CC BY
79
УДК 622.276
Ю. Ф. Коротков, А. Ф. Садыков, Р. Х. Зиятдинов, А. В. Репина
СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ НА НЕФТЕПРОМЫСЛАХ
Ключевые слова: нефть, легкие углеводороды, нефтяная продукция, нефтегазосбор, вакуумная сепарация.
Рассмотрены способы уменьшения потерь легких углеводородов при транспортировке попутного нефтяного газа, нефти и пластовой воды. Отмечены преимущества методов сепарации нефтепродуктов с использованием вертикальных вакуумных сепараторов.
Keywords: oil production, impurity, separation, vacuum separation, light oil fractions.
Methods for diminish losses of light oil fractions in systems of transportation and separation oil, gas are considered. For example the advantages of vacuum vertical separators are shown.
Наиболее распространенной системой сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин является однотрубная схема [1-3]. Такая схема исключает строительство газосборных сетей в пределах нефтепромыслов, что уменьшает капитальные затраты и снижает потери газа и конденсата, позволяет на базе внедрения автоматизированных блочных установок и систем телемеханики проводить комплексную автоматизацию объектов добычи, сбора, подготовки и транспорта продукции нефтяных скважин. Однако при однотрубных схемах движения нефтяной продукции возможны значительные потери легких нефтяных фракций в концевой ступени сепарации, при очистке от нефтяных примесей газонасыщенной пластовой воды и в резервуарах товарного парка.
В промысловых условиях при сепарации нефти легкие углеводороды полностью не удаляются, поэтому при контактировании с атмосферным воздухом нефть будет иметь потерь легких углеводородов тем больше, чем больше их осталось в ней после сепарации.
В целях снижения потерь углеводородного газа и повышения защиты окружающей среды в системах нефтегазосбора предложены такие способы, как нагнетание вторичного газа в газосборную сеть с помощью специальных нагнетателей, монтируемых на индивидуальных или групповых установках, абсорбирование вторичного газа нефтяным орошением, обработка вторичных газов на малогабаритных газобензиновых установках с получением сжиженных газов и сухого отбензиненного газа, прямое эжекти-рование вторичного газа в газосборную сеть с помощью эжектора, установленного на потоке газа первой ступени сепарации и другие способы.
Установка нагнетателей на каждой индивидуальной или групповой установке требует больших капиталовложений, дополнительных затрат энергии, увеличения обслуживающего персонала.
Метод абсорбции вторичного газа нефтяным орошением непрактичен, так как малая растворимость газа в нефти дает незначительную производительность установки, а увеличение производительности связано с большим капиталовложением и сооружением громоздких абсорбционных колонн, увеличение эксплуатационных расходов на циркуляцию абсорбента и т.д.
Переработка вторичных газов на малогабаритных газобензиновых установках хотя и является удовлетворительным методом герметизации, тем не менее, применение на нефтепромыслах установок, имеющих большую массу и размеры, не может быть оправдано и не может окончательно решить про-блему.Отечественный и зарубежный опыт подтверждают, что решающим условием эффективного использования нефтяного газа является переработка его на крупных заводах, выпускающих целевые продукты.
В 60-х годах предлагалась герметизация всего пути прохождения продукции скважин от первичных сепараторов на промыслах до нефтеперерабатывающего завода, где могли бы осуществляться сбор и подготовка легких углеводородов. Этот путь требовал бы реконструкции всего тракта скважина-нефтеперерабатывающая установка, включая многочисленные резервуарные парки нефтесборных пунктов, головные и промежуточные станции и сырьевые парки нефтеперерабатывающих заводов, что связано с большими капитальными затратами. Сооружение комплекса установок по стабилизации нефти также не решило бы всех вопросов герметизации промыслов, где, по-прежнему, оставались очаги потерь от испарения в открытых сборных емкостях, так как потери легких углеводородов происходят на промыслах до установок стабилизации.
В настоящее время удаление из нефти легких углеводородов на концевых ступенях сепарации производится, главным образом, способом горячей сепарации. При таком способе поступающая в концевой сепаратор из дефлегматора обезвоженная и предварительно разгазированная нефть имеет температуру порядка 40 оС и остаточное пластовое давление, превышающее атмосферное давление. Для снижения давления в концевой ступени сепарации сепаратор устанавливают на стойке высотой 10 м, что усложняет обслуживание аппарата и не дает эффектного разгазирования нефти.
К более эффективным способам разгазирования нефти можно отнести вакуумную сепарацию. На рис.1 показан вакуумный сепаратор [4], в котором разгазирование протекает достаточно эффективно благодаря интенсивной турбулизации нефтяного потока с последующим дроблением жидкой фазы на мелкие капли и созданием разрежения в аппарате.
