СПОСОБ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОДУКЦИИ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ С БОЛЬШИМ СОДЕРЖАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF FIELD PREPARATION OF CONDENSATE POOL PRODUCTS WITH HIGH CONTENT OF HEAVY HYDROCARBONS AND PLANT TO THIS END

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано при промысловой подготовке продукции газоконденсатных залежей.
В последнее время все более широко вовлекаются в промышленную разработку пластовые флюиды ачимовских залежей.
Эти залежи характеризуются повышенными пластовыми температурами - до 110°C, и высокими начальными пластовыми давлениями - до 70МПа.
Конденсаты ачимовских залежей содержат значительное количество фракций тяжелых углеводородов с температурами кипения от 350°C. Эти тяжелые фракции содержат в значительных количествах нормальные парафиновые углеводороды. По этой причине при температурах порядка 30°C и ниже в конденсатах начинаются процессы отложения парафинов.
Газовый конденсат ачимовских залежей, добываемый на газоконденсатных месторождениях, после подготовки на установках комплексной подготовки газа и конденсата (УКПГ и К) теряет однородность своей структуры.
Изменение условий, в том числе уменьшение давления и температуры, приводит к кристаллизации парафинов линейного строения и образованию отложений на внутренней поверхности трубопроводов и аппаратов.
Отложение парафинов становится причиной множества проблем, таких как:
- уменьшение внутреннего диаметра труб, что приводит к увеличению перепада давления по трубопроводу и, в конечном счете, к полной остановке потока;
- заполнение технологического оборудования и резервуаров отложениями парафинов, что приводит к нарушению нормального функционирования систем;
- снижение производительности теплообменной аппаратуры;
- затруднение работы клапанов и контрольно-измерительных приборов, что приводит к нарушению технологического процесса и создает угрозу безопасности.
В совокупности эти проблемы приводят к приостановке подготовки, переработки и транспортировки газового конденсата, что влечет за собой необходимость выполнения большого объема дорогостоящих ремонтных работ.
Самым распространенным способом борьбы с отложениями парафинов является использование ингибиторов, но ввиду их дороговизны, этот способ также не является оптимальным. Повысить его эффективность возможно только путем снижения расхода ингибиторов в результате более эффективного использования тепловых и материальных потоков УКПГ и К.
Помимо отложения парафинов, при деэтанизации ачимовских конденсатов, возникают проблемы, связанные с их вязкостью. Если вязкий конденсат, подавать в колонну деэтанизации, работающую при стандартных технологических параметрах, характерных для конденсата валанжинских залежей, то в деэтанизированном газовом конденсате будет содержаться избыточное количество метана и этана. Если же температуру в колонне деэтанизации поднять, тогда повысится унос пропана и бутана с газами деэтанизации. Впоследствии, после отделения в сепараторах, пропан и бутан вновь вернутся в колонну деэтанизации, образуя своеобразный рецикл, снижающий производительность установки в целом.
Поэтому в случае ачимовских конденсатов требуется дополнительная подготовка нестабильного газового конденсата перед подачей в колонну деэтанизации.
Известна установка для подготовки и переработки углеводородного сырья газоконденсатных залежей включает входной сепаратор, рекуперативный газовый теплообменник, эжектор, низкотемпературный сепаратор, трехфазные разделители первой и второй ступеней, дегазатор (RU 2182035 С1, опубликован 10.05.2002). Установка дополнительно снабжена последовательно соединенными рекуперативным теплообменником, колонной деэтанизации конденсата, компрессором, аппаратом воздушного охлаждения и рекуперативным газожидкостным теплообменником, вход рекуперативного теплообменника соединен с выходом конденсата из дегазатора, вход в верхнюю часть колонны деэтанизации соединен с выходом конденсата из дегазатора, выход рекуперативного газожидкостного теплообменника соединен с входом низкотемпературного сепаратора. Установка дополнительно снабжена блоком стабилизации деэтанизированного конденсата, блоком первичной переработки стабильного конденсата, блоком каталитической переработки бензиновой фракции, блоком сжижения осушенного газа, блоком каталитической переработки осушенного газа. Установка позволяет повысить качество отделения газообразных углеводородов (метана и этана) от сжижаемых и жидких углеводородов (пропан + высшие).
