RU2831005C1 - Способ подготовки природного газа к транспорту - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области газовой промышленности и является усовершенствованным способом обустройства месторождения при промысловой подготовке продукции газоконденсатных залежей. Способ подготовки природного газа включает транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессорной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования. На участке между трубопроводом, ведущим от шлейфов газового куста, и входом на первую ступень сепарации УКПГ устанавливают линейный коллектор в виде цилиндрической емкости, расположенный на эстакаде на уровне входа в сепаратор УКПГ. Линейный коллектор соединяют для отведения газа со входом сепаратора УКПГ посредством трубопровода, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вверх, а отделившуюся жидкость отводят от линейного коллектора по трубопроводу на пробкоуловители и дальнейшую утилизацию, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вниз. Технический результат заключается в снижении металлоемкости конструкции при увеличении полезного объема емкости для сепарации, а также в упрощении монтажа конструкции. 1 табл., 2 ил.

Description

Изобретение относится к области газовой промышленности и является усовершенствованным способом обустройства месторождения при промысловой подготовке продукции газоконденсатных залежей.

Технология подготовки газа заключается в очистке природного газа, добытого из скважин, от сторонних компонентов, присутствие которых больше дозволенных значений не позволяет транспортировать его до потребителя.

Обычная технология подготовки газа представлена на рисунке Фиг. 1 и включает транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин 1 до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах 2 и емкостях-пробкоуловителях 3, компримирование на дожимной компрессорной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования.

Из-за перепадов высот ландшафта месторождения при транспортировке газа от скважин в пониженных участках газосборной сети скапливается жидкость (смесь углеводородного конденсата и воды), сопутствующая пластовому газу. Объем жидкости может достигать нескольких сотен кубических метров. При изменении режима работы УКПГ течение газожидкостной смеси переходит в пробковый режим, что приводит к залповому поступлению скопившейся жидкости в установку подготовки газа. В случае, если первая ступень сепарации газа не справится с объемом поступившей жидкости, может возникнуть угроза ее прорыва в последующие узлы технологической линии, что нанесет вред как качеству подготовки газа, так и оборудованию. Для предотвращения этой ситуации устанавливают дополнительные линии между кустом скважин и входом в УКПГ.

Известен патент №2687721 “Способ и устройство устранения жидкостных пробок в газосборных коллекторах” (от 17.04.2018, авторы Голяков Д.П. и др., патентообл. ООО “Газпром добыча Ямбург” (RU), кл. МПК Е21В 43/00). Сущностью изобретения является удаление жидкостных пробок из газового шлейфа путем подключения его с помощью переключающей арматуры к дополнительной линии с внутритрубным сепаратором и эжектором, выход которой подключают к входному сепаратору УКПГ. Дополнительная линия с внутритрубным сепаратором и эжектором может быть подключена к любому из шлейфов, соединяющих добывающие скважины месторождения газа с УКПГ. Согласно данному способу обеспечивается возможность изолированного снижения давления на входе каждого из шлейфов в УКПГ, что необходимо для соблюдения минимально необходимого давления на входе в ДКС, а также обеспечивается стабильность работы эжектора за счет отделения жидкой фазы в потоке низконапорного газа до входа в ДКС.

Недостатком данного способа является усложненный процесс регулирования режима работы такой УКПГ: дополнительная линия с сепаратором подключается в определенный момент только к одному из шлейфов, поэтому невозможно изменить параметры работы сразу нескольких шлейфов одновременно. Если же режим в шлейфах изменится спонтанно, и в нескольких шлейфах одновременно скопится больше конденсата, чем способна утилизировать система, данное техническое решение не сможет предотвратить аварийную ситуацию.

Известен патент №2794267 на изобретение способа подготовки природного газа к транспорту, благодаря которому создается дополнительная ступень разделения газа от жидкости (от 27.12.2021, авторы Башаров А.Р., Кагарманов А. И., патентообл. ООО «Газпром добыча Иркутск» (RU), кл. МПК Е21В 43/34). Данное техническое решение реализовано на Ковыктинском газоконденсатном месторождении (ГКМ). Изобретение предполагает установку эстакадного кольца 4 перед первой ступенью сепарации УКПГ, на которую поступает газ по газосборным коллекторам от кустов газовых скважин 1 (см. Фиг. 1). Это позволяет снизить нагрузку на оборудование для очистки природного газа на установках комплексной подготовки газа (УКПГ). При поступлении в эстакадное кольцо 4 газожидкостной пластовой смеси, за счет формы кольца происходит разделение газа и жидкости. Газ поднимается в верхнюю часть кольца, а жидкость под действием гравитации опускается в нижнюю часть кольца. Поднявшийся газ сразу поступает во входной сепаратор 2 для дальнейшей комплексной подготовки и подачи в магистральный газопровод, отделившаяся жидкость уходит на пробкоуловители 3 для переработки. Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостаток данного технического решения заключается в следующем. Для монтажа данной конструкции необходима двухярусная несущая эстакада. Увеличение диаметра эстакадного кольца для увеличения полезного объема поступающей жидкости потребует существенного увеличения габаритов несущей эстакады. Это увеличивает объем необходимого металла и трудоемкость строительно-монтажных работ.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи удаления жидкостных пробок из флюида при поступлении газожидкостной смеси на УКПГ. Технический результат заключается в снижении металлоемкости конструкции при увеличении полезного объема емкости для сепарации, а так же в упрощении монтажа конструкции.

