Сбор и подготовка попутного газа на Барсуковском месторождении

 

Таблица 4.3 - Свойства и компонентный состав нефтяного газа

Наименование компонента	Обозначение	Содержание, %
Азот	N2	5,08
Углекислый газ	CO2	0,15
Метан	CH4	67,17
Этан	C2H6	6,19
Пропан	С3Н8	10,24
Изобутан	С4Н10	3,72
Норм.бутан	С4Н10	4,64
Изопентан	С5Н12	1,14
Норм.пентан	С5Н12	0,94
Гексан + высш.	С6Н14
Плотность, кг/м3 - 0,9487

 

Таблица 4.4 - Ионный состав и свойства пластовой воды

Параметр, компонент	Единица измерения	Значение
Ca2+	мг/экв/л	12,6,0
Mg2+	мг/экв/л	0,4
Na++K+	мг/экв/л	0,87
HCO3-	мг/экв/л	4,1
Cl-	мг/экв/л	95,9
pH		7,28
Плотность при 200С	кг/см3	1012
Минерализация	г/л	17,2
Жесткость общая		33,0
Тип		Хлориднокаль-циевый

 

Для предотвращения коррозии трубопроводов и оборудования, на входе насосных агрегатов откачки нефти и воды, из установки приготовления и дозирования реагента БР2 подается ингибитора коррозии.

Для отделения пластовой воды от нефти используется химический метод обработки нефтяной эмульсии деэмульгаторами, которые ослабляют структурно-механическую прочность слоев, обволакивающих каплю воды, и способствуют более глубокому расслоению эмульсии.

Для защиты газопровода от гидратообразования в линию газа на ХКС и на факел подается метанол.

Характеристика реагентов приведена в таблице 4.5.

Содержание воды в нефти после предварительного сброса – до 10%.

Вода, закачиваемая в пласт, согласно СТП 0148463-007088 должна удовлетворять условиям:

·          содержание ТВВ                                      40 мг/л;

·          содержание нефтепродуктов                   60 мг

 

Таблица 4.5 - Характеристика реагентов

Марка реагента	Химическая характеристика	Вязкость при 200С, мПа·с.	Плотность при 200С, кг/м3	Содержа-ние ПАВ,  %	Температура, 0С		Раст-вори-тель	Раствори-мость в аромат. угл.
					вспышки	застывания
1. Деэмульгатор Сепарол WF-41	Неионогенное поверхностно-активное высокомолекулярное соединение на основе окисей алкиленов	75	950	60-65	20	ниже минус 50	М	Р
2. Деэмульгатор ФЛЭК Д-012	Раствор смеси неионогенных и ионогенных поверхностно-активных компонентов отечественного и зарубежного производства в ароматическом растворителе с изопропанолом или в метаноле	Не более 80	Не нормируется	38-52	25...27	Не выше минус 45	М, А	Р
3. Деэмульгатор Дипроксамин 157-65М	Азотосодержащий блоксополимер окиси этилена и окиси пропилена	55-65	960-980	65	9-12	ниже минус 45	М	Р
4. Деэмульгатор Kemelix 3450X	Смесь этоксилированных фенольных смол в смеси с ароматическим растворителем (изо-пропанол)	-	При 250С 942	-	12	Минус 51	М	Р

 

 

5.СЕПАРАЦИОННОЕ  ОБОРУДОВАНИЕ

В нефтяной промышленности для отделения попутного газа от нефти широко используется сепарационное оборудование, разновидности которого приведены ниже.

При эксплуатации сепарационного оборудования возможны потери нефти.

Потери нефти из-за несовершенства сепарационного оборудования в основном связаны с тем, что в сепараторах не всегда удается снизить унос газа вместе с нефтью до минимума, в результате чего нефть вместе с частью газа может поступать в негерметичные резервуары. При выделении газа из нефти в резервуарах обычно вместе с газом уносятся и более тяжелые углеводороды, что увеличивает потери нефти. Усовершенствование сепараторов с целью сведения к минимуму уноса газа вместе с нефтью обычно проводится путем улучшения внутренних устройств, способствующих наиболее полному выделению газа из нефти, а также за счет выбора соответствующего объема емкости сепаратора, чтобы время пребывания нефти в нем было достаточным для отделения максимального количества газа. Для наглядного представления механизмов потерь нефти в сепараторах представлены следующие рисунки. Блочная автоматизированная сепарационная установка с предварительным сбросом пластовой сточной воды БАС-1-100 приведена на рис. 5.1.

