Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов (стр. 6 )

Комплекс исследований УВС при подготовке к разработке газоконденсатных месторождений несколько отличается. Главное отличие заключается в том, что глубинные пробы флюида не отбираются (в виду невозможности их представительного отбора), а в процессе исследований скважин с помощью сепарационной установки отбираются пробы газа сепарации, нестабильного и дегазированного (стабильного) конденсата. Для нестабильного конденсата определяются некоторые специфические характеристики, например, коэффициент усадки и пр. Далее нестабильный конденсат (НК) подвергается дегазации, а для стабильного конденсата определяются физико-химические характеристики (те же, что и для нефти) и фракционный состав по Энглеру. Для газов сепарации и дегазации НК, а также для дегазированного конденсата на хроматографе определяются их компонентные составы. При углубленных исследованиях производится разгонка стабильного конденсата с последующими исследованиями по той же программе, что и для дегазированной нефти.

Программы исследований УВС и продуктов, выполняемых с целью контроля за разработкой месторождений, могут значительно отличаться (по объективным и субъективным причинам). Обычно определяются компонентные составы газов, фракционные составы и основные физико-химические характеристики жидких продуктов. Более глубокие исследования проводятся редко и, как правило, для решения специальных задач.

Для моделирования технологических схем и процессов промысловой обработки и переработки нефти и газового конденсата с помощью систем технологического моделирования необходимо ввести исходные данные по составу УВС. Описать состав нефти или конденсата в виде набора индивидуальных компонентов невозможно (даже в легких бензиновых фракциях содержится более двухсот индивидуальных компонентов, существенная часть которых не может быть идентифицирована с помощью самых современных хроматографических методик). Поэтому в составе УВС и продуктов принято выделять несколько легких индивидуальных компонентов, а более высококипящую смесь углеводородов делить на псевдокомпоненты - узкие фракции. Представленный таким образом состав в принципе можно назвать компонентно-фракционным. Как правило, в составе УВС идентифицируются индивидуальные неуглеводородные (азот, углекислота, вода, сероводород) и углеводородные компоненты (гомологического ряда метана). Деление на псевдокомпоненты зависит от поставленных задач моделирования. Если необходимо проектировать лишь установки промысловой обработки УВС, в качестве псевдокомпонентов можно выделить достаточно широкие фракции (например, пятидесятиградусные). Если ставятся задачи проектирования перерабатывающих установок, необходимо более подробное деление (на двадцати - или десятиградусные фракции).

Исходные данные по составу УВС кроме содержания компонентов и псевдокомпонентов (узких фракций) должны включать характеристики псевдокомпонентов (характеристики индивидуальных компонентов являются справочными и включены в базы данных систем технологического моделирования). Характеристики компонентов и псевдокомпонентов (молекулярная масса, температура кипения, плотность, критические параметры, ацентрический фактор, вязкость, температура застывания и др.) необходимы как для расчетов фазовых равновесий (при моделировании массообменных процессов), так и для расчетов основных показателей качества сырья и продукции (плотности, вязкости, давления насыщенных паров по Рейду, упругости паров, фракционного состава, температур застывания и помутнения и пр.).

Перечисленные исходные данные определяются на основании результатов вышеописанных экспериментальных исследований. Содержание индивидуальных компонентов находится по результатам хроматографических анализов газов (сепарации, дегазации, дебутанизации) и жидкостей (дегазированных нефти и конденсата) путем составления компонентных балансов сепарации, дегазации и фракционной разгонки. Деление на псевдокомпоненты (узкие фракции) производится по результатам определения кривых ИТК, а необходимые характеристики узких фракций находятся по результатам исследований их физико-химических свойств.

Современные системы технологического моделирования значительно облегчают задачу подготовки данных по составам и характеристикам сырья. Например, для полного описания характеристик псевдокомпонентов достаточно ввести лишь один из требуемых параметров, например, температуры кипения фракций - остальные параметры система рассчитает по усредненным корреляционным зависимостям. Если у инженера имеются более подробные характеристики фракций, можно их ввести дополнительно, в результате чего весь массив исходной информации будет уточняться. Чем более полный набор характеристик будет введен, тем более точным будет описание характеристик сырья. Кроме этого, в лучшие системы технологического моделирования включаются специальные средства, позволяющие моделировать разбивку на псевдокомпоненты и определять их характеристики на основании результатов определения фракционного состава (например, по Энглеру) и общих физико-химических свойств дегазированного флюида (нефти или конденсата). От инженера требуется лишь ввести имеющиеся в его распоряжении вышеперечисленные данные и указать, какие компоненты и псевдокомпоненты (узкие фракции) необходимо включить в состав сырья.

Исходя из изложенного может сложиться впечатление, что в распоряжении инженеров имеется вся необходимая экспериментальная информация и технические средства для вполне квалифицированного решения самых разнообразных аналитических и проектных задач. Однако это не совсем так.

