RU2217586C2

RU2217586C2 - Process of preparation of gas for conveying

Info

Publication number: RU2217586C2
Application number: RU2002103029A
Authority: RU
Inventors: Р.М. Шайхутдинов; М.А. Жидков
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: gas production, extraction of gas and its preparation for transportation. SUBSTANCE: process includes extraction of high-pressure gas-condensate mixture from well, preliminary cleaning, heat exchange and cooling of gas, low-temperature separation, drainage of hydrocarbon condensate for further separation and conveying of dried gas to user. Gas is cooled by its separation with the help of vortex tube into cold and hot gas flows and hydrocarbon condensate. Cold gas flow is directed for low- temperature separation. Hot gas flow is directed for mixing with main flow of dried gas conveyed to user. Hydrocarbon condensate is sorted out for subsequent separation. EFFECT: decreased energy and material consumption for preparation of gas, enhanced efficiency of technological process. 1 dwg

Description

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано при добыче и подготовке газа к транспортировке на газовых месторождениях.The invention relates to the gas industry and can be used in the production and preparation of gas for transportation in gas fields.

Известен способ эксплуатации газоконденсатной скважины (авт. св-во СССР № 1094950, МКИ Е 01 В 43/00, 06.01.83 г.), включающий извлечение газа из скважины, сепарацию конденсата от газа, охлаждение газа, сепарацию жидкости от охлажденного газа, транспортировку газа потребителям, введение в затрубное пространство скважины стабильного конденсата, дросселирование конденсата после сепарации, охлаждение газа полученной газожидкостной смесью, разделение газожидкостной смеси на газ и стабильный конденсат.A known method of operating a gas condensate well (ed. USSR certificate No. 1094950, MKI E 01 B 43/00, 01/06/83, 06.01.83), comprising extracting gas from a well, separating condensate from gas, cooling gas, separating liquid from chilled gas, transporting gas to consumers, introducing stable condensate into the annulus of the well, throttling condensate after separation, cooling the gas with the resulting gas-liquid mixture, separating the gas-liquid mixture into gas and stable condensate.

Недостатком такого способа эксплуатации газоконденсатной скважины является то, что в нем при падении пластового давления газа дросселирующее устройство не обеспечивает охлаждение газа полученной газожидкостной смесью и разделение газожидкостной смеси на газ и стабильный конденсат.The disadvantage of this method of operating a gas condensate well is that in it, when the formation pressure of the gas drops, the throttling device does not provide cooling of the gas with the obtained gas-liquid mixture and the separation of the gas-liquid mixture into gas and stable condensate.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ подготовки газа к транспортировке (К.С. Басниев “Добыча и транспорт газа и газового конденсата”, М., Недра, 1985, стр. 150-151, рис. 7.2., прототип), в котором подготовка газа и углеводородного конденсата к транспортировке включает извлечение газа из скважины, предварительную очистку от твердых частиц, капельной воды и углеводородного конденсата, многоступенчатое охлаждение газа с выделением жидкой фазы, дополнительное охлаждение в холодильной машине, низкотемпературную сепарацию, сбор углеводородного конденсата для дальнейшего разделения и транспортировку газа и углеводородного конденсата потребителю.The closest in technical essence to the proposed method is a method of preparing gas for transportation (KS Basniev “Production and transport of gas and gas condensate”, M., Nedra, 1985, pp. 150-151, Fig. 7.2., Prototype) , in which the preparation of gas and hydrocarbon condensate for transportation includes the extraction of gas from the well, preliminary cleaning of solid particles, droplet water and hydrocarbon condensate, multi-stage cooling of the gas with the release of the liquid phase, additional cooling in the refrigeration machine, low temperature urnuyu separation, a hydrocarbon condensate collection for further separation and transportation of gas and hydrocarbon condensate consumer.