Заявляемый технический результат достигается следующим. Способ подготовки природного газа, включающий транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установоккомплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессорной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования, отличающийся тем, что на участке между трубопроводом, ведущим от шлейфов газового куста, и входом на первую ступень сепарации УКПГ устанавливают линейный коллектор, выполненный в виде цилиндрической емкости, расположенный на эстакаде на уровне входа в сепаратор УКПГ, линейный коллектор соединяют для отведения газа со входом сепаратора УКПГ посредством трубопровода, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вверх, а отделившуюся жидкость отводят от линейного коллектора по трубопроводу на пробкоуловители и дальнейшую утилизацию, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вниз.

При поступлении флюида (газожидкостной пластовой смеси) в линейный коллектор 5, выполненный в виде цилиндрической емкости (далее – коллектор), (см. Фиг. 2), газожидкостная смесь разделяется в объеме коллектора 5. Газ отводят от коллектора по трубопроводу, участок которого отходит от коллектора вертикально вверх и в дальнейшем направляют по трубопроводу на сепараторы 2 УКПГ. Отделившуюся жидкость отводят по трубопроводу для отведения жидкости, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вниз, и направляют на пробкоуловители 3 и дальнейшую утилизацию.

Предлагаемое техническое решение обладает меньшей металлоемкостью на единицу полезного объема.

Для двух трубопроводов радиуса R и длине горизонтального участка 1 (верхний и нижней части эстакадного кольца), полезный объем будет равен:

Для этих двух трубопроводов суммарный диаметр сечения - 4R=2*2R. Для коллектора с таким же диаметром сечения, как суммарно у двух трубопроводов - 4R, то есть радиусом 2R, полезный объем будет равен:

То есть при одинаковом суммарном диаметре сечения труб эстакадного кольца и коллектора, полезный объем коллектора будет в два раза больше.

Металлоемкость можно оценить по площади поверхности труб. Для эстакадного кольца, состоящего из труб радиусом R, суммарная площадь поверхности труб будет равна

где 1 - длина горизонтальных участков кольца, h - высота вертикальных участков кольца.

Для коллектора с таким же диаметром сечения, как суммарно у двух трубопроводов - 4R, площадь поверхности будет равна

То есть, при одинаковом суммарном диаметре труб эстакадного кольца и коллектора, площадь поверхности эстакадного кольца больше, чем площадь поверхности коллектора на 4πRh. Соответственно, при одинаковой толщине труб для эстакадного кольца потребуется больше металла по сравнению с коллектором на объем металла, требуемый для вертикальных участков труб.

Сравним K_эфф отношение требуемого металла к полезному объему:

Поэтому для эстакадного кольца удельная металлоемкость к полезному объему будет больше, то есть на единицу полезного объема потребуется больше металла при прочих равных значениях.

С учетом того, что для эстакадного кольца требуется двухярусная эстакада, расход металла на данную конструкцию и трудозатраты на монтаж будут еще больше, чем для коллектора, для которого требуется одноярусная эстакада (см. Фиг. 1, 2, пп. 4, 5). Это обеспечивает достижение технического результата по снижению металлоемкости заявляемой конструкции при увеличении полезного объема емкости для сепарации, а также по упрощению монтажа конструкции.

Данное техническое решение иллюстрируется примером. Эстакадное кольцо, установленное на УКПГ, сконструировано из трубопровода диаметром 700 мм. Полезный объем кольца для накопления залпового поступления жидкости из системы сбора газа составляет 60 м³. Протяженность конструкции на генплане УКПГ-2 составляет 90 м. Диаметр трубопроводов кольца составляет 700 мм, суммарный диаметр двух труб 1400 мм. Для увеличения полезного объема поступающей жидкости газосборного кольца потребуется увеличить диаметр трубопроводов кольца, а это в свою очередь потребует существенного увеличения габаритов несущей эстакады, поскольку конструкция будет занимать два яруса (см. Фиг. 1). Применение линейного коллектора диаметром, составляющим даже меньше 2 диаметров труб газосборного кольца (Ду=1200 мм), позволит увеличить свободный объем для жидкости при меньших габаритах несущей эстакады (см. Фиг. 2). Полезный объем коллектора Ду=1200 мм протяженностью 90 м составит 92 м³, что на 53% больше прототипа.

Удельная металлоемкость прототипа (эстакадного кольца) составляет 1,2 тонн/м³, предлагаемого технического решения - 0,85 тонн/м³ (см. Таблицу 1). То есть для данного примера удельная металлоемкость коллектора меньше по сравнению с эстакадным кольцом даже при большейтолщине стенки и без учета несущих конструкций. А с учетом несущих конструкций данная металлоемкость будет еще меньше.

Способ подготовки природного газа к транспорту

Claims (1)

1. Способ подготовки природного газа, включающий транспортировку добываемого флюида по шлейфам от кустов газовых скважин до установок комплексной подготовки газа (УКПГ), сепарацию газа во входных сепараторах и пробкоуловителях, компримирование на дожимной компрессорной станции (ДКС) в несколько ступеней и охлаждение на установках охлаждения газа после каждой ступени компримирования, отличающийся тем, что на участке между трубопроводом, ведущим от шлейфов газового куста, и входом на первую ступень сепарации УКПГ устанавливают линейный коллектор в виде цилиндрической емкости, расположенный на эстакаде на уровне входа в сепаратор УКПГ, линейный коллектор соединяют для отведения газа со входом сепаратора УКПГ посредством трубопровода, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вверх, а отделившуюся жидкость отводят от линейного коллектора по трубопроводу на пробкоуловители и дальнейшую утилизацию, участок которого отходит от линейного коллектора вертикально вниз.