автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Методы повышения эффективности и надежности работы системы сбора и промысловой подготовки газа на завершающей стадии эксплуатации Оренбургского ГКМ

Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий (ВНИИГАЗ)

РГ6 од

На правах рукописи

ГАФАРОВ НАИЛЬ АНАТОЛЬЕВИЧ

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ СБОРА И

ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА НА ЗАВЕРШАЮЩЕЙ СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОРЕНБУРГСКОГО ГКМ

тециальность 05. 15. Об - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук в виде научного доклада

Москва .1995

Работа выполнена во Всероссийском научно исследовательском институте природных газов (ВНИИГАЗ) I дочернем предприятии "Оренбурггазпром" Российского акционерного общества "ГАЗПРОМ".

Научный руководитель: к.т.н. Р.И.Вяхирев

Официальные оппоненты: д.т.н., профессор Б.Г.Берго

к.т.н. Жидков М.А.

Ведущее предприятие - ДП "Астраханьгазпром"

11/1

Защита диссертации состоитс?7У( >/<А-1995г. в 13ч.30мин. на заседании специализированного совета Д 070.01.01 пс защите диссертации на соискание ученой степени докторе наук при Всероссийском научно-исследовательском институт« природных газов (ВНИИГАЗ) по адресу: 142717, Московская область. Ленинский район, пос. Развилка, ВНИИГАЗ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИгазг Автореферат разослан / НОЛ^Ь^^ 1995 г.

Ученый секретарь

специализированного совета,к.т.н. • Н.Ивакин

Актуальность проблемы. Стадия падающей добычи для месторождений сероводородсодержащего газа и, в частности, Оренбургского газоконденсатного месторождения, характеризуется значительными изменениями условий добычи и промысловой подготовки газа, а также качественными изменениями в системе его транспортировки до газоперерабатывающего завода. Это обусловлено как сопутствующими осложнениями, связанными с увеличением количества пластовой воды в добываемой продукции (солеотложением и усугублением проблемы гидратообразования), так и падением пластового давления и ухудшением вследствие этого качества подготовки газа на установках комплексной подготовки газа (УКПГ). Последнее обстоятельство способствует активизации коррозионных процессов в газопроводах неочищенного газа от УКПГ до газоперерабатывающего завода. Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации Оренбургского газоконденсатного месторождения в период падающей добычи газа чрезвычайно важно квалифицированное и своевременное решение комплексных проблем добычи и подготовки углеводородного сырья на базе передовых научно-исследовательских разработок.

В диссертации, выполненной в виде научного доклада, обобщены опубликованные автором работы,посвященные исследованию причин и повышению эффективности способов устранения осложнений в процессе эксплуатации ОГКМ, а также совершенствованию технологии подготовки газа к транспортировке на заключительной стадии разработки сероводородсодержащего газоконденсатного месторождения.

Цель работы; разработать технические решения по совершенствованию систем сбора, подготовки и транспортировки сероводородсодержащего газа на период падающей добычи и создать эффективные способы борьбы с осложнениями.

Основные задачи исследований;

- разработка технологии применения и опытно -

промышленные испытания композиций ингибиторов- для комплексного предупреждения_осложнений;

- разработка и внедрение в промышленном масштабе технических решений для повышения эффективности работы сепарационного оборудования на УКПГ;

- усовершенствование проектных и разработка новых технологических схем сбора, подготовки и транспортировки газа на Оренбургском ГКМ в период падающей добычи.

- изучение причин и выявление закономерностей возникновения осложнений, обусловленных гидратообразованием, солеотложением и коррозионными процессами на Оренбургском ГКМ;

Научна новизна-

1. Экспериментально исследованы условия фазового равновесия метанола при технологических параметрах промысловой подготовки газа.

2. Разработаны новые композиции ингибиторов для комплексной защиты газопромыслового оборудования от гидратообразования,солеотложения и коррозии.

3. Установлена адекватность математической модели реальному процессу сепарации газа с учетом конструктивных особенностей аппаратов.

4. Определены параметры эффективной работы системы впрыска для ингибиторной защиты сепарационного оборудования.

5. Разработана методика расчета фазового распределения метанола при параметрах работы систем сбора, подготовки и транспортировки газа.

Практическая ценность и реализация- работы. Практическая значимость работы характеризуется следующими результатами:

- разработана методика для количественной оценки влияния параметров работы УКПГ на условия конденсации водометанольной смеси в газопроводах сероводородсодержащего газа;

- разработана технолои-ы применения ингибиторных композиции для комплексной защиты газопромыслового оборудования от солеотложения, коррозии и гидратообразования;

- обоснована возможность применения расчетной методики для оценки эффективности работы газопромыслового сепарационного оборудования при реальных технологичеих условиях эксплуатации;

- разработаны технологические схемы сбора и подготовки сероводородсодержащего газа для разных этапов разработки месторождения.