Недостатком известного способа подготовки газа к транспортировке является то, что в нем дополнительное охлаждение газа до температуры, необходимой для низкотемпературной сепарации, осуществляют в холодильной машине, что требует затрат электроэнергии и усложняет технологическую схему и уменьшает эффективность технологического процесса.A disadvantage of the known method of preparing gas for transportation is that in it, additional cooling of the gas to the temperature necessary for low-temperature separation is carried out in a refrigeration machine, which requires energy and complicates the process flow chart and reduces the efficiency of the process.

Изобретением решается задача уменьшения энергетических и материальных затрат при подготовке газа к транспортировке и увеличение эффективности технологического процесса.The invention solves the problem of reducing energy and material costs in the preparation of gas for transportation and increasing the efficiency of the process.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе подготовки газа к транспортировке, включающем извлечение газоконденсатной смеси высокого давления из скважины, предварительную очистку, теплообмен и охлаждение газа, низкотемпературную сепарацию, отбор углеводородного конденсата для дальнейшего разделения и транспортировку осушенного газа потребителю, охлаждение газа осуществляют разделением его вихревой трубой на холодный и горячий потоки газа и углеводородный конденсат, при этом холодный поток газа направляют на низкотемпературную сепарацию, горячий поток газа направляют на смешивание с основным потоком осушенного газа, транспортируемого потребителю, а углеводородный конденсат отбирают для дальнейшего разделения.To achieve the named technical result in the proposed method of preparing gas for transportation, which includes extracting a high pressure gas condensate mixture from a well, preliminary cleaning, heat exchange and cooling of the gas, low temperature separation, selection of hydrocarbon condensate for further separation and transportation of the dried gas to the consumer, gas cooling is carried out by its separation a vortex tube for cold and hot gas flows and hydrocarbon condensate, while the cold gas flow lyayut separation at low temperature, the hot gas stream fed to mixing with the main flow of dry gas, transported to the consumer, and hydrocarbon condensate is taken for further separation.

Отличительными признаками предлагаемого способа является осуществление охлаждения газа разделением его вихревой трубой на холодный и горячий потоки газа и углеводородный конденсат, и направление затем холодного потока газа на низкотемпературную сепарацию, горячего потока газа на смешивание с основным потоком осушенного газа, транспортируемого потребителю, а углеводородного конденсата для дальнейшего разделения.Distinctive features of the proposed method is the implementation of gas cooling by dividing it by a vortex tube into cold and hot gas streams and hydrocarbon condensate, and then directing a cold gas stream to low-temperature separation, mixing the hot gas stream with the main stream of dried gas transported to the consumer, and hydrocarbon condensate for further separation.

Уменьшение энергетических и материальных затрат при подготовке газа к транспортировке достигается за счет осуществления охлаждения не холодильной машиной, требующей значительных затрат, а разделением газа на холодный и горячий потоки газа и углеводородный конденсат вихревой трубой, установка и эксплуатация которой требует значительно меньших затрат. Эффективность процесса повышается, так как на низкотемпературную сепарацию направляют холодный поток газа с меньшим содержанием углеводородного конденсата, который отбирают после его разделения.The reduction of energy and material costs in the preparation of gas for transportation is achieved by cooling not with a refrigeration machine, which requires significant costs, but by separating the gas into cold and hot gas flows and hydrocarbon condensate with a vortex tube, the installation and operation of which requires significantly lower costs. The efficiency of the process increases, since a cold gas stream with a lower content of hydrocarbon condensate, which is taken after its separation, is directed to low-temperature separation.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема подготовки газа к транспортировке.The proposed method is illustrated in the drawing, which shows the technological scheme of gas preparation for transportation.