При анализе разработки месторождения, а также при контроле качества сырья и продукции и аналитическом контроле технологических процессов объем выполняемых экспериментальных исследований углеводородных (у/в) продуктов лабораториями предприятий, инженерных центров и научно-исследовательских институтов достаточно велик. Тем не менее качество получаемой экспериментальной информации и особенно ее использование оставляют желать много лучшего. Основными причинами такого положения дел являются: несовершенство методик выполнения исследований у/в продуктов и особенно обработки их результатов; отсутствие методологии и практики (по крайней мере отечественной) комплексного анализа и увязки результатов экспериментальных исследований проб у/в продуктов и термодинамических параметров эксплуатации производственных объектов на основе их адекватного моделирования. К сожалению, очень часто в настоящее время к этому следует добавить и субъективные причины (невысокую квалификацию исследователей и их незаинтересованность в получении достоверной информации). В результате этого получаемые экспериментальные данные носят отрывочный и нередко противоречивый характер. Так, попытки составить компонентный баланс любого самого простого технологического процесса (например деэтанизации конденсата) по результатам определения составов сырья и продуктов почти однозначно завершится неудачей. Можно привести еще множество подобных примеров. Поэтому зачастую экспериментальные данные по большому счету остаются практически невостребованными - по результатам исследований оформляются отчеты, которые в лучшем случае просматриваются, а в худшем сразу отправляются “на полку”, поскольку на основе разрозненных и противоречивых данных невозможно выполнить серьезный анализ технологии и дать обоснованные рекомендации. Безусловно, это не относится к аналитическому контролю производства, контролю качества товарной продукции и специальным исследованиям (например выполняемых с целью освоения новых видов продукции) - в этих случаях экспериментальные данные имеют целевой характер и находят непосредственное применение.

Что касается результатов исследований УВС при подготовке месторождений к разработке, то здесь также имеются серьезные проблемы. Начинаются они с того, что комплекс исследований проводят подразделения геологических предприятий и служб, специалисты которых достаточно далеки от проблем переработки УВС. В результате этого определяется ряд специфических показателей, таких, как коэффициенты усадки конденсата, выход С5+ и т. п., которые практически не дают никакой полезной информации для расчетов балансов установок промысловой подготовки и переработки. Выполняемые исследования газонасыщенных и дегазированных проб обычно «разорваны» - по их результатам невозможно с достаточной точностью определить полный компонентно-фракционный состав добываемого флюида. Как показывает практика, с наибольшими погрешностями определяются содержания компонентов С3 - С5 - по ряду причин их потенциал нередко занижается в 1.5 - 2 раза. В результате этого заложенные в проекты обустройства и разработки месторождений составы УВС, а также рассчитанные по ним балансы установок промысловой обработки и переработки, как правило, весьма далеки от фактических достигаемых. Нередко по этой причине вскоре после пуска установок приходится проводить их реконструкцию. Иногда возникают нарушения работы схем транспорта и потребления УВС (например, с середины 80-х годов несколько лет лихорадило систему транспорта ШФЛУ из-за неправильно рассчитанных балансов ее производства на предприятиях Тюменской области).

Таким образом, в настоящее время существуют достаточно мощные инженерные средства для проектирования новых и анализа действующих объектов промысловой обработки и переработки УВС, однако для адекватного выполнения этих работ необходима высокая квалификация исполнителей и тщательная методическая проработка.

МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Отбор проб жидких и газообразных продуктов, подготовка к проведению исследований

Отбор проб является одной из наиболее ответственных операций. Отбор непредставительной пробы не только перечеркивает работу всего коллектива исследователей, но и приводит к неадекватным выводам и техническим решениям, в результате чего проектируются установки, которые необходимо реконструировать практически сразу же после пуска. Таким образом, от качества отбора проб в значительной степени зависят технико-экономические показатели производства.

В настоящее время существует целый ряд стандартов и других нормативных документов, регламентирующих процедуры отбора, хранения и транспортирования проб. Рассмотрим их основные принципы.

Как правило, производится отбор проб исключительно однофазных потоков - жидких и газовых (а также твердых, например - парафиноотложений, осадков и т. п.). Отобрать представительные пробы двух - и многофазных потоков без специальных достаточно сложных устройств (гомогенизаторов) невозможно. Обычно отбор проб двух - и многофазных потоков не только не требуется, но даже осложняет проведение исследований. Поэтому необходимо контролировать однофазность потока в каждом узле отбора проб - как при проектировании этих узлов, так и в процессе их эксплуатации. Для контроля однофазности проб следует проанализировать схему потоков и их термодинамические параметры. Как правило, следует отбирать пробы потоков газа и жидкости сразу после аппаратов их разделения (сепараторов, рефлюксных емкостей и т. п.), а также с выкидных линий насосов и компрессоров.