Опытно - промышленные испытания и промышленное внедрение разработок проводилось на объектах Оренбургского газо -химического комплекса.

1. Разработана и реализована в промышленном масштабе технология приготовления комплексного ингибитора солеотложения, коррозии и гидратообразования.

2. Внедрены и применяются в настоящее время более эффективные комплексные ингибиторы с предложенной композицией.

3. На основании результатов исследований установлены научно - обоснованные дифференцированные нормы расхода ингибитора гидратообразования (метанола) для разных УКПГ,что дает значительный экономический эффект.

4. Внедрена усовершенствованная система впрыска ингибиторов коррозии для повышения эффективности защиты газопромыслового оборудования.

5. Проведена реконструкция большей части установленного . на УКПГ сепарационного оборудования, которая позволила существенно улучшить качество обработанного газа и подтверждает высокий технический уровень разработки.

6. Проведена опытно-промышленная эксплуатация УКПГ и получены положительные результаты при реализации новой технологии с применением гликолевой осушки газа.

7. На УКПГ-1,2,3,6,7,8 внедрены технологические схемы с раздельной подготовкой к транспорту продукции скважин в зависимости от характеристики их работы и состава добываемого сырья, что положительно отражается на показателях по добыче газа и условиях работы газотранспортной системы.

Фактический экономический эффект от внедрения разработок составил 1 218 тыс. руб. (в ценах 1990 г.).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались:

- на 5-ой научно-технической конференции "Молодые ученые и специалисты - научно-техническому прогрессу в газовой промышленности", ЮжНИИГипрогаз, г.Донецк, 1986г.;

на семинаре "Состояние и перспективы повышения конденсатоотдачи при разработке газовых,

газоконденсатных и газоконденсатнонефтяных

месторождений" (Научно-техническое общество нефтяной и газовой промышленности им. ак. И.М. Губкина), г.Москва, 1987г.;

- на 22-ой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИ природных газов) , г. Москва,. 1988г.;

- на 11-ой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Проблемы охраны' окружающей среды при обустройстве и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений в северных условиях"(Коми областное правление НИО нефтяной и газовой промышленности им. ак. И.М. Губкина), г.Ухта, 1989г.

Автор имеет 25 опубликованных работ по теме диссертации. Диссертационная работа является результатом многочисленных исследований, выполненных автором на Оренбургском ГКМ.

Автор на протяжении ряда лет работал под научным руководством к.т.н. Р.И.Вяхирева, академика РАН А.И.Гриценко, проф. г.р.гуревича, д.т.н. Э.Г.Синайского, к.т.н. Е.Н.Туревского, к.т.н. А.Г.Бурмистрова, к.т.н. Хазанджиева С.М. и др., которые способствовали формированию области научного поиска и методологии прбводимых им исследований.

1. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТАНОЛА ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ /7,16,18,25/

Помимо присутствия сероводорода (до 5% об.), особенность эксплуатации Оренбургского ГКМ обусловлена аномально низкой температурой газа в пластовых,:- условиях (28...32°С). Это обстоятельство вызывает необходимость в применении метанола для предупреждения гидратообразования во всей системе сбора и подготовки газа, начиная со ствола скважин. , '

Для выработки требований к технологии подготовки сероводородосодержащего газа к транспортировке на завершающей стадии эксплуатации месторождения необходимо располагать достоверными данными по количеству и составу растворенной в газе водометанольной смеси, а■также по условиям конденсации водной фазы.

Автором проведены промысловые исследования фазового распределения метанола, и на основании полученных результатов выявлена наиболее приемлемая для проведения практических целей расчетная методика /7/. Отработанная процедура отбора проб газа для анализа явилась основой для разработки стандарта предприятия по данному вопросу /16/.

Исследования в этом направлении позволили выявить эффект, объясняющий причину формирования в низкотемпературных сепараторах УКПГ водометанольного раствора (BMP) с более высокой концентрацией метанола, чем это требуется для предупреждения гидратообразования. Разработанная расчетная методика дает возможность прогнозировать изменение содержания воды и метанола в газовой фазе, а также условия конденсации BMP в газопроводах от УКПГ до ГПЗ на весь период разработки месторождения /18,25/.

С увеличением выноса, пластовой воды из скважин ухудшаются условия работы установок регенерации метанола, вследствие чего снижается концентрация регенерированного метанола и увеличиваются его потери с кубовой жидкостью.

Для устранения указанных последствий водопроявления скважин автором предложено осуществлять процесс в две ступени /25/. Первая ступень предназначена для уменьшения потерь метанола с кубовой жидкостью. Определены оптимальные режимы работы колонны регенерации первой ступени, концентрация метанола в которой повышается с 5...15% до 50...60% мае. Вторая ступень регенерации обеспечивает получение высококонцентрированного метанола в BMF и ведется в обычном режиме.

