RU2026708C1

RU2026708C1 - Installation for catching light fractions

Info

Publication number: RU2026708C1
Authority: RU
Inventors: В.С. Диденко; С.М. Богачев
Original assignee: Диденко Владимир Степанович; Богачев Сергей Михайлович
Priority date: 1990-09-11
Filing date: 1990-09-11
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: oil-gas-extractive industry. SUBSTANCE: installation has a terminal separator, a gas separator, low-pressure reservoirs, a buffer reservoir, a delivery pipeline and drain pipes. The buffer reservoir is mounted on the oil line of the low-pressure reservoirs, its gas space is straightly connected with that of the terminal separator. The low-pressure reservoirs are equipped with regulators of the maximum admissible liquid level. The gas space of the low-pressure reservoirs is connected with the low-efficient device for catching light fractions from small respirations. EFFECT: enhanced reliability, operation safety, reduced capital outlays and operating expenditure as well as prevented losses of oil and improved quality of its preparation. 1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к установкам улавливания легких фракций из резервуаров и аппаратов. The invention relates to the oil and gas industry, and in particular to installations for collecting light fractions from tanks and apparatuses.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является установка улавливания легких фракций, включающая концевой сепаратор, газоотделитель, резервуары, буферный резервуар с газовой линией, огневой предохранитель, подводящие и отводящие трубопроводы. Closest to the invention in terms of technical nature and the achieved result is a light fraction capture unit, including an end separator, a gas separator, tanks, a buffer tank with a gas line, a fuse, inlet and outlet pipelines.

Установка улавливания легких фракций имеет достаточно высокую производительность и может быть использована для улавливания легких фракций из резервуаров и аппаратов низкого давления. The light fraction trapping unit has a rather high productivity and can be used to trap light fractions from reservoirs and low-pressure apparatuses.

Однако данной установке присущи следующие недостатки:
- сложность аппаратурного оформления и регулирования процесса, что существенно снижает его надежность;
- жесткие требования к качеству и состоянию оборудования с целью осуществления эффективного и безопасного функционирования системы;
- существенные капитальные и эксплуатационные затраты, высококвалифицированное обслуживание.However, this installation has the following disadvantages:
- the complexity of the hardware design and regulation of the process, which significantly reduces its reliability;
- stringent requirements for the quality and condition of equipment in order to implement an effective and safe functioning of the system;
- significant capital and operating costs, highly qualified service.

Целью изобретения является повышение надежности и безопасной эксплуатации, снижение капитальных и эксплуатационных затрат, предотвращение технологических потерь нефти и улучшение качества ее подготовки. The aim of the invention is to increase reliability and safe operation, reduce capital and operating costs, prevent technological losses of oil and improve the quality of its preparation.

Указанная цель достигается тем, что буферный резервуар установлен на нефтяной линии резервуаров низкого давления, его газовое пространство напрямую соединено с газовым пространством концевого сепаратора, а резервуары низкого давления оборудованы регуляторами максимально допустимого уровня жидкости, причем газовое пространство резервуаров низкого давления соединено с низкопроизводительным устройством улавливания легких фракций от малых дыханий, например конденсатором или газгольдером. This goal is achieved by the fact that the buffer tank is installed on the oil line of the low pressure tanks, its gas space is directly connected to the gas space of the end separator, and the low pressure tanks are equipped with regulators of the maximum allowable liquid level, and the gas space of the low pressure tanks is connected to a low-performance light trapping device fractions from small breaths, for example, a condenser or gas holder.

На чертеже представлена принципиальная схема установки улавливания легких фракций. The drawing shows a schematic diagram of an installation for trapping light fractions.

Установка включает концевой сепаратор 1, газоотделитель 2, резервуары низкого давления 3, оборудованные маточниками 4 (распределительными устройствами для подачи водонефтяной смеси), устройствами для отбора нефти 5 и воды 6 и регуляторами максимально допустимого уровня жидкости 7, буферный резервуар 8, установленный на нефтяной линии резервуаров низкого давления и оборудованный устройством для подачи и отбора нефти 9, низкопроизводительное устройство улавливания легких фракций от малых "дыханий" 10, подводящий трубопровод 11, отводящие трубопроводы 12, 13 и 14, соединительные трубопроводы 15-21. The installation includes an end separator 1, a gas separator 2, low pressure tanks 3, equipped with mother liquors 4 (distributors for supplying an oil-water mixture), devices for taking oil 5 and water 6 and regulators of the maximum allowable liquid level 7, a buffer tank 8 installed on the oil line reservoirs of low pressure and equipped with a device for supplying and selecting oil 9, low-performance device for trapping light fractions from small "breaths" 10, inlet pipe 11, outlet pipes Wires 12, 13 and 14, connecting lines 15-21.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