 

 

Вертикальный сепаратор представлен на рис. 5.2. Каплеуловительная секция, расположенная в верхней части сепаратора служит для улавливания мельчайших капелек жидкости, уносимых с потоком газа в газопровод, а также жалюзийный каплеуловитель являются секциями сепаратора, которые используются для уменьшения потерь нефти. Конструкция этих секций в значительной мере определяет качество отбора капель нефти при выходе газа из сепаратора.

 

 

 

Гидроциклонный двухемкостной сепаратор представлен на рис. 5.3. Для отделения капель жидкости из газового потока предназначены перфорированные сетки 6 и жалюзийная насадка 7.

Наиболее серьезным источником потерь нефти является использование негерметичных резервуаров в качестве отстойников для отделения и сброса воды. Потери нефти при этом возрастают прямо пропорционально температуре подогреваемой нефтяной эмульсии.

С целью ликвидации потерь нефти при ее подготовке во всех современных установках применяется герметичное оборудование с отбором газа после нагрева нефти в печах или подогревателях-деэмульсаторах и с последующей горячей сепарацией под вакуумом перед поступлением нефти в товарные резервуары.

При сепарации под вакуумом давление паров нефти становится ниже атмосферного давления и потери нефти в резервуаре, работающем под атмосферным давлением, будут сведены к минимуму. Поэтому внедрение сепарации нефти под вакуумом перед ее поступлением в товарные резервуары является одним из действенных мероприятий по сокращению потерь на нефтяных месторождениях.

Для сведения потерь нефти к минимуму, так же используют сетчатые газосепараторы, которые ни только не уступают по характеристикам вышеприведенному сепарационному обрудованию, но и имеют ряд преимуществ, среди которых окончательная тонкая очистка природного и попутного нефтяного газа от жидкости в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих заводах.

5.1 Газосепаратор сетчатый

Газосепараторы сетчатые (ГОСТ 29-02-2058-79) предназначены для окончательной тонкой очистки природного и попутного нефтяного газа от жидкости (конденсата, ингибитора гидрато- образования, воды) в промысловых установках подготовки газа к транспорту, подземных хранилищах, а также на газо- и нефтеперерабатывающих заводах.

Эффективность очистки газа – до 99 %. Температура рабочей среды – от

-30 до +100 °С. Содержание жидкости, поступающей  в газосепаратор с газом - не  более 200 см3/нм3. По индивидуальному  заказу изготавливаются газосепараторы, предназначенные для очистки  газа с более высокой концентрацией  примесей и диаметром до 2400 мм.

Газосепараторы изготавливаются в двух материальных исполнениях на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа, для эксплуатации в районах со средней температурой самой холодной пятидневки до минус 40 °С – исполнение 1; ниже минус 40 °С до минус 60 °С – исполнение 2.

Предусмотрены три типа сетчатых газосепараторов: тип I (рисунок. 5.4) –цилиндрические вертикальные с корпусным фланцевым разъёмом диаметром 600, 800мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа и производительностью по газу от 0,08 до 0,8 млн. м3/сут; тип II – цилиндрические вертикальные диаметром 1200, 1600 мм на рабочее давление от 0,6 до 8 МПа и производительностью по газу от 0,8 до 2 млн. м3/сут; тип III – шаровые с цилиндрическим сборником жидкости диаметром сферы 2200, 2600 мм на рабочее давление от 1 до 8 МПа и производительностью по газу от 2 до 5 млн. м3/сут.

