Особенности расчета нефтяных и газовых промысловых

Коллекторов.

Особенностью гидравлического расчета промысловых трубопроводов является учет свойств среды, которая является многофазной и неоднородной.

При транспорте продукций нефтяных скважин различают две методики расчета промысловых трубопроводов:

1. предназначена для расчета трубопроводов, транспортирующих нефтяные эмульсии;

2. предназначена для расчета трубопроводов, транспортирующих газонасыщенные нефти.

При транспорте продукции газовых скважин при расчетах учитывается наличие конденсата в транспортируемой среде.

 

Гидраты углеводородных газов. Методы борьбы

с гидратообразованием.

Природные газы в определенных термодинамических условиях вступают в соединения с водой и образуют гидраты, которые, скапливаясь в промысловых и магистральных газопроводах, существенно увеличивают их гидравлическое сопротивление, и, следовательно, снижают их пропускную способность. Гидраты представляют собой соединения молекулярного типа, возникающие за счёт Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения. Образующиеся при этом полости между молекулами воды полностью или частично заполняются молекулами газа. Гидраты природных газов представляют собой неустойчивые соединения, которые при повышении температуры или понижении давления разлагаются на газ и воду.

Условия гидратообразования:

1. Наличие термодинамических условий существования гидратов

Оценивается по равновесным кривым гидратообразования. Здесь D1<D2<D3. Над кривой гидраты существуют. После бутана газы гидратов не образуют.

 

 

2. Газ по воде должен быть в насыщенном состоянии (капельная вода).

Оценивается по кривым влагосодержания газа в насыщенном состоянии. Здесь Р1<P2<P3. График показывает, сколько воды может содержать газ в виде паров.

Зона фактического гидратообразования определяется построением следующего графика

(t) и (W) – параметры газа, определяемые по графикам 1 и 2.

Участок а-б это участок гидратообразования.

Методы борьбы с гидратообразованием.

1. Подогрев газа.

Предупреждение образования гидратов подогревом газа заключается в том, что при сохранении давления в газопроводе температура газа поддерживается выше равновесной температуры образования гидра­тов.

2) Снижение давления.

Предупреждение образования гидратов снижением давления за­ключается в том, что при сохранении температуры в газопроводе сни­жается давление ниже равновесного давления образования гидратов. Этот метод применяют и при ликвидации уже образовавшихся гидра­тов.

3) Ввод ингибиторов.

Ингибиторы, введенные в насыщенный водяными парами поток природного газа, частично поглощают водяные пары и переводят их вместе со свободной водой в раствор, который совсем не образует гид­ратов или образует их, но при более низких температурах. В каче­стве ингибиторов применяют метиловый спирт (метанол), растворы этиленгликоля (ЭГ), диэтиленгликоля (ДЭГ), триэтиленгликоля (ТЭГ), хлористого кальция, этилкарбитола (ЭК) и др.

4) Осушка газа.

В результате осушки газа точка росы паров воды должна быть снижена ниже мини­мальной температуры при транспортировке газа (влажность должна составлять не более 0,05—0,1 г/м³). Присутствие азота, сероводорода и углекислого газа по­вышает температуру гидратообразования.

5) Совокупность методов.

 

 

Подготовка газа и конденсата к транспорту.

На природный газ показатели качества определяются отраслевыми стандартами ОСТ 51.40-93 в зависимости от климатической зоны: точка росы по влаге и тяжелым углеводородам (°С); содержание мех примесей (г/100м³); содержание сероводорода (г/100м³); содержание кислорода (% от массы); содержание меркаптановой серы (г/100м³).

На газоконденсатных месторождениях подготовка продукции включает в себя технологический процесс, сбор, первичную обработку, замеры дебета скважин, контроль и поддержание заданных технологических режимов, очистку продукции от механических примесей, разделение газа и конденсата и подготовку газа и конденсата к магистральному транспорту.

Способы подготовки газа по уровню подготовки, по сложности технологического процесса разнообразны. Выбор метода подготовки газа, а следовательно и технологической схемы установки зависит от следующих параметров и условий: 1. фракционного состава газа и наличия в нем конденсата; 2. содержания воды в газе; 3. содержания в газе H₂S, СО₂ и органических кислот; 4. температуры и давления газа в пластовых условиях и на устье скважины; 5. климатических и почвенных условий месторождения и трассы трубопровода.

На газоконденсатных месторождениях применяют три основных способа подготовки: 1. низкотемпературная сепарация; 2. сорбционные способы; 3. их комбинирование.

На газовых месторождениях практически не содержащих конденсата, где подготовка газа заключается в его осушке для предупреждения гидратообразования, применяют сорбционные способы (абсорбционные, адсорбционные). Температура точки росы достигает при этом –25 ⁰С. На газоконденсатных месторождениях с содержанием конденсата j_к ≤ 100 см³/м³ применяется НТС основанная на получении температуры газа ниже 0 ⁰С за счет прохождения его через дроссель. В результате гидраты выпадают в сепараторе. Для газоконденсатных месторождений с j_к > 100 см³/м³ используется комбинированный способ подготовки (абсорбционный + НТС).