Наиболее близким к предложенному является способ промысловой подготовки газоконденсатного флюида и деэтанизации конденсата, который включает сепарацию газа с входной и низкотемпературной ступенью сепарации, фазовое разделение конденсата входной и низкотемпературной ступеней сепарации, дегазацию конденсата и деэтанизацию конденсата в отпарной ректификационной колонне (RU 2243815 С1, опубликовано 10.01.2001). Весь конденсат входной ступени сепарации после предварительной дегазации и подогрева в рекуперативном теплообменнике подают в среднюю часть отпарной ректификационной колонны в качестве питания, конденсат низкотемпературной ступени сепарации разделяют на два потока. Первый подают в верхнюю часть отпарной ректификационной колонны в качестве орошения, второй - в дегазатор. Регулировку технологического режима и состава продуктов деэтанизации в зависимости от выходов и составов конденсата входной и низкотемпературной ступеней сепарации осуществляют изменением объемов потоков. Установка для реализации способа содержит входной сепаратор, теплообменник, эжектор, низкотемпературный сепаратор, трехфазные разделители конденсата входной сепарации и низкотемпературной сепарации, дегазатор, и ректификационную колонну деэтанизации.
Общим недостатком выше указанных способов и установок является отсутствие в их составе технических решений, предназначенных для снижения интенсивности процессов отложения парафинов и повышения эффективности деэтанизации вязких конденсатов.
Техническим результатом группы изобретений является снижение интенсивности процессов отложения парафинов и снижение расхода ингибиторов парафиноотложения.
Технический результат достигается тем, что в способе промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей, включающем первичную сепарацию пластовой смеси, охлаждение газа, его низкотемпературную сепарацию, отделение от нестабильного газового конденсата первичной сепарации и низкотемпературной сепарации водометанольного раствора и газов, нагрев газового конденсата первичной сепарации и подачу его на питание в колонну деэтанизации и нагрев газового конденсата низкотемпературной сепарации и подачу его на орошение в колонну деэтанизации, согласно изобретению газы деэтанизации из колонны деэтанизации компримируют, нагревают и подают в поток пластовой смеси, в который подают также ингибиторы парафиноотложения, при этом в поток пластовой смеси также подают после компримирования и нагрева газ из газового конденсата первичной сепарации, полученный после его дегазации, а также газы деэтанизации, отделенные от нестабильного газового конденсата, полученного после разделения газового конденсата низкотемпературной сепарации.
Кроме того, после первичной сепарации газ охлаждают и подвергают промежуточной сепарации, после которой осуществляют его охлаждение и низкотемпературную сепарацию, а газовый конденсат направляют на отделение водометанольного раствора и газов вместе с газовым конденсатом низкотемпературной сепарации.
Технический результат также достигается тем, что в установке для промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей, содержащей линию подачи пластовой смеси и соединенные трубопроводами с теплообменной аппаратурой первичный сепаратор, низкотемпературный сепаратор, первый и второй трехфазные разделители и колонну деэтанизации, согласно изобретению выход колонны деэтанизации для газа соединен через компрессор и теплообменник с линией подачи пластовой смеси, выход для газа второго трехфазного разделителя, соединенного с выходом низкотемпературного сепаратора для газового конденсата, соединен с входом низкотемпературного сепаратора, а выход первого трехфазного разделителя для газового конденсата соединен через теплообменник с первой буферной емкостью, выход которой для газового конденсата соединен с зоной орошения колонны деэтанизации, а выход для газов деэтанизации - с входом компрессора, линия подачи пластового газа соединена с первичным сепаратором через пробкоуловитель, второй вход которого соединен с выходом первичного сепаратора для конденсата, а второй выход - с входом второго трехфазного разделителя, выход которого для газа соединен с входом низкотемпературного сепаратора, а выход для газового конденсата - с выветривателем, выход которого для газов соединен с входом компрессора, а выход для газового конденсата - через второй теплообменник - со второй буферной емкостью, выход которой для газов деэтанизации соединен с входом компрессора, а выход для газового конденсата - с ребойлером с сепарационным устройством, выход которого для дегазированного газового конденсата соединен с зоной питания колонны деэтанизации, а выход для газов - с входом компрессора, причем линия подачи пластового газа выполнена с входом для подачи в нее ингибиторов парафиноотложения перед пробкоуловителем.