Рис.1 - Вакуумный сепаратор: 1 - емкость, 2 -вертикальная труба, 3 - патрубок выхода нефти, 4 - патрубок выхода легкой фазы, 5 - дефлектор, 6 - горизонтальная перегородка, 7 - сливная труба, 8 - отбойник, 9 - газоотводящий патрубок, 10
- насадка, 11 - ситчатая тарелка, 12 - козырек, 13
- винтовая лента, 14 - отверстие
Газонасыщенная жидкость под избыточным давлением поступает в вертикальную трубу аппарата снизу, в которой в результате снижения давления происходит интенсивное выделение из жидкости мелких пузырьков растворенного газа. Движение жидкости в вертикальной трубе по винтовой ленте приводит к вращению этой ленты и к вращению самого жидкостного потока. В результате интенсивной турбулизации жидкостного потока в вертикальной трубе процесс выделения из жидкости растворенного газа происходит достаточно интенсивно. Основная часть выделившихся из жидкости газовых пузырьков движется с жидкостью по винтовому каналу, образованному винтовой лентой и вертикальной трубой, а незначительная их часть уходит через отверстия в винтовой ленте вверх. Благодаря такому движению газожидкостного потока в вертикальной трубе образование пробок не происходит.
В щели, образованной между козырьком и верхней частью емкости, энергия давления вытекающей из вертикальной трубы жидкости преобразуется в скоростной напор. На выходе из этой щели жидкость растекается по стенке емкости сплошной пленкой, попадая на дефлектор и затем на горизонтальную перегородку. Выделяющийся из жидкости при этом газ заполняет пространство емкости над дефлектором и под ним над горизонтальной перегородкой. Поступившая на горизонтальную перегородку предварительно разгазированная жидкость проваливается в сливные трубы, в которых она рас-
падается на капли, сбрасываемые на отбойник. Такая гидродинамическая установка обеспечивает сильно развитую поверхностьмежфазного контакта и интенсивное выделение из жидкой фазы трудно-удаляемой части газа.
Проваливание жидкости с дефлектора на горизонтальную перегородку и с ней в сливные трубы ведет к подсосу газа из пространства над и под дефлектором, в результате чего над поверхностью стекающей в сливные трубы жидкости создается разрежение.
Выходящий из сливных труб капельный жидкостный поток ударяется об отбойник, чем обеспечивается интенсивное дробление капель и эффективное выделение из измельченных капель растворенного газа. С отбойника жидкая фаза попадает в карман, образованный отбойником и газоотводящим патрубком, и далее - в нижнюю часть емкости. Из емкости окончательно разгазированная жидкость выводится через патрубок 3 наружу аппарата.
Газ из пространства над отбойником и в газопроводе уходит через перфорации в ситчатой тарелке и слой насадки вверх. Отделяющиеся в насадке от газа мелкие капельки жидкости сливаются и сбрасываются вниз емкости. Газ выводится из емкости через патрубок выхода легкой фазы.
Перспективным способом снижения потерь углеводородов на промыслах считается герметизация систем сбора, подготовки и транспорта нефтяной продукции с помощью струйных аппаратов. Их использование позволяет решать такие задачи, как сбор вторичных газов с концевых ступеней сепарации, осушку газа от влаги и от тяжелых углеводородов, сбор неконденсированного газа и транспортировку его потребителю, сбор и транспортировку конденсата.
Снижение потерь легких углеводородов при испарении нефти в резервуарах можно добиться путем постановки на резервуарах крышек-понтонов, экранов, защитой от нагрева солнечными лучами и сбором продуктов испарения. Перечисленные способы борьбы с испарениями требуют в больших количествах и объемах специальных сложных устройств.
Литература
1. КоротковЮ.Ф. / Ю.Ф. Коротков, Е.Ю. Ермакова, О.В.Козулина, М.Г. Кузнецов, А.О.Панков//Вестник Казан. технол. ун-та. -2013. -№ 16. -С. 234-235
2. Кузнецова И.С. / И.С.Кузнецова, Е.Ю.Ермакова, О.В.Козулина, М.Г.Кузнецов // Вестник Казан. технол. ун-та. -2013. -№ 16. -С. 235-236
3. Ермакова Е.Ю. / Е.Ю.Ермакова, О.В.Козулина, М.Г.Кузнецов, В.А.Шоске //Вестник Казан. технол. унта. -2011. -№ 1
4. Авт. свид. СССР 1269806, 1986
© Ю. Ф. Коротков - к.т.н., доц. каф. «Оборудование пищевых производств» КНИТУ; А. Ф. Садыков - к.т.н., ген. дир. ОАО «Татниинефтемаш»; Р. Х. Зиятдинов - к.т.н., доц. каф, физики КНИТУ, А. В. Репина - к.т.н., доц. той же кафедры, nastia_repina@mail.ru.
© U. F. Korotkov, c.t.s., assoc. prof.of "Equipment of Food Production" KNRTU, A. F. Sadukov, c.t.s., g.d. OJSC, R. Kh. Ziatdinov, c.t.s., assoc. prof. of physics KNRTU, A. V. Repina, c.t.s., assoc. prof. of physics KNRTU, nastia_repina@mail.ru.