Низкотемпературная сепарация.

В сепаратор предварительно поступает предварительно охлажденная продукция газовых скважин. После снижения давления в сепараторе влага, находящаяся в газе, образует гидраты с углеводородами и выпадает и также отделяется конденсат. Сухой газ поступает в трубопровод. При содержании в подготавливаемом газе значительного количества тяжелых углеводородов, происходит разделение продукции скважин на метан и конденсат. Эффективным условием использования НТС является величина начального давления.

Процесс НТС осуществляется обычно при температуре ниже –5 ⁰С. Можно осуществить процессы в двух вариантах: 1. с использованием энергии природного газа, с получением холода за счет его собственного расширения; 2. получение низких температур за счет использования холодильных машин.

При уменьшении температуры газа, поступающего на установку НТС, гидраты выпадают в сепараторе. Реализация процессов может быть обеспечена при следующих условиях: 1) Охлаждение за счет расширения потока без ингибиторов гидратообразования (без внешнего обогрева и с внешним обогревом); 2) Охлаждение с вводом ингибитора (без стабилизации и с ней); 3) Охлаждение потока газа перед сепаратором в абсорбционных и холодильных машинах.

Сорбционные процессы основаны на поглощении влаги твердыми или жидкими веществами.

Адсорбция – это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя.

На поверхности веществ имеются несбалансированные силы, которые обусловлены неполным насыщением валентных связей поверхностных атомов. Такие поверхности, которые являются поверхностями твердых веществ, взаимодействуют с прилегающими фазами. Сущность адсорбции состоит в концентрации вещества на поверхности или объеме микропор твердого тела. Размеры пор соизмеримы с размерами молекул адсорбционного вещества. В результате под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия происходит концентрация вещества. Увеличение концентрации поглощаемого вещества происходит до достижении состояния равновесия.

Адсорбенты должны обладать следующими свойствами: иметь большую адсорбционную емкость, высокую механическую прочность, обладать способностью к регенерации и стабильностью адсорбционных слоев при регенерации. По свои свойствам для осушки газа наиболее пригодны активированный уголь, силикагель, цеолиты. Адсорбционные процессы применяются в тех случаях, для осушки газа, когда требуется глубокое охлаждение газа для извлечения влаги. Преимущества: отсутствие предварительной осушки газа, т.к. на ряду с углеводородами адсорбенты поглощают и воду.Процесс реализуется на коротко-цикловых установках. Газ поступает в сепаратор, где отделяется от капельной жидкости и на выходе из сепартора разделяется на два потока. Один поток (80% от всего кол-ва) направляется в один сепаратор, где от него отделяется вода, пропан-бутановая фракция и тяжелые углеводороды, второй является газ десорбции проходит печь, нагревается, отправляется в другой адсорбер для регенерации адсорбента. Оттуда насыщенный газ направляется к сепаратору для разделения, отделившийся газ на установку осушки. Осушенный газ через теплообменник в магистральный газопровод. Таким образом, процесс состоит из двух циклов адсорбции и десорбции.Абсорбция – это избирательный процесс поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами. В этом процессе происходит поглощение вещества и переход веществ из газовой или паровой среды в жидкую. Переход вещества из жидкой среды в паровую или газовую называется десорбцией. Оба процесса выполняются в одном производственном процессе.Абсорбент, поглотивший пар или газ называется насыщенным или отработанным, а освободившийся от целевых компонентов – регенерированным.Абсорбенты, применяемые для осушки природного газа, должны обладать высокой растворимостью с водой, простотой и стабильностью при регенерации, относительно низкой вязкостью и упругостью паров при температуре контакта, низкой коррозионной способностью, незначительной растворяющей способностью по отношению к газам и жидким углеводородам, а так же не должен образовывать эмульсии и пены. Наиболее распространенные абсорбенты ЭГ, ДЭГ, ТЭГ. Абсорбция осуществляется обычно в тарельчатых аппаратах, в которых газ направляется сверху. Разделение воды и гликоля происходит за счет значительной разности температур кипения. Двигаясь навстречу гликолю газ отдает пары воды и осушенный поступает в магистральный газопровод, проходя фильтр для улавливания абсорбера. Из нижней части установки насыщенный абсорбент поступает в емкость выветривания, где он разгазируется, затем он направляется в десорбер, нагревается и происходит испарение воды. Абсорбент подается в верхнюю часть абсорбера, а вода с небольшим кол-вом абсорбера в сепаратор, где, накопившись, сбрасываются или в десорбер.

Установки подготовки конденсата территориально могут находиться на промыслах и входить в комплекс УПГ или в комплекс сооружений ГПЗ. Условно рассматриваются четыре уровня подготовки конденсата: 1. дегазация конденсата; 2. деметанизация;

3. деэтализация; 4. полная стабилизация конденсата.

Поскольку процессы разделения газа и конденсата, а так же подготовки их к транспорту взаимосвязаны между собой, имеют общее оборудование, то при изменении эксплуатационных характеристик газоконденсатные месторождения с течением времени изменяются и параметры технологического процесса установок подготовки.