Опытно-промышленные испытания показали, что разработанная технология позволяет практически полностью извлекать метанол из низкоконцентрированного BMP, повысить качество регенерации и снизить содержание этого реагента в кубовой жидкости до 0,05...0,008% об.

С целью экономии метанола автором предложен способ дискретной закачки этого антигидратного реагента в скважины с учетом гидравлической характеристики газожидкостного потока. Проведенные на скважинах 442, 437 и 738 Оренбургского ГКМ опытно - промышленные испытания разработанного способа показали возможность широкого применения дискретной подачи ингибитора, что дает значительную экономию метанола и обеспечивает устойчивый безгидратный режим работы скважин.

Рассмотрена возможность снижения безвозвратных потерь антигидратного реагента путем изыскания технических решений по улавливанию метанола, поступающего с газом на Оренбургский ГПЗ /25/. Результаты проведенной работы свидетельствуют о целесообразности организации процесса извлечения метанола из насыщенного раствора диэтаноламина (ДЭА), направляемого в десорбер. • Для этой цели между теплообменником и десорбером устанавливается дополнительная емкость для отделения газовой фазы от раствора ДЭА. При температуре процесса в емкости 90...95"С метанол переходит в паровую фазу и затем при охлаждении улавливается, а раствор ДЭА по существующей схеме поступает на десорбцию.

Проведенный комплекс исследований обеспечивает научно-обоснованное расходование метанола, позволил повысить технический уровень использования метанола и устранить неоправданные его потери.

2. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И УДАЛЕНИЮ СОЛЕОТЛОЖЕНИЙ В СКВАЖИНАХ И КОММУНИКАЦИЯХ НА ОГКМ /11,15,24/

Первоначально на Оренбургском ГКМ в процессах добычи и подготовки газа к транспортировке применялся комплексный ингибитор гидратообразования и коррозии (КИГИК). В качестве антигидратного реагента тогда и до сих пор используется метанол, который одновременно выполняет функцию носителя ингибитора коррозии.

В процессе эксплуатации месторождения по всему тракту движения газожидкостного потока от забоя скважин до УКПГ постепенно стало происходить образование плотных осадков, состоящих из солей жесткости (в основном карбонатов и сульфатов кальция). Солеотложение обусловлено прежде всего присутствием в продукции скважин

высокоминерализованной пластовой воды. Этому процессу способствует смешение метанола с пластовой водой, изменение термобарических условий и гидродинамика газожидкостного потока, а также несовместимость пластовых и конденсационных вод.

Удаление осадков минеральных солей, обладающих высокой механической прочностью, связано со значительными эксплуатационными затратами и простоем оборудования. Кроме того, под слоем образовавшегося осадка усиливаются процессы коррозии. Поскольку ингибитор гидратообразования и коррозии данную проблему не решают, возникла необходимость в разработке комплексного ингибитора гидратообразования, коррозии и солеотложения.

Сущность разработки, выполненой автором, заключается в введении в состав комплексного ингибитора гидратообразования и коррозии (КИГИК) ингибитора солеотложения: нитрилотриметилфосфоновой кислоты(НТФ) /24/.

Автором проведены лабораторные и опытно-промышленные испытания нового комплексного ингибитора.

Применение новой композиции комплексного ингибитора позволяет увеличить межремонтный срок работы скважин и колонн регенерации метанола в четыре раза.

Дальнейшие исследования в этом направлении позволили выявить два других эффективных ингибитора солеотложений на основе аминометиленфосфонатов: ДПФ-1 и ПАФ-13 /11/.

Указанные ингибиторы хорошо растворяются в воде, кислотах и щелочах, и не растворяются в углеводородных жидкостях. Как показали исследования, НТФ, ДПФ-1 и ПАФ-13 химически устойчивы при термобарических условиях работы защищаемых объектов, совместимы с применяемыми ингибиторами коррозии и не снижают их эффективности, а также не вносят осложнений в заводскую переработку газа.

Для применения новых композиций в промышленном масштабе разработана и реализована схема приготовления и закачки комплексного ингибитора.

Использование разработки на восьми УКПГ Оренбургского ГКМ (УКПГ-1,2,3,6,7,8,9,12) показало хороший защитный эффект: интенсивность отложения солей снизилась в 4... 5 раз.

Результаты углубленных исследований автора по вопросам предупреждения и ликвидации солеотложений в газопромысловом оборудовании приведены в работе /15/. Установлено, что для условий Оренбургского ГКМ оптимальная концентрация ингибиторов солеотложений НТФ, ДПФ-1 и ПАФ-13 составляет 20г на 1м3 попутно добываемой пластовой воды. Кроме того, указанные ингибиторы являются пассиваторами, тормозящими как общую коррозию, так и охрупчивание сталей. Использовании указанных ингибиторов совместно с ингибиторами коррозии.на основе пиридиновых соединений (в частности, с широко применяемым И-25-Д) снижает степень охрупчивания металлов. Защитный эффект

достигает 94___97%. При режиме постоянной дозированной

подаче ингибиторов солеотложения в затрубное пространство скважин эффективность их применения обусловлена в основном технологией приготовления. Установлено, что поддержание оптимальных концентраций ингибиторов осложняется главным образом из-за необходимости обеспечения требуемых концентраций ингибиторов, другого

назначения, в первую очередь антигидратного реагента метанола.

