Способ подготовки газа

 

Изобретение предназначено для подготовки газа, относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано на газоконденсатных промыслах, преимущественно перед подачей газа на дожимную компрессорную станцию. Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в экономии средств, затрачиваемых на обеспечение работы оборудования газоконденсатного промысла в течение всего времени его эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что газ, поступающий с промысла на дожимную компрессорную станцию, очищают от механических примесей и жидкости путем пропускания газа через пылеуловитель и дополнительно пропускают через газосепаратор с центробежными сепарационными элементами. Пылеуловитель для осуществления заявленного способа применяют инерционного типа и объединяют в один корпус с газосепаратором. Производительность объединенного сепаратора-пылеуловителя регулируют количеством центробежных сепарационных элементов, устанавливаемых в сепарационной тарелке сепаратора-пылеуловителя, а скорость газа при его подаче на вход сепаратора-пылеуловителя выбирают в пределах 0,9-1,3 м/с в зависимости от производительности сепаратора-пылеуловителя, определяемой как функция от давления газа на входе, в соответствии с экспериментальной зависимостью Q=3,65Р+52, где Q - производительность сепаратора-пылеуловителя, м³/с; Р - давление газа на входе сепаратора-пылеуловителя, МПа.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а конкретно к области подготовки газа к переработке и транспортированию, и может быть использовано на газоконденсатных промыслах преимущественно перед подачей газа на дожимную компрессорную станцию.

Природный газ, поступающий в магистральные газопроводы, подвергается глубокой очистке от механических примесей, конденсата и влаги. Это объясняется стремлением улучшить условия для дальнего транспорта газа, поскольку образование воды и льда внутри магистральных газопроводов приводит к уменьшению пропускной способности, увеличению мощности силового привода компрессоров для сжатия газа, эрозии, коррозии и преждевременному износу газопровода и авариям.

Известен способ очистки и осушения природного газа с применением газожидкостного сепаратора по патенту РФ 2153915, М кл. В 01 D 45/00, опублик. 10.08.2000.

Недостатком данного способа подготовки газа к транспортировке является его низкая производительность, требующая установки значительного количества сепараторов для обеспечения нормальной работы промысла.

Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу подготовки газа к транспортировке является способ, заключающийся в очистке газа, поступающего с промысла на дожимную компрессорную станцию, от механических примесей и жидкости путем пропускания газа через пылеуловитель (см., например, А.И. Ширковский. "Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений". - М.: Недра, 1987, с. 219-222).

Недостатком данного способа подготовки газа является то, что, как правило, существующие пылеуловители, установленные в технологической схеме, обеспечивают приемлемую производительность и глубину осушки газа только при значительных давлениях газа, поступающего из скважины.

В то же время, при длительной эксплуатации месторождения, давление газа, поступающего из скважины, постоянно снижается и по прошествии определенного времени этого давления не хватает для обеспечения нормальной работы оборудования и необходимой степени очистки газа. Это обстоятельство приводит к необходимости перестраивать технологическую систему с течением времени, т.е. менять оборудование, вести перемонтаж линий, что приводит к значительным материальным затратам.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение проектной работы промыслового газосборного оборудования в процессе длительной эксплуатации скважины.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, состоит в экономии средств, затрачиваемых на обеспечение работы оборудования газоконденсатного промысла в течение всего времени его эксплуатации.

Указанный технический результат достигается за счет осуществления способа подготовки газа к транспортировке, при котором газ, поступающий с промысла на дожимную компрессорную станцию, очищают от механических примесей и жидкости путем пропускания газа через пылеуловитель и дополнительно пропускают через газосепаратор с центробежными сепарационными элементами. Пылеуловитель для осуществления заявленного способа применяют инерционного типа и объединяют в один корпус с газосепаратором. Производительность объединенного сепаратора-пылеуловителя регулируют количеством центробежных сепарационных элементов, устанавливаемых в сепарационной тарелке сепаратора-пылеуловителя, а скорость газа при его подаче на вход сепаратора-пылеуловителя выбирают в пределах 0,9-1,3 м/сек в зависимости от производительности сепаратора-пылеуловителя, определяемой как функция от давления газа на входе, в соответствии с экспериментальной зависимостью Q=C₁P+C₂, где C₁=3,65; C₂=52 - эмпирические коэффициенты; Q - производительность сепаратора-пылеуловителя в м³ /сек; Р - давление газа на входе в сепаратор-пылеуловитель в Мпа.

В указанную совокупность включены признаки, каждый из которых необходим, а все вместе достаточны для достижения поставленного технического результата во всех случаях использования изобретения, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Способ осуществляется следующим образом. Газ от скважин поступает на сепаратор-пылеуловитель или на блок из параллельно подключенных сепараторов-пылеуловителей - в зависимости от суточной добычи газа и производительности сепаратора-пылеуловителя. После этого газ поступает на дожимную компрессорную станцию и далее, после компримирования, на установку осушки газа. На вход сепаратора-пылеуловителя газ поступает под давлением, определяемым давлением газа, поступающего из скважины. В качестве входного устройства сепаратора-пылеуловителя применен инерционный пылеуловитель, при использовании которого не происходит больших потерь давления проходящего газового потока, что весьма важно в условиях работы газоконденсатного промысла на пониженном давлении. После прохождения инерционного пылеуловителя газ направляют в расположенный в том же корпусе над пылеуловителем центробежный сепаратор, который состоит из большого числа размещенных на тарелке центробежных сепарационных элементов.