Кроме того, выход первичного сепаратора для газа соединен с промежуточным сепаратором через охлаждающие теплообменники с возможностью подачи перед ними ингибиторов парафиноотложения, а межтрубное пространство которых соединено с выходом низкотемпературного сепаратора для осушенного газа.
Кроме того, выход промежуточного сепаратора для газа соединен с низкотемпературным сепаратором через эжектор, пассивное сопло которого соединено с выходом первого разделителя для газа.
На чертеже показана схема предложенной установки. На схеме обозначены потоки: I - пластовая смесь, II - деэтанизированный газовый конденсат, III - осушенный газ, IV - водометанольный раствор на регенерацию, V - солесодержащий водометанольный раствор на утилизацию, IV - ингибитор парафиноотложения.
Установка для промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей содержит линию 21 подачи пластовой смеси, соединенную с пробкоуловителем 1, выход которого для газа соединен с первичным сепаратором 2. Первичный сепаратор 2 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с внутренними сепарационными элементами в составе сепарационно-промывочной и фильтрующей секций. Выход в нижней части первичного сепаратора 2 для газового конденсата соединен с пробкоуловителем, выход которого для конденсата соединен со вторым трехфазным разделителем 3. Выход разделителя 3 для газового конденсата соединен с выветривателем 4, выход которого для газа соединен с входом компрессора 5, выход которого через теплообменник 15 соединен с линией 21 подачи пластового газа. Выход разделителя 3 для газа соединен с низкотемпературным сепаратором 6, выход которого для газового конденсата соединен с первым трехфазным разделителем 7.
Выход в верхней части первичного сепаратора 2 для газа соединен через теплообменники 9 с промежуточным сепаратором 8, выход которого для газа через эжектор 10 соединен с низкотемпературным сепаратором 6. Выход для газа первого трехфазного разделителя 7 соединен с пассивным соплом эжектора 10.
Возможна схема установки без промежуточного сепаратора 8, когда теплообменники 9 напрямую соединены через эжектор 10 с низкотемпературным сепаратором 6.
Выход выветривателя 4 для газового конденсата через теплообменник 11 соединен со второй буферной емкостью 12, выход которой для газа соединен с входом компрессора 5, а выход для газового конденсата - с ребойлером 13 с сепарационным устройством. Выход ребойлера 13 для газа также соединен с входом компрессора 5. Выход ребойлера 13 для дегазированного газового конденсата соединен с зоной питания колонны 14 деэтанизации.
Выход для газового конденсата первого трехфазного разделителя 7 через межтрубное пространство теплообменника 16 соединен с первой буферной емкостью 17, выход которого для газа соединен с входом компрессора 5, а выход для газового конденсата - с зоной орошения колонны 14 деэтанизации и с выветривателем 4.
Способ промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей осуществляется следующим образом.
Способ включает первичную сепарацию пластовой смеси в первичном сепараторе 2, охлаждение газа в теплообменниках 9, его низкотемпературную сепарацию в низкотемпературном сепараторе 6, отделение в трехфазном разделителе 7 от нестабильного газового конденсата первичной сепарации и низкотемпературной сепарации водометанольного раствора и газов, нагрев газового конденсата первичной сепарации после первого трехфазного разделителя 3 и выветривателя 4 в теплообменнике 11 и подачу его на питание в колонну 14 деэтанизации и нагрев газового конденсата низкотемпературной сепарации после второго трехфазного разделителя 7 в теплообменнике 16 и подачу его на орошение в колонну 14 деэтанизации. При этом газы деэтанизации из колонны 14 деэтанизации компримируют в компрессоре 5, нагревают в теплообменнике 15 и подают в линию 21 подачи пластовой смеси, в который подают также ингибиторы парафиноотложения. В линию 21 подачи пластовой смеси также подают после компримирования в компрессоре 5 и нагрева в теплообменнике 15 газ из газового конденсата первичной сепарации, полученный после его дегазации в первом трехфазном разделителе 3 и дополнительного разгазирования в выветривателе 4, а также газы деэтанизации, отделенные в первой буферной емкости 17 из нестабильного газового конденсата, полученного после разделения газового конденсата низкотемпературной сепарации во втором трехфазном разделителе 7.