Разработаны композиции и технология применения смесей с включением ингибиторов солеотложения для удалении осадков гипса при химической обработке скважин. Проведение этой операции, как показали результаты исследований, наиболее эффективно на ранней стадии процесса формирования гипсовых отложений.

3.СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ИНГИБИТОРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБОРУДОВАНИЯ'И ГАЗОПРОВОДОВ НА ОГКМ ОТ КОРРОЗИИ /1,2,3,6,8,9,10,13,17,22/

Системы добычи, сбора и подготовки газа с самого начала разработки ОГКМ эксплуатируются в присутствии коррозионно - активной водной фазы, и поэтому роль ингибиторной защиты и коррозионного контроля для обеспечения надежной и безопасной работы указанных систем трудно переоценить. Анализу эффективности применяемых на ОГКМ средств коррозионного контроля посвящена работа /9/ Наиболее остро проблема повышения действенности ингибиторной защиты встала после 1989 г., когда впервые было обнаружено расслоение металла основного технологического оборудования УКПГ (трехфазных разделителей и газосепараторов). Коррозионному поражению металла оказались подвержены в основном верхние (купольные) части аппаратов. В последующие годы по ^той причине произведена замена большей части парка сепараторов на ОГКМ, что потребовало коренным образом повысить эффективность проводимых антикоррозионных мероприятий.

Автором в работах /1,2/ проанализированы результаты и обобщен опыт проведения комплексной экспертизы по оценке коррозионного состояния и условий безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов на Оренбургском ГКМ. Результаты анализа положены в основу для выработки оптимального варианта технологии подготовки и транспортировки сероводородсодержащего газа на последующий период эксплуатации месторождения ■ /3/.

По разработанной автором технологии дополнительная защита оборудования ОГКМ осуществляется путем периодического распыления ингибитора коррозии внутри аппарата с помощью форсунок. Это обеспечивает восстановление защитной пленки ингибитора без остановки и каких-либо изменений в режиме работы технологических линий УКПГ. Результаты экспериментальных исследований, посвященных поиску рациональной системы ингибирования на основе данного технического решения приведены в работах /8,17/. Установлено, что наиболее эффективная защита металла оборудования достигается при следующих условиях:

- расстояние от форсунки до обечайки аппарата 0,3...0,5 м;

- диаметр сопла форсунки 0,6...1,2 мм;

- перепад давления на форсунке 1...3 МПа;

- расстояние между точками удара струй о внутреннюю поверхность аппарата не более 0,8...1 м.

На основании результатов исследований сконструирована и испытана в промышленных условиях система впрыска для ингибирования сепарационного оборудования ОГКМ /6,10/. Полученные данные свидетельствуют о высокой эффективности способа и целесообразности широкомасштабного применения новой технологии.

В процессе эксплуатации ОГКМ принципиальное изменение коррозионной ситуации при снижении пластового давления имеет место в соединительных газопроводах от УКПГ до газоперерабатывающего завода. Это обусловлено постепенным увеличением влагосодержания транспортируемого газа, следствием чего является выпадение коррозионно-активной водной фазы.На основании проведенных автором исследований /1,3,13,18,22/ выявлены наиболее уязвимые с точки зрения защиты от коррозии участки газотранспортной системы, а именно: газопроводы от УКПГ до ДКС. Прогнозные технологические параметры работы газопроводов определены на ЭВМ с использованием "Комплексной программы расчета схем промысловой обработки газа" с учетом динамики добычи и изменения давления газа, сезонных колебаний температуры

грунта, а также характеристик сепарационного, теплообменного и компрессорного оборудования /3,13,23/.

При транспортировке газа в насыщенном водой и тяжелыми углеводородами состоянии периодическое (с помощью поршней) нанесение пленки ингибитора на внутреннюю поверхность труб, положительно

зарекомендовавшее себя в условиях работы "сухих" газопроводов, малоэффективно. Это объясняется тем, что ингибитор смывается конденсирующимися фазами и защищаемый от коррозии металл трубы оголяется. Для предотвращения указанного негативного явления автором разработана технология аэрозольного ингибирования, которая включает в себя использование перепада давления на участках газопроводов диаметром Д,250 и Ду400 длиной 40...80 м и обеспечивает вынос частиц ингибитора с максимальным диаметром (12...15 ' мкм). Неразбавленный ингибитор (концентрация 100%) в количестве 4...5 л/час. постоянно закачивается в поток газа /13/.