Обводненная продукция скважин через концевой сепаратор 1, газоотделитель 2 (например, вертикальный газоотделитель типа ВГ конструкции ТатНИПИнефть) и маточник 4 поступает в резервуар низкого давления 3 под уровень воды, где при оптимальном гидродинамическом режиме, максимально допустимом уровне жидкости в резервуаре, обеспечивающем минимальный объем газового пространства, происходит гравитационное разделение нефти и воды. Отстоявшуюся воду отбирают из резервуаров низкого давления 3 через устройства для отбора воды 6 и трубопровод 13. Отбор нефти из резервуаров осуществляют через устройства для отбора нефти 5, соединительные трубопроводы 18 и трубопровод 12 с зоны, расположенной от уровня поверхности нефти на глубине, исключающей разгазирование нижних слоев нефти и определяемой давлением ее насыщенных паров и плотностью. Waterlogged production of wells through end separator 1, gas separator 2 (for example, a vertical gas separator of type VG designed by TatNIPIneft) and mother liquor 4 enters the low pressure tank 3 below the water level, where, under the optimal hydrodynamic regime, the maximum allowable liquid level in the tank, ensuring a minimum volume of gas space, there is a gravitational separation of oil and water. Settled water is taken from the low pressure tanks 3 through water sampling devices 6 and pipeline 13. Oil is taken from the tanks through oil sampling devices 5, connecting pipelines 18 and pipe 12 from a zone located at a depth from the surface of the oil to prevent degassing of the lower layers of oil and determined by its saturated vapor pressure and density.