Технологическая схема подготовки газа к транспортировке включает в себя скважину 1, сепаратор предварительной очистки газа 2 с конденсатосборником 3, теплообменник 4, трехпоточную вихревую трубу 5 с патрубком холодного потока 6, горячего потока газа 7 и полостью для сбора углеводородного конденсата 8, запорный орган 9, низкотемпературный сепаратор 10 с конденсатосборником 11, газосборный коллектор 12.The technological scheme of gas preparation for transportation includes a well 1, a gas pre-separator 2 with a condensate collector 3, a heat exchanger 4, a three-flow vortex tube 5 with a cold flow pipe 6, a hot gas stream 7 and a cavity for collecting hydrocarbon condensate 8, a shut-off element 9, low temperature separator 10 with condensate collector 11, gas collector 12.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Газоконденсатную смесь высокого давления из скважины 1 направляют на предварительную очистку капельной воды и углеводородного конденсата в сепаратор 2. Воду отводят, а углеводородный конденсат собирают в конденсатосборнике 3. Далее предварительно очищенный газ направляют в теплообменник 4, в котором осуществляют теплообмен с осушенным холодным газом, поступающим в межтрубное пространство теплообменника 4 после низкотемпературной сепарации из низкотемпературного сепаратора 10. В результате теплообмена температура газа снижается до температуры на 2-3°С выше температуры гидратообразования.The gas-condensate mixture of high pressure from the well 1 is sent to the preliminary purification of drop water and hydrocarbon condensate in the separator 2. The water is discharged, and the hydrocarbon condensate is collected in the condensate collector 3. Next, the pre-purified gas is sent to the heat exchanger 4, in which heat is exchanged with dried cold gas supplied into the annular space of the heat exchanger 4 after low-temperature separation from the low-temperature separator 10. As a result of heat exchange, the gas temperature decreases to perature at 2-3 ° C above the hydrate formation temperature.

После осуществления теплообмена газ охлаждают путем его разделения трехпоточной вихревой трубой 5, известной как труба Ранка-Хилша. В силу конструктивных особенностей вихревой трубы 5, подаваемый в нее тангенциально закрученный входной поток газа разделяют на два потока газа - холодный и горячий и углеводородный конденсат. Холодный поток газа от патрубка 6 трехпоточной вихревой трубы 5 направляют через запорный орган 9 в низкотемпературный сепаратор 10, в котором из газа выделяют углеводородный конденсат, который собирают в конденсатосборнике 11. Очищенный и осушенный холодный газ из верхней части низкотемпературного сепаратора 11 направляют в газосборный коллектор 12 и в межтрубное пространство теплообменника 4 и затем в газосборный коллектор 12.After the heat exchange has been completed, the gas is cooled by its separation with a three-stream vortex tube 5, known as the Rank-Hills pipe. Due to the design features of the vortex tube 5, the tangentially swirling inlet gas stream fed into it is divided into two gas streams - cold and hot and hydrocarbon condensate. The cold gas stream from the nozzle 6 of the three-flow vortex tube 5 is directed through the shut-off element 9 to a low-temperature separator 10, in which hydrocarbon condensate is extracted from the gas, which is collected in the condensate collector 11. The purified and dried cold gas from the upper part of the low-temperature separator 11 is sent to the gas collector 12 and into the annular space of the heat exchanger 4 and then into the gas collection manifold 12.

Горячий поток газа от патрубка 7 трехпоточной вихревой трубы 5 направляют на смешивание с основным потоком осушенного газа, а затем в газосборный коллектор 12 для транспортировки потребителю.The hot gas stream from the pipe 7 of the three-stream vortex tube 5 is directed to mixing with the main stream of dried gas, and then to the gas collection manifold 12 for transportation to the consumer.

Углеводородный конденсат, образующийся в процессе разделения газа, собирают в полости сбора конденсата 8 вихревой трубы 5 и затем направляют в конденсатосборник 11. Из конденсатосборника 11 конденсат отводят для дальнейшего его разделения.Hydrocarbon condensate generated during gas separation is collected in the condensate collection cavity 8 of the vortex tube 5 and then sent to the condensate collector 11. From the condensate collector 11, the condensate is removed for further separation.