Разработанная технология ингибирования особенно актуальна в настоящий период эксплуатации ОГКМ, так как не имеет реальной альтернативы, а условия начала конденсации воды и углеводородов в транспортируемом сероводородсодержащем газе приближаются к условиям работы газопроводов от ДКС до Оренбургского ГПЗ.

4.ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ГАЗОСЕПАРАТОРОВ С УЧЕТОМ ИЗМЕНЯЮЩИХСЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ /4,5,18,20,21/

Автором разработана комплексная система индикации и методика проведения замеров механического уноса капельной жидкости из газопромысловых сепараторов /5/.

Система позволяет не только фиксировать, но и количественно оценить механический унос жидкости, т.е. дает возможность определить эффективность работы сепараторов.

На основании проведенных исследований автором сделана оценка влияния уноса на температуру точки росы обработанного газа /18.22/. Установлено, в частности, что

вследствие применения на ОГКМ антигидратного реагента (метанола) повышение температуры точки росы по водной фазе из-за капельного уноса в реальном диапазоне параметров работы сепараторов составляет менее 1°С. Этот вывод важен в первую очередь для характеристики коррозионной ситуации в наиболее уязвимом участке газотранспортной системы на Оренбургском ГКМ, а именно -в газопроводах неочищенного газа от УКПГ до газоперерабатывающего завода.

Наряду с экспериментальными исследованиями эффективности сепарации, автор использовал расчетную методику, разработанную для моделирования этого процесса применительно к реальным технологическим условиям. В соответствии со схемой расчета для известной конструкции сепаратора последовательно определяются эффективность работы осадительной и каплеуловительной секции, а затем и всего аппарата в целом. Благодаря комплексному подходу к решению задачи повышения эффективности сепарации внесены научно - обоснованные изменения в конструкцию установленного оборудования и подтверждена адекватность разработанной математической модели реальному процессу.

На основании проведенных исследований получены зависимости, характеризующие эффективность работы газосепараторов на Оренбургском ГКМ в широком диапазоне изменения расхода газа и технологических параметров эксплуатации.

Установлено, например, что для сепараторов первой ступени УКПГ при проектном расходе газа 4,32 млн м3/сут. эффективность сепарации 0,9 и выше обеспечивается при давлении не ниже 5 МПа. Для сепараторов вторй ступени при снижении давления до 4 МПа и ниже производительность не должна превышать 3,5 млн м1 газа в сутки. В противном случае механический унос жидкости превышает установленный по проекту (1г на м3 газа).

На основании результатов исследований автором определены сроки реконструкции сепараторов первой ступени УКПГ, а также технологические параметры работы сепараторов второй ступени /20/.

Продолжение исследований в этом направлении показало, что наиболее рациональная схема реконструкции импортных

низкотемпературных сепараторов 1-ой и 2-ой очередей поставки реализуется с применением отечественной разработки (с использованием коагулятора аэрозоля и сетчатой насадки) /4/.При этом высокая эффективность сепарации (унос жидкости с газом не превышает 0,02 :м3/м3) достигается при производительности до 210 тыс. м3 газа в час.

Для сепараторов 3-ей очереди поставки применение указанной разработки не обеспечивает высокоэффективной эчистки газа при проектной производительности 167 тыс. 43/час. На основании результатов проведенных исследований модернизация этих аппаратов осуществлена с использованием дентробежных прямоточных элементов с рециркуляцией газа. 3 проектном диапазоне рабочих параметров при производительности до 170 тыс.м3/час реконструированные сепараторы 3-ей очереди обеспечивают эффективность эчистки газа не ниже 99,5%, причем унос жидкости не превышает 0,2 см3/м3.

При модернизации сепараторов 1-ой и 2-ой очередей поставок на основании выполненных автором научно-исследовательских работ внесены следующие изменения и пополнения в конструкцию:

- исключены узлы, способствующие повышению гидравлического сопротивления на входном участке в аппарат;

- увеличена свободная зона для сепарации и распределения газа перед сеткой;

- установлены специальные дополнительные элементы для предварительного отделения жидкости и коагуляции

. мелкодисперсного аэрозоля;

- применена новая конструкция сетчатых пакетов для повышения производительности и эффективности работы сепараторов.

Эксплуатационные показатели работы модернизированных сепараторов тщательно проверены при проведении тромьшленных испытаний на УКПГ-2,9,14. Положительные результаты получены как при повышенных значениях давления :аза (6,8...7 МПа), так и при пониженных (3,8...4 МПа).

Итогом этой части работы автора явилось проведение масштабной модернизации сепарационного оборудования на Оренбургском ГКМ и получение значительного экономического эффекта.