7

 

Рисунок. 5.4. Сетчатый сепаратор типа I

1 –днище; 2 – насадка; 3 –коагулятор; 4 – обогреватель;

5 – опора; 6 – место заземления; 7 – корпус

I – верхний предельный уровень; II – нижний предельный уровень

Газожидкостная смесь в сетчатом газосепараторе разделяется на газ и жидкость благодаря воздействию гравитационных и инерционных сил на капли жидкости. Основная масса жидкости сепарируется из газового потока в средней части корпуса и осаждается вниз в сборник жидкости. Тонкодисперсные капли коагулируются в сетчатом каплеотбойнике, размещённом в средней части корпуса, и частично стекают вниз в сборник жидкости. Окончательная очистка газа от жидкости осуществляется в сетчатой скрубберной секции, размещаемой в верхней части корпуса сепаратора, откуда отсепарированная жидкость дренируется под уровень жидкости в сборнике. Из сборника жидкость непрерывно или периодически сбрасываются [4].

 

6. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СЕТЧАТОГО  ГАЗОВОГО СЕПАРАТОРА

6.1 Исходные данные

Для проведения технологического расчета необходимы следующие данные: максимальный расход газа Qmax =19627 м3/сут; рабочее давление Р = 0,6 МПа; рабочая температура Т= 313 К ; плотность газа в рабочих условиях ρг=0,256 кг/м3; плотность жидкости в рабочих условиях ρж=850 кг/м3; коэффициент поверхностного натяжения в рабочих условиях σ =15,21*10-3Н/м; начальное содержание жидкости в газа е0=160см3/нм3, содержание жидкости на выходе из сепаратора (унос) – 0,1 г/м3 [6].

Эскиз конструкции сетчатого газосепаратора представлен на рисунке 6.1.Расчет элемента заключается в определении его расчетной площади и конструктивных размеров.

 

Рисунок 6.1 Эскиз конструкции газосепаратора сетчатого.

6.2 Расчет сепарационного элемента

6.2.1 Расчетная площадь

Для сетчатой насадки это ее площадь в сечении перпендикулярному направлению потока.

, м2

м2

Объемный расход газа

, м3/с

 м3/с

где Qmax -максимальный объемный расход газа в нормальных условиях, м3/сут;

Р-давление, кгс/см2, Р0=1,033 кгс/см2;

Т-температура, К, Т0=273 К;

z -коэффициент сжимаемости, z0=1,0;

Критическая скорость

,м/с

м/с

где Сt-коэффициент, учитывающий влияние температуры газа на критическую скорость газа, Сt=1,0

Се- коэффициент, учитывающий влияние начального содержания жидкости на критическую скорость газа;

К-коэффициент устойчивости режимов течения газожидкостной смеси;

-поверхностное натяжение на границе  раздела между газом и жидкостью, Н/м;

ж -плотность жидкости, кг/м3;

г-плотность газа, кг/м3;

Так как е0=160 см3/нм3, следовательно Се=1,75/1600,107=1,02

6.2.2 Конструктивные размеры сепарационного  элемента (насадки)

Диаметр сетчатой насадки

, м   м

Расчетный диаметр округляется до ближайшего большего значения из ряда по ГОСТ 9617-76 для сетчатой насадки – 0,179; 0,245; 0,374. Принимаем D=0,245м.

Конструктивные размеры вертикальной сетчатой насадки находятся одновременно с определением диаметра жидкости сборника жидкости.

6.3 Расчет сборника жидкости

Расчет сборника жидкости сепаратора заключается в определении его расчетного объема и конструктивных размеров. За расчетный принимают объем сборника до верхнего предельного уровня без учета объема днищ.

Расчетный объем

,м3

 м3

 

 где  -время пребывания жидкости в сборнике сепаратора, мин

Объемный расход жидкости

 

 

 

, м3/с

 м3/с

где е0-содержание жидкости в газе на в ходе в аппарат, см3/м3;

Qmax-максимальный расход газа,м3/с.

Время пребывания жидкости в сборнике сепаратора принимается:

-для непенистых жидкостей- 3мин

-для пенистых жидкостей –  в каждом конкретном случае  определяется опытным путем с  учетом требований технологического  процесса.

Расчетная высота (длина) сборника, т.е. длина цилиндрической части

, м

 м

где F-площадь смоченного периметра сборника жидкости в сечении, перпендикулярном его оси, м2.

 м2

где Dв- внутренний диаметр сборника жидкости.

Расчетная длина Lсб совмещенного сборника жидкости сетчатого сепаратора (рисунок 6.2) округляется до ближайшей большей величины кратной 100мм. Принимаем Lсб=1,1 м.