Способ пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений после длительной остановки

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений. Техническим результатом является сбережение газа за счет пуска остывшего шлейфа без предварительных продувок в атмосферу по закрытой схеме, повышение защиты окружающей среды за счет закрытой схемы прогрева, экономия топливно-энергетических ресурсов. Способ включает вытеснение газовоздушной смеси и прогрев ствола скважин и шлейфов после длительной остановки. Прогрев осуществляют осушенным газом, который пускают со стороны установки комплексной подготовки газа после дожимной компрессорной станции с температурой не ниже плюс 10°С и с расходом, обеспечивающим прогрев шлейфа от нескольких часов до суток до прогрева пород вокруг шлейфа и освобождения полости шлейфа от конденсированной фазы воды. Газ через шлейф и скважину закачивают в газоносный пласт. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и предназначено для пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений в эксплуатацию после длительной остановки в условиях пониженных температур окружающего воздуха и может быть использовано при разработке месторождений природного газа в условиях падающей добычи.

Пуск шлейфа (соединительного трубопровода между скважиной или кустом скважин с установкой комплексной подготовки газа) в работу после его длительной остановки сопровождается необходимостью подачи ингибитора гидратообразования с повышенным расходом на период прогрева шлейфа.

Из уровня техники известен способ предупреждения и ликвидации газовых гидратов в системах добычи газа с использованием ингибиторов гидратообразования на основе метанола или гликолей, в частности диэтиленгликоля, который, в частности, используется для осушки природного газа (Истомин В.А., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа, М.: ООО «ИРЦ Газпром, 2004 г., с.128-137).

Недостатками данного способа при пуске шлейфа после остановки являются большой удельный расход и высокая стоимость ингибитора гидратообразования. Кроме того, на большинстве месторождений России не предусматривается регенерация водного раствора ингибитора, отделяемого во входных сепараторах, т.е. сепараторах, установленных на входе в установку комплексной подготовки газа (УКПГ).

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ пуска шлейфов в эксплуатацию после длительной остановки, в котором производят поэтапно следующие операции: подготовительные работы; пуск и прогрев скважины на факел; заполнение шлейфа газом; подача ингибитора гидратообразования в шлейф; прогрев шлейфа и вывод его на рабочий режим (РД 9510-52-84, Инструкция по пуску шлейфов в эксплуатацию после длительной остановки, Тюмень, РЭМ ТюменНИИГипрогаза, 1984г., с.5-39).

Недостатками этого способа является то, что пуск и прогрев ствола скважины, а также прогрев шлейфа рекомендуется производить, продувая систему на факел в течение как минимум 30 мин, при этом обязательна подача ингибитора гидратообразования в шлейф со стороны продувки.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого способа пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений в эксплуатацию после длительной остановки в условиях пониженных температур окружающей среды в зимнее время года (то есть более 9 месяцев в году для северных газовых месторождений), который исключал бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в сбережении газа за счет пуска остывшего шлейфа по закрытой схеме без предварительных продувок в атмосферу, защите окружающей среды за счет закрытой схемы прогрева, использовании в качестве ингибитора гидратообразования отработанного и не пригодного для дальнейшей эксплуатации диэтиленгликоля (ДЭГ) или триэтиленгликоля, применяемого для осушки сырого газа на газовых месторождениях России, и экономии топливо-энергетических ресурсов (ТЭР).

Указанный технический результат в способе пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений, включающем вытеснение газовоздушной смеси и прогрев ствола скважин и шлейфов после длительной остановки, достигается тем, что прогрев осуществляют осушенным газом после дожимной компрессорной станции (ДКС) с установки комплексной подготовки газа (УКПГ) через скважину в газоносный пласт.

Дополнительно непосредственно во время подачи осушенного газа в шлейф вводят ингибитор гидратообразования через распыляющее устройство со стороны установки комплексной подготовки газа в шлейф.

В качестве ингибитора используют отработанный абсорбент: диэтиленгликоль или триэтиленгликоль.

Прогрев осуществляют осушенным газом с температурой плюс 10°С - плюс 20°С.

Распыляющее устройство представляет собой диспергатор или эжектор.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена функциональная схема пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений в эксплуатацию после длительной остановки в условиях пониженных температур окружающего воздуха без выпуска газа в атмосферу.

В заявленном способе пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений используют подход к технологии пуска шлейфов (трубопроводов) после длительной остановки в условиях пониженных температур окружающего воздуха, который заключается в отказе от продувок газа в атмосферу через факел скважины или УКПГ, а вместо этого предлагается продувать и прогревать и шлейф, и скважину непосредственно с УКПГ через скважину в газоносный пласт месторождения осушенным согласно требованиям отраслевого стандарта (до температуры точки росы минус 20°С) газом высокого давления после ДКС без выпуска газа в атмосферу. Осушенный газ высокого давления газ имеет температуру не ниже плюс 10-20°С.

