Низкотемпературная сепарация

Одним из основных методов подготовки природного газа является низкотемпературная сепарация (НТС), сущность которой состоит в полу­чении низких температур при расширении газа. Применяется на месторож­дениях с высоким пластовым давление (16-20 и более МПа), при содержа­нии конденсата в газе до 100 г/м³. Допускается содержание сероводорода. НТС с впрыском в поток газа гликоля обеспечивает получение точки росы газа по воде от - 25°С до - 60°С.

В простейшей схеме НТС в качестве редукционного органа использу­ют насадки постоянного сечения - штуцеры. В процессе дросселирования газа в штуцере (снижение давления газа при постоянной энтальпии) тем­пература газа снижается на 2-4°С на 1 МПа снижения давления. В расчетах принимают среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона, равное 3°С на 1 МПа.

Охлаждают продукцию скважин для того, чтобы сконденсировались тяжелые углеводороды (конденсат), пары воды. После перехода конденсата и воды в жидкое состояние газожидкостную смесь сепарируют, отделяя жидкость от газа. При сепарации от газа отделяются также механические (твердые) примеси и вводимые в поток ингибиторы коррозии и гидратообразования.

Таким образом, назначение НТС - извлечение конденсата, осушка и очистка газа от механических примесей. НТС обеспечивает подачу конди­ционного газа в магистральный газопровод и добычу нестабильного кон­денсата.

Рис. 27. Технологическая схема НТС с использованием

эффекта Джоуля-Томсона для отдельной скважины

1 - добывающая скважина; 2 - манифольд, 3 - шлейф; 4 - каплеотбойник; 5 - теплообменник; 6 - штуцер; 7 - низкотемпературный сепаратор; 8 - конденсатосборник.

Газ, выходящий из скважины, движется по шлейфу в каплеотбойник жидкости и твердой фазы 4, отделяется в нем от капель жидкости и твер­дых частиц, поступает в теплообменник 5, предварительно охлаждается в нем встречным потоком холодного газа от t, до t₂, проходит редуцирование в редукционном аппарате 6, охлаждается до заданной температуры t_c при давлении максимальной конденсации Р_с, отделяется от жидкости и твердой фазы в нем, частично или полностью проходит теплообменник 5, нагрева­ется за счет теплоты потока газа, идущего из скважины, от t₃ до t4 и далее поступает на промысловый газосборный пункт (ПГСП), Там он окончательно доводится до товарных кондиций, его измеряют и распределяют по потребителям. Отделившийся нестабильный конденсат направляют на ПГСП, где его стабилизируют и замеряют количество.

НТС - процесс однократной конденсации и разделения газа и жидко­сти, несовершенный технологический процесс. Даже при весьма низких температурах сепарации (до - 40°С) он не обеспечивает полного извлече­ния жидких углеводородов, но позволяет использовать пластовое давление для получения холода.

Требования, предъявляемые к нефти.

По степени подготовки нефть разделяют на группы1-3

Если по одному из показателей нефть относиться к группе с меньшим номером, а по другому с большим, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.

Наименование показателя

Норма для нефти

Содержание воды, %, не более	0,5
Солей, мг/дм3, не более
Мех. примесей, %, не более	0,05	0,05	0,05
Давление насыщенных паров, кПА, не более	66,7	66,7	66,7
Содержание хлорорганических соединений, млн.-1 (ppm)	Не нормируется. Определение обязательно.

Требования, предъявляемые к воде в ППД.

К пластовым сточным водам, подлежащим закачке в продуктивные пласты, предъявляются следующие основные требования:

1- Стабильность химического состава закачиваемой воды

2- повышенная нефтевымывающая способность

3-вода не должна вызывать быстрого снижения приемистости нагнетательных скважин

4- не должна быть коррозионно активной

5-затраты на очистку и подготовку воды должны быть минимальными

Пригодность воды, подлежащей нагнетанию в пласт, обычно определяют в лабораторных условиях путем фильтрации ее через естественные керны. Вода считается пригодной, если проницаемость естественного керна остается постоянной.

Стабильность химического состава пластовой сточной воды.

Это значит, что в подготовленной для нагнетания воде при хранении и перекачке не должны образовываться твердые взвешенные частицы за счет химических реакций.

Повышенная нефтевымывающая способность. Закачиваемая в пласт вода должна обладать достаточной нефтевымывающей способностью, обеспечивающей при заводнении не менее 60% добычи от балансовых запасов нефти. На увеличение коэффициента нефтеотдачи продуктивных горизонтов при их заводнении существенно влияют ПАВ, которые содержаться в пластовой сточной воде. Вода, содержащая ПАВ, обладает низким поверхностным натяжением на границе с нефтью и значительно эффективнее смачивает породы продуктивных пластов, т.е. она более полно отмывает нефть, удерживаемую на поверхности поровых каналов под действием капиллярных и адгезионных сил. Значительная часть ПАВ, содержащихся в воде, адсорбируется на поверхности пород, поэтому добавку ПАВ к воде целесообразно применять при внутриконтурном заводнении пластов с небольшим содержанием воды, в результате чего концентрация ПАВ на поверхности капилляров увеличивается, что ведет к повышению нефтеотдачи.

Вода не должна вызывать быстрого снижения приемистости нагнетательных скважин. Для поддержания приемистости нагнетательных скважин на определенном уровне содержание механических примесей и количество нефти в пластовой сточной воде, заканчиваемой в продуктивные пласты, должно быть строго нормировано для каждого месторождения

Коррозия оборудования и трубопроводов при закачке пластовой сточной воды в пласт. Коррозия трубопроводов и оборудования системы заводнения наносит ежегодно огромный материальный ущерб нефтяной промышленности. Материальный ущерб от агрессивного действия пластовых сточных вод обуславливается не только потерей металла и авариями, но и снижением приемистости нагнетательных скважин при закачке в них вод с продуктами коррозии.

Затраты на очистку и подготовку воды должны быть минималь­ными. Ассигнования, направляемые на создание систем ППД, в общем объеме нефтепромыслового строительства с каждым годом растут и составляли: в 1965 г.—5,7%, в 1967 г. — 10,7%, в 1970 г. — 14%, в 1975 г. — 18%. Приблизительно третья часть этих ассигнований расходуется на сооружение установок подго­товки воды (УПВ), занимающих, как правило, большие площади и требующих больших расходов железобетона и металла.

Для месторождений, где 85% поверхности занято водой (Самот-лор и др.), исключительно важной является проблема сокраще­ния площади под УПВ. Опыт показывает [7, 14, 15], что самой эффективной очисткой пластовой сточной воды от капелек нефти и механических примесей является закрытая напорная установка подготовки воды.

Нормы качества сточной воды для закачки в продуктивные пласты

Вид коллектора	Допустимое содержание в воде, мг/л
нефти	мехпримесей	железа
Пористо-трещиноватый и трещиноватый
Слаботрещиноватый
Гранулярный			0,5