К резервуарам низкого давления 3 с помощью соединительного трубопровода 19 подключен буферный резервуар 8, максимально допустимый уровень в котором устанавливают ниже уровня жидкости в резервуарах 3 на высоту, обеспечивающую переток жидкости из резервуаров 3 в резервуар 8 самотеком. Буферный резервуар 8 компенсирует неравномерность поступления нефти с промыслов и отбора ее из резервуаров 3 (разделения нефти и воды), поэтому постоянно работает в режиме наполнения - опорожнения и больших дыханий. В резервуарах низкого давления 3 (избыточное давление 1962 Па - постоянный максимальной допустимый уровень (95% высоты емкости) поддерживают с помощью регулятора максимально допустимого уровня жидкости 7. При этом поддерживается минимальный постоянный объем газового пространства резервуаров. Поэтому резервуары 3 работают в режиме постоянного максимально допустимого уровня и минимальных малых дыханий. Газ из концевого сепаратора 1 и газоотделителя 2 поступает в общий отводящий газопровод 14. Газовое пространство буферного резервуара 8 напрямую (без насосно-компрессорного оборудования, следящих и регулирующих систем) соединено с помощью газопровода 20 непосредственно с газовым пространством концевого сепаратора 1 или с общим отводящим газопроводом 14. Наибольшее давление в газовой зоне буферного резервуара 8 соответствует давлению в газовой зоне концевого сепаратора 1 с учетом гидравлических сопротивлений в соединительном и общем газопроводах. Давление в концевых сепараторах обычно около 0,1 МПа. Например, сепарацию газа от нефти во всех установках типа БКСУ, разработанных институтом "Гипровостокнефть", осуществляют при давлении 0,105 МПа. В отдельных случаях возможны варианты и вакуумной сепарации на концевых сепарационных установках, работающих под вакуумом 0,07-0,08 МПа. При больших дыханиях буферного резервуара в начале отбора из него нефти газовое пространство насыщено парами, а в освобождающийся объем поступает газ из газового пространства концевого сепаратора, при этом давление в газовой зоне буферного резервуара и концевого сепаратора близки по величине (отличие лишь на величину гидравлических сопротивлений в газопроводе), поэтому не происходит заметного вакуумирования и выделения допол- нительного количества свободного газа. Давление и состав поступающего газа практически обеспечивают равновесное состояние жидкого продукта. Таким образом, при "вдохе" буферного резервуара происходит лишь замещение освобождающегося объема резервуара газом концевой ступени сепаратора. При "выдохе" буферного ре- зервуара происходит возвращение этого газа обратно в газовую линию под давлением столба жидкости в резервуарах низкого давления 3. Поступление газа в буферный резервуар и его вытеснение происходит в саморегулируемом режиме без сложных систем автоматического контроля и регулирования, насосно-компрессорного оборудования и других аппаратов, которые необходимы при реализации прототипа (установки улавливания легких фракций). При этом потери нефти от больших дыханий, которые в резервуарах низкого давления без использования системы улавливания легких фракций составляют 95-98% от общих потерь из резервуаров сведены практически к нулю и без уменьшения первоначального объема жидкой фазы. Объем буферного резервуара 8, с помощью которого осуществляют компенсацию несовпадения объемов поступления на подготовку продукции скважин с промыслов и отбора жидкости через отводящие трубопроводы, намного меньше объема резервуаров низкого давления 3 (резервуаров предварительного сброса пластовой воды) и составляет обычно 10-20% от общего объема, поэтому его металлоемкость невелика. Давление, на которое он должен быть рассчитан, это давление на концевом сепараторе и гидравлические сопротивления в газопроводе, что составляет незначительную величину. Для этой цели успешно могут быть использованы, например, резервуары ДИСИ Днепропетровского инженерно-строительного института, а при небольших объемах - горизонтальные цилиндрические резервуары. После исключения в резервуарах низкого давления 3 больших дыханий они становятся источниками технологических потерь нефти лишь от малых дыханий, которые неизбежны вследствие действия солнечной радиации и атмосферных явлений на кровлю и стенки резервуаров, вызывающих изменение парциального давления паров. Продолжительность полного цикла, как правило, равна суткам. Потери от малых дыханий для заданного вида нефти, нагрузки дыхательных клапанов и вместимость резервуара зависят от объема газового пространства, количества получаемой резервуаром солнечной радиации, интенсивности переноса паров от поверхности нефти и насыщенности парами газового пространства. При прочих равных условиях потери от малых дыханий возрастают с увеличением объема газового пространства. Достигнутое устранение больших дыханий в резервуарах 3 позволяет поддерживать в них постоянный минимальный объем газового пространства, составляющих около 5% от общей вместимости резервуаров. При этом потери нефти из резервуаров 3 будут составлять всего 2-5% от тех, которые имеют место при эксплуатации резервуаров низкого давления обычным способом при наличии больших дыханий, т.е. они будут сокращены в 20-25 раз и составят незначительную величину. Это создает условия для использования низкопроизводительных устройств предотвращения остаточных технологических потерь легких фракций нефти от малых дыханий. Для этого газовое пространство резервуаров низкого давления автономно, не объединяясь с подсистемой легких фракций от больших дыханий, подключено соединительными трубопроводами 21 к низкопроизводительному устройству улавливания легких фракций нефти от малых дыханий 10 (устройство предотвращения потерь легких фракций нефти), например конденсатор или газогольдер, что позволит снизить потери от малых дыханий резервуаров на 50-90%. A buffer tank 8 is connected to the low pressure tanks 3 by means of a connecting pipe 19, the maximum permissible level in which is set below the liquid level in the tanks 3 to a height that ensures the flow of liquid from the tanks 3 into the tank 8 by gravity. The buffer tank 8 compensates for the uneven flow of oil from the fields and its selection from tanks 3 (oil and water separation), therefore, it constantly works in the filling mode - emptying and big breaths. In tanks of low pressure 3 (gauge pressure 1962 Pa - a constant maximum allowable level (95% of the tank height) is maintained with the help of a regulator of the maximum allowable liquid level 7. At the same time, a minimum constant volume of gas space of the tanks is maintained. Therefore, tanks 3 operate in a constant maximum allowable level and minimum small breaths. Gas from the end separator 1 and the gas separator 2 enters the common outlet gas line 14. The gas space of the buffer tank 8 is voltage (without pumping equipment, monitoring and control systems) is connected via gas line 20 directly to the gas space of the end separator 1 or to a common outlet gas line 14. The highest pressure in the gas zone of the buffer tank 8 corresponds to the pressure in the gas zone of the end separator 1, taking into account hydraulic resistances in the connecting and common gas pipelines.The pressure in the end separators is usually about 0.1 MPa. For example, gas and oil separation in all BCSU-type installations developed by the Giprovostokneft Institute is carried out at a pressure of 0.105 MPa. In some cases, vacuum separation options are also possible at end separation plants operating under a vacuum of 0.07-0.08 MPa. With great breathing of the buffer tank, the gas space at the beginning of the extraction of oil from it is saturated with vapors, and gas is released into the released space from the gas space of the end separator, while the pressure in the gas zone of the buffer tank and the end separator is close in magnitude (the difference is only in the amount of hydraulic resistances in gas pipeline), therefore, there is no noticeable evacuation and release of an additional amount of free gas. The pressure and composition of the incoming gas practically ensure the equilibrium state of the liquid product. Thus, with the “inhalation” of the buffer tank, only the discharged volume of the tank is replaced by gas of the end stage of the separator. When the buffer tank is “exhaled”, this gas returns to the gas line under the pressure of a liquid column in low pressure tanks 3. Gas enters the buffer tank and is displaced in self-regulating mode without complex automatic control and regulation systems, and pump and compressor equipment and other devices that are necessary when implementing the prototype (installation of trapping light fractions). At the same time, oil losses from big breaths, which in low-pressure tanks without using a trapping system for light fractions make up 95-98% of the total losses from the tanks are reduced to practically zero and without reducing the initial volume of the liquid phase. The volume of the buffer tank 8, which compensates for the discrepancy between the volumes of receipt for the preparation of well products from the fields and the selection of liquid through the outlet pipelines, is much smaller than the volume of the low pressure tanks 3 (reservoir preliminary water discharge reservoirs) and is usually 10-20% of the total volume , therefore, its metal consumption is small. The pressure for which it must be calculated is the pressure at the end separator and the hydraulic resistance in the gas pipeline, which is insignificant. For this purpose, for example, can be used tanks of the DISI of the Dnipropetrovsk Civil Engineering Institute, and for small volumes - horizontal cylindrical tanks. After the exclusion of 3 large breaths in low pressure tanks, they become sources of technological oil losses only from small breaths, which are inevitable due to the action of solar radiation and atmospheric phenomena on the roof and tank walls, causing a change in the partial vapor pressure. The duration of a full cycle is usually equal to days. Losses from small breaths for a given type of oil, load of breathing valves and tank capacity depend on the volume of gas space, the amount of solar radiation received by the tank, the intensity of vapor transport from the oil surface and the saturation of the gas space vapor. Other things being equal, losses from small breaths increase with an increase in the volume of gas space. The achieved elimination of large breaths in tanks 3 allows them to maintain a constant minimum volume of gas space, comprising about 5% of the total capacity of the tanks. At the same time, oil losses from reservoirs 3 will be only 2-5% of those that occur during the operation of low pressure reservoirs in the usual way in the presence of large breaths, i.e. they will be reduced by 20-25 times and amount to a negligible amount. This creates the conditions for the use of low-performance devices to prevent residual technological losses of light oil fractions from small breaths. For this, the gas space of the low pressure tanks is autonomous, not combining with the subsystem of light fractions from large breaths, connected by connecting pipes 21 to a low-performance device for trapping light fractions of oil from small breaths 10 (a device to prevent loss of light fractions of oil), for example, a condenser or gas holder, which will allow reduce losses from small breathing tanks by 50-90%.