Дополнительно непосредственно во время подачи осушенного газа в шлейф в него со стороны УКПГ могут вводить ингибитор гидратообразования через распыляющее устройство. Распыляющее устройство представляет собой диспергатор какой-либо конструкции или эжекционное устройство. В качестве ингибитора используют отработанный и не пригодный для дальнейшего использования абсорбент (осушитель газа), например диэтиленгликоль или триэтиленгликоль. Отработанный абсорбент вводят с целью возможности уменьшения объема закачиваемого газа при прогреве шлейфа.

Шлейфы северных месторождений обычно подземной прокладки и при длительной остановке принимают температуру, равную температуре грунта на глубине прокладки, которая может изменяться от плюс 1,5 до минус 8,8°С (см. Решетников Л.Н., Жильцов Ю.М., Аршинов С.А. Анализ температурных режимов работы выкидных линий месторождения «Медвежье» - Разработка и эксплуатация газовых и морских нефтяных месторождений, М: ВНИИЭгазпром, 1981, вып.10, с.13-19). Анализируя изменения температуры грунта за год (см. Таблицу 1 из этой ссылки) видно, что температура точки росы осушенного газа на уровне минус 20°С не позволит образовываться конденсационной влаге и газовым гидратам в начальный период прогрева шлейфа и скважин. Более того, при прогреве шлейфа осушенным газом высокого давления с температурой плюс 10-20°С, наоборот, будет происходить постепенная сублимация имеющегося в шлейфе некоторого количества льда, который может присутствовать в шлейфе после его остановки. Тем самым данная технологическая операция приводит не только к разогреву шлейфа (а также пород вокруг него), но и освобождению его полости от конденсированной фазы воды (жидкой воды или льда).

Изменение температуры грунта по данным многолетних термометрических наблюдений на режимных геокриологических площадках, проводимых на территории месторождения «Медвежье» в период 1972-1980 г.г.

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Тгр,°С	-5,0	-7,8	-8,8	-5,6	-2,9	-1,1	+0,7	+1,5	+0,5	-0,4	-1,2	-2,5

В то же время из Таблицы видно, что при подаче в шлейф сырого газа со стороны скважины (при обычной технологии пуска шлейфа в работу после длительной остановки) в зимние месяцы в шлейфе возможно образование и льда, и гидратов, поэтому для предупреждения этого осложнения обычно используют подачу ингибитора гидратообразования (метанола) в шлейф, а для увеличения расхода газа (с целью интенсификации процесса прогрева шлейфа) производят сброс газа на факел.

В предлагаемом способе для прогрева шлейфа используется осушенный газ высокого давления, который закачивают обратным ходом в скважину. Таким способом можно прогреть шлейф и далее обеспечить безгидратный пуск шлейфа (и скважины) в эксплуатацию. Кроме того, на поздней стадии разработки месторождения в условиях подающей добычи газа и обводнении месторождения будет иметь место и дополнительный положительный эффект - оттеснение конуса обводнения газом и тем самым последующее временное увеличение дебита скважины при пуске скважины и шлейфа в работу за счет очистки призабойной зоны от жидкости и некоторого повышения статического давления в пласте вокруг скважины. Подогрев остывшего при прохождении шлейфа осушенного газа будет происходить непосредственно в призабойной зоне пласта за счет теплообмена с массивом горных пород.

Таким образом, в ходе прогрева шлейфа и при последующем пуске его в работу в большинстве случаев (например, при вышерассмотренном сочетании термодинамических параметров) можно полностью отказаться от подачи ингибитора гидратообразования (обычно, метанола) в шлейф, либо резко сократить подачу ингибитора в начальный после пуска период эксплуатации шлейфа.

В некоторых случаях и с целью уменьшения количества осушенного газа высокого давления, закачиваемого в пласт через прогреваемый шлейф, возможна подача в шлейф (методом распыла в поток газа) со стороны УКПГ отработанного и уже не подлежащего регенерации раствора абсорбента, например диэтиленгликоля (концентрированный диэтиленгликоль на УКПГ используется как абсорбент при абсорбционной осушке газа). Если же на УКПГ для осушки газа используется другой осушающий реагент, например триэтиленгликоль, то подают в шлейф отработанный раствор именно этого реагента.