5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СБОРА И ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН В ПЕРИОД ПАДАЮЩЕЙ ДОБЫЧИ ГАЗА /2,3,12,14,16,18,19,22,23/

В соответствии с проектными решениями подготовка газа к транспортировке в начальный период эксплуатации Оренбургского ГКМ осуществлялась по методу низкотемпературной сепарации (НТС). В дальнейшем, вследствие падения пластового давления, достижение требуемых кондиций газа по методу НТС становится невозможным, что приводит к конденсации и выпадению в газопроводах жидкой углеводородной и водной фазы. В результате в газотранспортной системе складываются неблагоприятные условия, обусловленные, в первую очередь, ухудшением коррозионной ситуации в газопроводах сероводородсодержащего газа 121. Для исправления этого положения требуется реализация дополнительных мероприятий, связанных со значительными капитальными и эксплуатационными затратами.

Проектными решениями на период исчерпания запаса пластового давления предусматривался нагрев газа после УКПГ до температуры, обеспечивающей однофазную его транспортировку до дожимной компрессорной станций (ДКС). В газопроводах от ДКС до ОГПЗ выполнение данного условия, согласно проекту обустройства, должно обеспечиваться путем гликолевой осушки газа на централизованных установках. В результате исследований, посвященных поиску рациональной технологии подготовки сероводородсодержащего газа к транспортировке, автором разработана децентрализованная схема осушки, которая реализуется непосредственно на УКПГ /23/.

Для этой цели в сепараторе второй ступени УКПГ на специальной опорной решетке устанавливается насадка

«сотой 600 мм из керамических колец Рашига 50x50x3 мм. [ри подаче диэтиленгликоля (ДЭГ) на орошение в ■становленную секцию аппарат выполняет функцию абсорбера-:епаратора, поскольку при контакте газа с раствором ДЭГа ! слое затопленной насадки наряду с сепарацией >дновременно достигается эффективная осушка газа.

Результаты опытно-промышленных испытаний на УКПГ-9 )ренбургского ГКМ подтвердили эффективность разработки и юзможность обеспечения требуемых кондиций

транспортируемого газа без дополнительной обработки.

Технология промысловой подготовки с использованием 1бсорбера-сепаратора поволяет обойтись без печей огневого юдогрева газа на УКПГ и абсорбера гликолевой осушки.

Учитывая продолжительность завершающей стадии >азработки месторождения, автором разработана система :бора для условий ОГКМ, сочетающую в себе первоначальную сонцепцию децентрализованной подготовки газа (на УКПГ), и вдею использования в качестве головных сооружений зборудование, установленное на ДКС /12/. В соответствии с разработкой первая ступень ДКС - индивидуальная, и троцесс осуществляется непосредственно на УКПГ. Вторая ступень реализуется на головной ДКС, которая предназначена для компримирования газа с нескольких УКПГ. Делесообразность применения индивидуальных ДКС эбусловлена наличием в эксплуатационном фонде газоконденсатных и нефтяных скважин, не обеспечивающих зыноса жидкости, а также возможностью продлить срок работы газопроводов от УКПГ до головной ДКС с соблюдением требований по качеству транспортируемого газа.

Вопросы совершенствования системы сбора и подготовки газа к транспортировке неразрывно связаны с оценкой условий фазового равновесия в природных гетерогенных смесях.

Исследованию и прогнозированию изменения показателей качества газа, а также обоснованию оптимальной схемы обустройства ОГКМ в зависимости от стадии разработки посвящены работы /1,2,3,14,16,18,19,22/.

Автором выполнен комплекс научно-исследовательских работ по Обоснованию возможности продления периода работы газопроводов до ОГПЗ с соблюдением требований по качеству

газа с помощью технологического оборудования установленного на ДКС. Подробный анализ возможны, вариантов 'технологии подготовки и транспортировк: неочищенного газа на ОГКМ приведен в публикация: /3,22,23/.

Полученные результаты свидетельствуют I целесообразности использования для этой цели аппарато: воздушного охлаждения газа, что позволяет отодвинут; срок ввода централизованной установки гликолевой осупю газа.

Детальное изучение условий фазового равновесия дл; системы "газ - вода - метанол" позволило автору сделат] ряд важных практических выводов, касающихся, в частности аргументированному обоснованию требований к качеству транспортируемого сероводородсодержащего газа /18/.

Как показали результаты исследований, применен!« метанола на ОГКМ, помимо уменьшения влагосодержания способствует при вводе ДКС снижению температуры точк! росы компримированиого газа по сравнению с системой "газ-вода". Наряду с .'другими выявленными особенностями, обусловленными использованием метанола для предупреждение гидратообразования, автором сделан прогно:

количественного изменения относительного влагосодержать газа в системах сбора и транспортировки газа дл5 последующего периода эксплуатации месторождения.

На основании полученных данных обоснован срок вводе централизованных установок гликолевой осушки газа (на два года позже по сравнению с проектом) без ухудшения коррозионной ситуации в газопроводах сероводородсодержащего газа от ДКС до ГПЗ /13,14,18/.