Предлагаемая установка улавливания легких фракций в сравнении с прототипом не включает в свой состав сложных систем слежения и автоматического регулирования процесса, компрессорного оборудования, включаемого и выключаемого в зависимости от поступления сигналов, не требует жесткого контроля за состоянием оборудования, а поэтому отличается высокой надежностью и безопасностью эксплуатации. Так, при разгерметизации одного из резервуаров низкого давления эффективность установки улавливания легких фракций снизится лишь на 1-2%, но она будет продолжать функционировать в безопасном режиме до устранения разгерметизации, в то время как в прототипе система улавливания легких фракций в лучшем случае будет отключена, но при этом будет повышена пожароопасность за счет резкого увеличения загазованности территории, а при отказе одного из датчиков или исполнительных механизмов возникнет аварийная ситуация. The proposed installation for collecting light fractions in comparison with the prototype does not include complex tracking systems and automatic process control, compressor equipment that is turned on and off depending on the input of signals, does not require strict control over the state of the equipment, and therefore is highly reliable and safe to operate . So, when depressurization of one of the low-pressure tanks, the efficiency of the light fraction capture unit will decrease by only 1-2%, but it will continue to operate in a safe mode until the leak is eliminated, while in the prototype the light fraction capture system will be disabled at best, but at the same time, the fire hazard will be increased due to a sharp increase in the gas contamination of the territory, and in case of failure of one of the sensors or actuators, an emergency will occur.