Газ, который попадает вместе с конденсатом в конденсатосборник 11, из его верхней части отводят в газосборный коллектор 12.The gas that enters the condensate collector 11 together with the condensate is discharged from its upper part to the gas collector 12.

Пример.Example.

Для получения охлажденного газа разделением выбирается трехпоточная вихревая труба, соответствующая техническим параметрам и характеристикам типовой холодильной машины, например МКВ 40-7-2 (каталог “Холодильные машины и аппараты”, часть 1, М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, стр. 4-7, 1991 г.) мощностью потребления электроэнергии 52 кВт.To produce chilled gas by separation, a three-line vortex tube is selected that corresponds to the technical parameters and characteristics of a typical refrigeration machine, for example MKV 40-7-2 (catalog “Refrigeration machines and apparatus”, part 1, M., TSINTIHIMNEFTEMASH, p. 4-7, 1991 d) with a power consumption of 52 kW.

Определяют производительность холода выбранной вихревой трубы при производительности по природному газу V=25000 нм³/ч по формуле Q_x=μVγС_рΔT, где μ - доля холодного потока газа, μ=0,45; γ - удельный вес природного газа при нормальных условиях, γ=0,717 кг/ нм³; С_р - удельная теплоемкость природного газа при нормальных условиях, С_р=0,571 ккал/кг °С; ΔT - перепад температуры холодного потока. Принимают ΔТ=10°С, достаточную для обеспечения конденсации углеводородов и, следовательно, для осуществления низкотемпературной сепарации газа.The cold productivity of the selected vortex tube is determined at a natural gas productivity of V = 25000 nm ³ / h using the formula Q _x = μVγС _p ΔT, where μ is the fraction of the cold gas flow, μ = 0.45; γ is the specific gravity of natural gas under normal conditions, γ = 0.717 kg / nm ³ ; C _p - specific heat of natural gas under normal conditions, C _p = 0.571 kcal / kg ° C; ΔT is the temperature difference of the cold stream. Take ΔT = 10 ° C, sufficient to ensure condensation of hydrocarbons and, therefore, for the implementation of low-temperature gas separation.

Q_x=0,45×25000×0,717×0,571×10=46058,3 ккал/ч, а так как 1 ккал/ч соответствует 1,163 Вт, Q_x=53,5 кВт, что сопоставимо с потребляемой мощностью холодильной камеры.Q _x = 0.45 × 25000 × 0.717 × 0.571 × 10 = 46058.3 kcal / h, and since 1 kcal / h corresponds to 1.163 W, Q _x = 53.5 kW, which is comparable to the power consumption of the refrigerator.

Таким образом, осуществление охлаждения газа разделением основного потока вихревой трубой на холодный и горячий потоки газа и углеводородный конденсат и направление затем холодного потока газа на низкотемпературную сепарацию, горячего потока газа - на смешивание с основным потоком осушенного газа, транспортируемого потребителю, а углеводородного конденсата - для дальнейшего разделения позволило уменьшить энергетические и материальные затраты при подготовке газа к транспортировке и увеличить эффективность технологического процесса.Thus, gas cooling is performed by dividing the main stream by a vortex tube into cold and hot gas and hydrocarbon condensate streams and then directing the cold gas stream to low-temperature separation, the hot gas stream to mix with the main stream of dried gas transported to the consumer, and the hydrocarbon condensate to further separation allowed to reduce energy and material costs in the preparation of gas for transportation and to increase the efficiency of the process .

Claims

A method of preparing gas for transportation, including the extraction of a high pressure gas condensate mixture from a well, preliminary cleaning, heat exchange and gas cooling, low-temperature separation, selection of hydrocarbon condensate for further separation and transportation of the dried gas to a consumer, characterized in that the gas is cooled by dividing it by a vortex tube into cold and hot gas flows and hydrocarbon condensate, while the cold gas stream is directed to low-temperature separation, hot gas stream is fed to the mixing with the main flow of dry gas, transported to the consumer, and hydrocarbon condensate is taken for further separation.