ВЫВОДЫ

1. Проведено исследование условий фазового равновесия метанола при промысловой обработке газа и уточнена методика определения оптимального расхода антигидратного реагента.

2. Усовершенствован процесс регенерации метанола и предложена технология его дискретной закачки в

скважины, что сокращает потери и повышает технический уровень использования ингибитора. . Разработан состав комплексного ингибитора гидратообразования, коррозии и солеотложения. Применение новой композиции на восьми УКПГ Оренбургского ГКМ позволило в 4... 5 раз уменьшить солеотложение в промысловом оборудовании. . Разработана технология защиты сепарационного оборудования от коррозии путем периодического распыления ингибитора внутри аппаратов с помощью форсунок. Результаты испытаний свидетельствуют о высокой'эффективности данного антикоррозионного мероприятия. ;

. Предложена технология защиты трубопроводов сероводородсодержащего газа с применением аэрозольного ингибирования, устраняющая недостатки применяемого способа периодического нанесения защитной пленки с помощью поршней. 1

. Исследована эффективность работы газосепараторов на Оренбургском ГКМ и установлена адекватность принятой математической модели реальному процессу. На 1 основании полученных результатов проведена масштабная реконструкция сепарационного оборудования, что позволило повысить качество обработанного газа и дало значительный, экономический эффект. . Разработана и испытана в промышленных условиях

технология промысловой обработки газа на УКПГ путем гликолевой осушки в абсорбере - сепараторе. Результаты испытаний свидетельствуют о возможности обеспечения требуемых кондиций газа без дополнительной обработки. . На основании анализа данных по техническому состоянию газопроводов выработаны предложения по выбору оптимального варианта схемы сбора и транспортировки сероводородсодержащего газа в последующий период эксплуатации Оренбургского ГКМ.

Экономический эффект от внедрения результатов работы оставил более 1 200 тыс.руб. (в ценах 1990г.)

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ СОИСКАТЕЛЯ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гафаров H.A.» Киченко Б.В., Варивода Ю.В., Бурмистров

А.Г. Предварительная оценка текущего коррозионного состояния соединительных трубопроводов Ду 700 УКПГ-ГПЗ Оренбургского ГКМ на примере трубопровода УКПГ-б - 0ГПЗ //НТЖ "Защита от коррозия и охрана окружающей среды", М.: ВНШОЭНГ, 1994, N6, с. 2-8.

2. Гафаров H.A., Митрофанов A.B., Нургалиев Д.М. и др. Опыт комплексной экспертизы диагностических проектов, технологических параметров и технического состояния объектов ДП "Оренбурггазпром" II Пятая юбилейная международная деловая встреча "Диагностика-95" (доклады и сообщения), т.1, Диагностика трубопроводов, ИРЦ Газпром - 1995, с. 44-49.

3. Гафаров H.A. Повышение надежности работы системы промысловой подготовки и транспортировки сероводородосодержашего газа на Оренбургском ГКМ // ИРЦ Газпром, Обз. информ., Сер. Транспорт и подземное хранение газа.:- 1995., с.46.

4. Гафаров H.A., Синайский Э.Г.,Гуревич Г.Е. и др. Оценк< эффективности работы сепарационного оборудования на ОГКМ //Газовая промышленность, 1989, N9, с.38-39

5. Система индикации механического уноса капельной жидкости / Иванов В.В., Гафаров H.A. // Иформ. лист.. Оренбургский межотраслевой территориальный центр научно - технической информации и пропаганды, Оренбург, 1985, 2с.

6. Гафаров H.A., Ходырев А.И., Пастухов С.В. Ингибирование сепарационного оборудования Оренбургского ГПУ //Газовая промышленность, 1995, N7, с.13-15.

7. Сперанский Б.В., Бурмистров А.Г., Гафаров H.A. Содержание метанола в газовой фазе в условиях промысловой обработки газа //Экспресс-информ., сер. Подготовка, переработка и использование газа,

М.,ВНИИЭгазпром, 1986, вып.З, с.1-3.

8. Гафаров H.A., Ходырев А.И. Экспериментальные исследования по определению рациональной системы

впрыска для ингибирования горизонтальных аппаратов -М.: ВНИИОЭНГ: НТЖ "Защита от коррозии и охрана окружающей среды". 1995, N4, с.9-11

I. Гафаров H.A., Павловский Б.Р. Коррозионный контроль на газовых промыслах.- М.: ИРЦ Газпром: Четвертая деловая международная встреча "Диагностика-94", 1994, с. 75-82.

.0. Гафаров H.A., Пастухов C.B., Савонин C.B., Ходырев А.И. Промышленные испытания по ингибированию горизонтальных сепараторов с помощью различных форсунок.-М.:ВНИИОЭНГ: НТЖ "Защита от коррозии и охрана окружающей среды". 1995, N6, с. 5-8.