По предлагаемой технологии пуск производится в следующем порядке: сначала в холодный шлейф 1 со стороны УКПГ пускается газ, осушенный до точки росы минус 20°С с температурой плюс 10-20°С и более для вытеснения газовоздушной смеси, после чего факельная задвижка 3 на скважине 2 и межструнная задвижка 4 закрываются и открываются задвижки 5, 6, затем задвижка 7 или 8 скважины 2 для закачки газа в скважину 2, буферная задвижка 9 всегда закрыта.

Термобарические условия работы шлейфа 1 в первое время на глубине заложения определяются минимальной температурой грунта в момент пуска. После необходимого времени прогрева шлейфа 1, которое определяется по изменению температуры на устье скважины, шлейф 1 пускается в работу по постоянной схеме обычным способом, при этом отключается газ высокого давления с ДКС от шлейфа 1 и собирается схема для работы шлейфа 1 на установку осушки газа (не показано, поскольку схемы работы шлейфов 1 на различных УКПГ могут отличаться).

При низких расходах и больших диаметрах шлейфа 1 может возникнуть необходимость обеспечить на некоторое время безгидратный режим работы шлейфа 1 после пуска скважины 2. Для этого предусматривается возможность подачи в поток осушенного газа некондиционного ДЭГ непосредственно во время подачи осушенного газа в шлейф 1, поскольку температура сырого газа после пуска шлейфа 1 в работу будет снижаться по мере удаления от скважины 2, в зависимости от длины шлейфа 1.

Отработанный ДЭГ, который предлагается применять в случае значительной длины шлейфа 1 и в сильные морозы, предварительно отстаивается в промежуточной емкости 10 для выпадения механических примесей и разделения масла, попавшего с нагнетателей ДКС вместе с газом, потом подается в распыляющее устройство 11 - в диспергатор (в качестве диспергатора может использоваться эжектирующее устройство), насосом высокого давления 12, расход ДЭГ регулируется регулятором 13.

Заявленный способ неоднократно проверен в промысловых условиях на газовом промысле №7 месторождения «Медвежье». Время прогрева шлейфов может изменяться от нескольких часов до суток.

Пример

Длина шлейфа L=1700 м; температура грунта t_гp=-8°С на глубине заложения шлейфа; диаметр шлейфа D_шл=0,25 м; расход газа, подаваемого для прогрева, составляет 3-4 тыс. м³/час; время прогрева шлейфа до положительной по Цельсию температуры составило 3 часа. Количество газа, закачиваемого в пласт, составило 10,5 тыс. м³. После применения данной технологии прогрева скважины и шлейфа они были успешно запущены в работу без какой-либо подачи ингибитора гидратообразования. Следует отметить, что закаченный в пласт газ (в данном примере в количестве 10,5 тыс. м³) может рассматриваться лишь как временное сокращение добычи газа, поскольку осушенный газ закачивается в разрабатываемый пласт, а при пуске скважины в работу ее дебит на некоторое время повышается (за счет улучшения фильтрационных характеристик призабойной зоны скважины) и, тем самым, компенсируется временное сокращение добычи газа.

Для сравнения, когда прогрев производили традиционным способом с выпуском газа в атмосферу, т.е. по применяемой на газовых промыслах технологии, безвозвратные потери газа составили 15 тыс. м³, при этом оказалась необходимой подача метанола для предотвращения гидратообразования в шлейфе на период прогрева в объеме 3-5 м³.

Заявленный способ предназначен для снижения безвозвратных потерь газа, уменьшения вреда окружающей среде, а также отказа либо резкого уменьшения объемов подачи в прогреваемый шлейф ингибитора гидратообразования (например, метанола).

1. Способ пуска шлейфов газовых и газоконденсатных месторождений, включающий вытеснение газовоздушной смеси и прогрев ствола скважин и шлейфов после длительной остановки, отличающийся тем, что прогрев осуществляют осушенным газом, который пускают со стороны установки комплексной подготовки газа после дожимной компрессорной станции с температурой не ниже плюс 10°С и с расходом, обеспечивающим прогрев шлейфа от нескольких часов до суток до прогрева пород вокруг шлейфа и освобождения полости шлейфа от конденсированной фазы воды, при этом газ через шлейф и скважину закачивают в газоносный пласт.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно, непосредственно во время подачи осушенного газа в шлейф, вводят ингибитор гидратообразования через распыляющее устройство со стороны установки комплексной подготовки газа в шлейф.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве ингибитора используют отработанный диэтиленгликоль или триэтиленгликоль.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что распыляющее устройство представляет собой диспергатор или эжектор.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что прогрев осуществляют осушенным до точки росы минус 20°С газом.