Возможен вариант, когда после первичной сепарации газ охлаждают и подвергают промежуточной сепарации в промежуточном сепараторе 8, после которой осуществляют его охлаждение в эжекторе 10 и низкотемпературную сепарацию в низкотемпературном сепараторе 8, а газовый конденсат направляют во второй трехфазный разделитель 7 на отделение водометанольного раствора и газов вместе с газовым конденсатом низкотемпературной сепарации.
Осуществление способа более подробно изложено далее при описании работы установки для промысловой подготовки продукции газоконденсатных залежей.
Пластовая смесь поступает от ЗПА по линии 21 в пробкоуловитель 1. В пробкоуловителе 1 происходит грубое разделение пластовой смеси на газ и жидкость. Газ из пробкоуловителя 1 поступает в первичный сепаратор 2.
Для предотвращения процессов отложения парафинов в пробкоуловителе 1 и первичном сепараторе 2 предусмотрена подача ингибитора парафиноотложения в поток пластовой смеси перед пробкоуловителем 1.
Конденсат из пробкоуловителя 1 направляется в разделитель 3, где в режиме близком к ламинарному течению происходит дегазирование, а также расслоение отработанного водометанольного раствора (BMP) и газового конденсата. Отработанный солесодержащий BMP отводится с установки на утилизацию, а газовый конденсат с температурой порядка 20°C поступает в выветриватель 4.
После дополнительного разгазирования и отстоя остаточного BMP газовый конденсат в качестве сырья поступает на установку подготовки конденсата (УПК). Газ из выветривателя 4 подается на прием компрессора 5, с нагнетания которого в смеси с газами деэтанизации направляется в поток пластовой смеси перед пробкоуловителем 1. Температура газов деэтанизации регулируется в теплообменнике 15 в зависимости от интенсивности процессов отложения парафинов.
Газ из первичного сепаратора 2 поступает в теплообменники 9 («газ-газ»), где охлаждается товарным осушенным газом и с температурой (минус) 5°C поступает в промежуточный сепаратор 8. Промежуточный сепаратор 8 предназначается для отделения газового конденсата, выделившегося в результате охлаждения.
Для предотвращения процессов отложения парафинов предусмотрена подача ингибиторов парафиноотложения перед теплообменником 9.
После промежуточного сепаратора 8 (или после теплообменников 9 при отсутствии промежуточного сепаратора) сырой газ поступает в активное сопло эжектора 10 и дросселируется до давления порядка 5,5 - 7,0 МПа и с температурой (минус) 30 ÷ (минус) 50°C направляется в низкотемпературный сепаратор 6.
В низкотемпературном сепараторе 6 происходит окончательная осушка товарного газа и отделение основного количества газового конденсата, который затем поступает в трехфазный разделитель 7. В разделителе 7 газовый конденсат расслаивается на углеводородную часть (собственно газовый конденсат) и солесодержащий BMP, который в свою очередь направляется на регенерацию.
Газовый конденсат из разделителя 7 направляется на УПК. Газ из разделителя 7 отводится через пассивное сопло эжектора 10. Осушенный газ из низкотемпературного сепаратора 6 направляется в теплообменники «газ-газ» 9, где охлаждает сырой газ, а затем после узла коммерческого учета направляется в систему магистральных газопроводов.