.1. Ахметов В.Н., Хадыкин В.Г., Гафаров H.A. и др. Опыт борьбы с отложением неорганических солей в газопромысловом оборудовании ОГКМ //Совершенствование технологических процессов подготовки природного газа. Сб. научн. тр. Всесоюзн. научно-исслед. инст. по подг. к трансп-ке и перераб. прир. газа, Баку, 1986, с.71-76

.2. Гафаров H.A., Постолов Б.М., Донсков К.В. Усовершенствованная схема сбора и подготовки продукции скважин на весь период разработки ОГКМ //-М., 1986. - Депон. во ВНИИЭГазпроме

.3. Мелков A.C., Легезин Н.Е., Гафаров H.A., Кригман Л.Е. Технология подготовки газа на Оренбургском газоконденсатном месторождении в компрессорный период эксплуатации месторождения //В кн.: Особенности освоения месторождений Прикаспийской впадины, М., ВНИИГАЗ, 1986, с. 127-132.

.4. Щербина В.Е., Аверьянов В.Е., Гафаров H.A., Плюснин С.П. "Прогнозирование качества газа и конденсата" //Информ. лист., Оренбургский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, Оренбург, 1987, 2 с.

,5. Ахметов В.Н., Гриценко А.И., Гафаров H.A. Методы борьбы с солеотложениями в процессе добычи и подготовки газа на Оренбургском месторождении //Обз. информ. Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений, вып. 2, М., ВНИИЭгазпром, 1987, 44 с.

16. Щербина В. Е., Аверьянов В.В., Гафаров H.A., Плюснга-С.Н. "Отбор проб отсепарированного газа и нестабильного конденсата в смесях с нефтью" //Информ лист., Оренбургский межотраслевой территориальный центр научно- технической информации и пропаганды, Оренбург, 1988, 2 с.

17. Ходырев А.И., Гафаров H.A. Экспериментальные исследования по оптимизации технологии ингибирования аппаратов с применением струйных форсунок. - М.: ВНИИОЭНГ: НТЖ "Защита от коррозии и охрана окружающе среды". 1995, N5, с. 6-9.

18. Сперанский Б.В., Бурмистров А.Г., Истомин В.А., Щугорев'В.В., Гафаров H.A., ПостолРв Б.М. Совершенствование систем сбора сероводородосодержащи газов на заключительной стадии эксплуатации ' месторождений //Обз. информ. Сер. Подготовка и переработка газа и газового конденсата, вып. 10, М., ВНИИЭГазпром, 1988, 39 с.

19. Стандарт предприятия "Положение по качеству газа и конденсата" /Щёрбина В.Е., Аверьянов В.Е., Гафаров H.A. //Оренбургским межотраслевой территориальный центр научно - технической информации и пропаганды, Оренбург, 1988, 2 с.

20. Толстов В.А., Гафаров H.A., Борисов Л.Е. и др. Повышение качества подготовки газа на ОГКМ //Газовая промышленность, 1989, N4 - с. 40-42.

21. Гафаров H.A., Назарова Т.Г. Доклад "Дополнительное извлечение конденсата из газовой смеси на дожимной компрессорной станции" //Тез. доклада. 11-ой научно-технической конференции молодых ученых и специалистов: "Проблемы охраны окружающей среды при обустройстве и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений в северных условиях", Ухта, (21-25 сентября),1989 - с.24.

22. Киченко-Б.В., Бурмистров А.Г., Варивода Ю.В., ГафаровН.А. Анализ возможных вариантов транспорта неочищенного кислого газа от УКПГ до ГПЗ на Оренбургском ГКМ в целях выбора наиболее безопаснэп в- коррозионном отношении //НТЖ "Защита от коррозии i

охрана окружающей среды*. М., ВНИИОЭНГ', 1994, N5, с. 2-8. • •

23. Бахшиян Д.Ц., Туревский Э.Н., Мелков A.C., Гафаров H.A. и др. Промышленные испытания абсорбера-сепаратора на Оренбургском промысле //Экспресс -информ., Сер. Транспорт, переработка и использование газа в народном хозяйстве, М.:ВНШЭГазпром, 1984, вып.1, с. 6-9. >

24. Воробьева B.C., Кригман JI.E., Гафаров H.A. Комплексная защита оборудования газового промысла от гидратообразования, солеотложения и внутренней коррозии //Рефер. информ.,Сер. Коррозия и защита скважин, трубопроводов, оборудования и морских1 сооружений в газовой промышленности, М.:ВНИИЭгазпром, 1983, вып.6, с.6-7.

25. Ахметов В.Н., Поляков H.A.,Исмагилов Ф.Р., Гафаров H.A. и др. Повышение эффективности использования метанола при предотвращении гидратообразования на Оренбургском ГКМ //Экспресс-информ., Сер. Подготовка, переработка и использование газа,М., ВНИИЭгазпром, 1986, вып.9, с.1-4.

Соискатель H.A. Гафаров