурных узлов 12, 13 объединены в одну эксплуатационную платформу 14. Эксплуатационная платформа 14 по обе стороны от арматурных узлов 12, 13 дополнена соосными в плане с проекциями осей теплообменников 2 металлоконструкциями 15 с образованием контурного и промежуточного силового каркаса эксплуатационной платформы 14 с возможностью последующего размещения на них технологического оборудования для профилактического обслуживания и ремонта теплообменников.
Газосепаратор 1 выполнен в виде сосуда высокого давления с цилиндрическим корпусом 16 и торцами 17 двоякой кривизны, снабжен входным штуцером 18 сырого газа, штуцером 19 для выхода осушенного газа в верхней части корпуса 16 и штуцером (на чертежах не показано) для отвода отсепарированной жидкой смеси - конденсационной воды и метанола из нижней части корпуса 16. Газосепаратор 1 наделен внутренними распределительным устройством, сетчатым агломератором, блоком циклонов и кубовым объемом для сбора отсепарированной жидкой смеси (на чертежах не показаны). Входной штуцер 18 сырого газа и внутреннее распределительное устройство размещены на участке высоты корпуса 16 газосепаратора 1 ниже сетчатого агломератора над максимальной верхней границей кубового объема газосепаратора 1.
Опорная платформа 6 газосепаратора 1 установлена на условной нулевой отметке объекта, а эксплуатационная платформа 14 установлена с превышением над опорной платформой 6 газосепаратора 1 с соблюдением условия, при котором ось трубопровода 20, подводящего сырой газ от теплообменников 2 к газосепаратору 1, пересекает плоскость стыковки с его входным штуцером 18 на высоте не ниже оси последнего и ориентирована с нисходящим уклоном к нему.
Арматурный узел 12 включает трубопровод 21 подачи сырого газа в блок 9 теплообменников 2 и трубопровод 22 подачи в указанный блок 9 осушенного газа. Арматурный узел 13 включает трубопровод 20 сырого газа, предназначенный для сообщения блока 9 теплообменников 2 по сырому газу с газосепаратором 1 и трубопровод 23 для отвода осушенного газа из блока 9 теплообменников к другим блокам установки комплексной подготовки газа. Трубопроводы 20-23 снабжены фланцами 24.
Газосепаратор 1 снабжен в нижней части внешним опорным цилиндрическим подстаканником 25, смонтированным на газосепараторе 1 в заводских условиях перед размещением в транспортном положении на монтажно-транспортной опорной платформе 6. Опорная платформа 6 снабжена, по меньшей мере, двумя ложементами 26 с цилиндрической конфигурацией опорной части. Расстояние между внутренними гранями ложементов 26 выполнено не менее внешнего диаметра нижней опорной части подстаканника 25.
Пластинчатые теплообменники 2 выполнены каждый с перекрестным направлением движения теплообменных сред - сырого и сухого газа, с возможностью прямоточного движения одной из них, как правило, сырого газа в направлении сверху-вниз. Для этого теплообменник 2 снабжен входным и выходным штуцерами 27 и 28 соответственно, установленными на корпусе теплообменника 2 вдоль силовых линий поля гравитации в эксплуатационном положении блока 9 и предназначенными для упомянутого движения напроток сырого газа в качестве одной из теплообменных сред. Для циркуляции в пластинчатом теплообменнике 2 сухого газа упомянутый теплообменник снабжен входным и выходным штуцерами 29 и 30 соответственно подачи и отвода сухого газа, установленными с торцов корпуса теплообменника 2. Внутренние объемы пластин теплообменника 2 сообщены между собой и с упомянутыми штуцерами 27, 28, которые ориентированы перекрестно с направлением входного и выходного штуцеров 29, 30 сырого газа и расположены нормально к направлению их осей.
Блок 9 теплообменников 2 снабжен установленными в заводских условиях коллекторами 4 подачи в указанный блок 9 и отвода из него подвергаемого очистке газа. По меньшей мере, часть коллекторов в блоке 9 теплообменников снабжена фланцами 31 для соединения с ответными фланцами 24 трубопроводов 20-23 арматурных узлов 12, 13.
Эксплуатационная платформа 14 установлена с превышением над опорной платформой 6 газосепаратора 1 посредством пространственно-ориентированных опорных элементов жесткости 32.
По меньшей мере, часть задвижек запорной арматуры 5 комплекса выполнена с электромеханическим приводом.
Упомянутые опорные конструкции 7, 12, 13, 15, соединительные трубопроводы 3 и коллекторы 4 выполнены из хладостойкой стали.
3
Комплекс блоков промежуточной сепарации газа выполнен с производительностью подготовки газа до 15 млн ст.м/сут, снабжен системой управления и контрольно-измерительными приборами, смонтированными в шкафах КИП, установленных на эксплуатационной платформе 14 и/или на монтажно-транспортной опорной платформе 6 газосепаратора 1.
По крайней мере, одна из дополнительных металлоконструкций 15 снабжена тележкой для выдвижения внутренних элементов теплообменников 2 для сервисного профилактического обслуживания и ремонта последних.
Комплекс установлен в неотапливаемом помещении или укрытии.
Предлагаемый комплекс работает следующим образом.
Сырой газ из помещения входных сепараторов (в состав комплекса не входит) с температурой 14÷35°С, с давлением 8,9÷11,1 МПа по трубопроводу 21, коллектору 33 поступает в штуцера 27 пластинчатых теплообменников «газ-газ» 2. Из штуцеров 28 теплообменников 2 сырой газ, охлажденный до температуры (-1,5)÷(+25)°С, с давлением 8,85÷11,05 МПа, по коллектору 34, трубопроводу 20 поступает через арматурный блок (в состав комплекса не входит) в штуцер 18 газосепаратора промежуточного 1 для отделения капельной жидкости из сырого газа. Капельная жидкость (конденсационная вода, метанол) собирается в нижней части корпуса 16 газосепаратора 1 и направляется на дегазацию. Из штуцера 19 газосепаратора 1 осушенный газ с температурой (-1,5)÷(+25)°C, с давлением 8,83÷11,03 МПа поступает в турбодетандерный агрегат (в состав комплекса не входит). Осушенный газ по трубопроводу 22, коллектору 35 поступает в штуцера 29 внутреннего пространства пластин теплообменников 2. Из штуцеров 30 теплообменников 2 осушенный газ, нагретый до температуры (-4)÷(+31)°C, с давлением 4,6÷4,8 МПа, по коллектору 36, трубопроводу 223 поступает в турбодетандерный агрегат (в состав комплекса не входит) установки комплексной подготовки газа.
Таким образом, за счет компактности объемной компоновки и применения в изобретении полной заводской сборки блоков достигается сокращение монтажно-строительных работ на месте возведения установки, основания (насыпного грунта) в районах с экстремальными климатическими условиями, материалоемкости оборудования, обвязки, а также повышение надежности и простоты обслуживания комплекса.