Нестабильный газовый конденсат (НГК) из выветривателя 4 подогревается в теплообменнике 11 и подается буферную емкость 12. В результате повышения температуры в буферной емкости 12 от нестабильного газового конденсата отделяется остаточное количество солесодержащего водометанольного раствора, а также отдувается избыточное количество газов деэтанизации. Газы деэтанизации из буферной емкости 12 поступают на прием компрессора 5, на подогрев в теплообменнике 15 и далее в поток пластовой смеси. Нестабильный газовый конденсат из буферной емкости 12 за счет перепада давления поступает в ребойлер 13, где подогревается деэтанизированным газовым конденсатом до требуемой температуры, дегазируется и направляется в качестве питания в колонну 14 деэтанизации. Газы дегазации из ребойлера 13 отводятся на прием компрессора 5. В состав ребойлера 13 на потоке газов дегазации установлено сепарационное устройство, позволяющее значительно сократить унос пропан-бутановой фракции.
Газовый конденсат с температурой от (минус) 30 до (минус) 50°C из разделителя 7 поступает в теплообменник 16, где подогревается за счет утилизации тепла деэтанизированного газового конденсата и направляется в буферную емкость 17.
Назначение буферной емкости 17 - это отделение от нестабильного газового конденсата метана и этана до остаточного количества, позволяющего не перегружать верхнюю часть колонны 14 деэтанизации по газовой фазе. Кроме того, в буферной емкости 17 происходит отделение остаточного количества солесодержащего водометанольного раствора. Газы деэтанизации из емкости 17 направляются на прием компрессора 5.
Из буферной емкости 17, за счет перепада давления, нестабильный газовый конденсат с температурой от (минус) 10 до (плюс) 10°C в объеме необходимом для поддержания регламентируемой температуры верха колонны 14 направляется в колонну 14 деэтанизации в качестве орошения, и балансовое количество отводится в выветриватель 4.
Колонна 14 деэтанизации представляет собой ректификационную колонну тарельчатого типа. Подвод тепла в колонну 14 деэтанизации предусматривается за счет циркуляции части деэтанизированного газового конденсата насосом 18 через огневой подогреватель 19.
Газы деэтанизации с верха колонны 14 деэтанизации направляются на прием компрессора 5.
Деэтанизированный газовый конденсат из кубовой части колонны 14 деэтанизации поступает на охлаждение в ребойлер 13 и теплообменники 11, 16, а также в аппарат 20 воздушного охлаждения и с температурой не выше 0°C направляется в узел коммерческого учета и далее в магистральный конденсатопровод.
Данная схема позволяет достичь следующих результатов:
1. За счет подачи газов деэтанизации и дегазации с определенной температурой в состав пластовой смеси снижается интенсивность процессов отложения парафинов в пробкоуловителе 1 и первичном сепараторе 2, а, следовательно, снижается потребность в ингибиторах парафиноотложения;
2. Благодаря поэтапному предварительному нагреву в теплообменнике 11 и дегазации нестабильного газового конденсата в буферной емкости 12 и ребойлере 13 повышается эффективность работы колонны 14 деэтанизации;
3. За счет укомплектования ребойлера 13 сепарационным устройством на потоке газов деэтанизации значительно сокращается унос пропан-бутановой фракции на прием компрессора 5. Снижение парафиноотложения в предложенной установке было подтверждено исследованиями, проведенными ООО «ТюменНИИгипрогаз». В ходе исследований газовый конденсат ачимовских отложений подвергался исследованиям с определением прочности парафиновой структуры и эффективности динамической вязкости в диапазоне температур от минус 40 до плюс 5 градусов Цельсия. В результате исследовательских работ было выяснено, что при температуре выше минус 5 градусов Цельсия газовый конденсат сохраняет ньютоновские свойства и не входит в состояние вязко-пластичной системы. Твердые парафины в газовом конденсате не выпадают в твердую фазу. Выраженной зависимости вязкости газового конденсата от скорости движения системы не наблюдается. При более высокой температуре ньютоновские свойства пробы газового конденсата также сохраняются. Таким образом, при подаче горячего газа в состав пластовой смеси с целью поддержания ее температуры выше минус 5 градусов Цельсия отложение парафинов в первичном сепараторе не произойдет.