В каждом центробежном элементе газ движется через завихрители, вверх по цилиндрической части центробежного элемента, а затем меняет направление движения, наталкиваясь на колпачок, предназначенный для предотвращения уноса жидкости, и поступает на выход из сепаратора-пылеуловителя.

Капельная жидкость, находящаяся в газе, за счет центробежных сил отбивается на боковых стенках центробежного элемента и, двигаясь вверх вместе с потоком газа, перетекает через верхнюю фаску на наружную стенку центробежного элемента, по которой стекает на тарелку. По сливным трубам отсепарированная жидкость стекает в сборник жидкости сепаратора-пылеуловителя, защищенный от вторичного уноса жидкости.

Жидкость из сборника жидкости в автоматическом режиме, по верхнему и нижнему уровням, сливается в емкость и, далее, в поглощающую скважину для исключения загрязнения окружающей среды.

Ввиду специфических особенностей эксплуатации газоконденсатного промысла при низких давлениях (до 2 МПа) очищаемого газа были проведены экспериментальные работы для выяснения технологических параметров и режимов работы оборудования при осуществлении предлагаемого способа. При этом экспериментально была установлена эмпирическая зависимость между производительностью сепаратора-пылеуловителя (Q) в м³/сек и давлением газа на входе сепаратора-пылеуловителя (Р) в МПа. Эта зависимость выражается в виде Q=C₁P+C₂, где C₁=3,65; С₂=52 - эмпирические коэффициенты.

Исходя из того, что давление (Р) является нерегулируемым в большую сторону и малым для его дальнейшего уменьшения, необходимые режимы работы сепаратора-пылеуловителя при изменении давления могут быть подобраны за счет изменения расхода газа (Q).

Экспериментально установлено, что целесообразно изменять расход за счет регулировки проходного сечения в сепарационной тарелке, т.е. изменяя количество установленных в ней центробежных сепарационных элементов.

Однако, в определенных случаях, расход может быть изменен и путем изменения скорости подачи газа, например путем установки сопла определенной формы на входе в сепаратор-пылеуловитель. Как было установлено при проведении соответствующих экспериментов, скорость газа на входе должна находиться в пределах 0,9-1,3 м/сек для обеспечения нормальной работы инерционного пылеуловителя.

При выполнении вышеописанных условий предлагаемый способ позволяет обеспечить работу по подготовке газа к транспортированию при рабочем давлении около 2,0 МПа и падении давления на выходе не более 1,8%, что позволяет более полно использовать начальное давление газа при работе дожимной компрессорной станции.

Пример конкретного осуществления способа При разработке Вынгапуровского газового промысла в качестве пылеуловителей при подготовке газа были использованы батарейные циклоны с производительностью аппарата до 20 млн.м³/сут при давлении 7,5 МПа. После падения давления газа до 2 МПа существующий блок пылеуловителей был заменен на два сепаратора-пылеуловителя, работающих на давлении от 0,9 до 1,8 МПа с расчетной производительностью согласно зависимости Q=C₁P+C₂, где Q - производительность сепаратора-пылеуловителя в м³/сек;
Р - давление газа на входе сепаратора-пылеуловителя в МПа.

C₁=3,65; C₂=52 - эмпирические коэффициенты.

При давлении 1,8 МПа и производительности 7,5 млн.м³/сут скорость газа на входе сепаратора-пылеуловителя составляла 1,15 м/сек. Унос капельной жидкости из сепаратора-пылеуловителя при этом составил не более 0,015 см³/м³.

Формула изобретения

Способ подготовки газа к транспортировке, заключающийся в очистке газа, поступающего с промысла на дожимную компрессорную станцию, от механических примесей и жидкости путем пропускания газа через пылеуловитель, отличающийся тем, что газ дополнительно пропускают через газосепаратор с центробежными сепарационными элементами, который объединяют в один корпус с инерционным пылеуловителем, при этом производительность объединенного сепаратора-пылеуловителя регулируют количеством центробежных сепарационных элементов, устанавливаемых в сепарационной тарелке сепаратора-пылеуловителя, скорость газа при его подаче на вход сепаратора-пылеуловителя выбирают в пределах 0,9-1,3 м/с в зависимости от производительности сепаратора-пылеуловителя, определяемой как функция от давления газа на входе, в соответствии с экспериментальной зависимостью
Q= С₁Р+С₂,
где С₁= 3,65; С₂= 52 - эмпирические коэффициенты;
Q - производительность сепаратора-пылеуловителя, м³/с;
Р - давление газа на входе сепаратора-пылеуловителя, МПа.