Саморегулирование ряда составляющих процесса (взаимодействие газовых зон резервуара и сепаратора при больших дыханиях резервуара, поддержание давления в газовой зоне резервуара и др.), простота предлагаемой схемы установки улавливания легких фракций и принципы ее функционирования позволяют в сравнении с прототипом существенно уменьшить состав и стоимость оборудования установки, а также эксплуатационные затраты на осуществление процесса. Исключается необходимость использования компрессорного оборудования, следящих и сигнальных систем, сложных систем автоматического регулирования процесса, предохранительных механизмов и т.д. Self-regulation of a number of process components (the interaction of the gas zones of the tank and the separator with large breathing of the tank, maintaining the pressure in the gas zone of the tank, etc.), the simplicity of the proposed scheme for the capture of light fractions and the principles of its operation can significantly reduce the composition and cost of the equipment in comparison with the prototype , as well as operating costs for the implementation of the process. Eliminates the need for compressor equipment, servo and signal systems, complex automatic process control systems, safety mechanisms, etc.

Стабильность и надежность работы предлагаемой системы улавливания легких фракций позволяют в сравнении с прототипом повысить ее эффективность и в отношении сокращения потерь нефти, так как значительно снижается возможность отключения системы из-за возникающих неисправностей. The stability and reliability of the proposed system for trapping light fractions allows, in comparison with the prototype, to increase its efficiency with respect to reducing oil losses, as the possibility of shutting down the system due to malfunctions is significantly reduced.

Предлагаемая установка улавливания легких фракций нефти позволяет сократить технологические потери нефти из резервуаров на 99-99,5%, что не уступает технологической эффективности прототипа. The proposed installation for capturing light fractions of oil can reduce the technological loss of oil from tanks by 99-99.5%, which is not inferior to the technological efficiency of the prototype.

Новый принцип работы установки улавливания легких фракций нефти в сравнении с прототипом позволяет также повысить качество подготовки нефти. Так как в резервуарах низкого давления поддерживается постоянный максимально допустимый уровень жидкости, то время пребывания нефти в резервуарах, а следовательно, и отстоя возрастает на 30-40%, что обеспечивает более глубокое обезвоживание нефти и повышает эффективность использования объема резервуаров. The new principle of operation of the installation for trapping light fractions of oil in comparison with the prototype also allows you to improve the quality of oil preparation. Since the maximum permissible liquid level is maintained in the low pressure tanks, the residence time of the oil in the tanks, and consequently, the sludge increases by 30-40%, which provides a deeper dehydration of oil and increases the efficiency of the use of the volume of tanks.

Расчленение системы улавливания легких фракций на две функциональные подсистемы - подсистему улавливания легких фракций от больших дыханий и подсистему улавливания легких фракций от малых дыханий - позволяет добиться устранения практически всех недостатков, присущих прототипу, и получить дополнительный эффект - повышенное качество нефти. The division of the light fraction capture system into two functional subsystems - the light fraction capture subsystem from large breaths and the light fraction capture subsystem from small breaths - allows to eliminate almost all the disadvantages inherent in the prototype and to obtain an additional effect - increased oil quality.

Claims

1. INSTALLATION OF CAPTURE OF LIGHT FRACTIONS, containing an end separator, a gas separator, low pressure tanks with an oil line, a buffer tank, supply and discharge pipelines of oil, gas and water, characterized in that, in order to increase the reliability and safety of operation, reduce capital and operational costs, as well as preventing oil losses and improving the quality of its preparation, a buffer tank is installed on the oil line of low pressure tanks, its gas space is directly connected to the gas m of space of the end separator, and the low pressure tanks are equipped with regulators of a constant maximum permissible liquid level.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the low-pressure tanks are equipped with a device for trapping light fractions from small "breaths", for example, a condenser or gas holder.