Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов (стр. 7 )

Вторым важным моментом является учет застойных зон пробоотборных устройств. Любая пробоотборная линия представляет из себя отводную трубку (или систему трубок) из трубопровода, резервуара, емкости и т. п. с запорным вентилем на конце. В нормальном состоянии запорный вентиль закрыт, поэтому продукт в пробоотборной линий не течет, и в ней создается застойная зона. Поскольку пробоотборная система (а также и емкость для отбора пробы) имеют определенный объем, необходимо его слить для того, чтобы состав потока в пробоотборной линии сравнялся с составом технологического потока. Причем слив одного объема не гарантирует выравнивание составов - исходя из опыта принято сливать 3 - 5 объемов пробоотборной системы. Однако очень часто операторы по разным причинам стремятся не выполнять эти требования и заполняют пробоотборную емкость почти без слива застойной зоны.

Еще одним крайне важным моментом при отборе проб (на который, к сожалению, далеко не всегда обращают внимание) является предотвращение искажения состава отбираемого продукта. Наиболее типичный случай - потери растворенных газовых компонентов и части легких фракций при негермитичном отборе потока в бутылки. Поэтому продукты, содержащие значительные количества растворенных газов (С1 - С4), а также легких фракций (выкипающих до 70 - 100°С) следует отбирать в герметичные проточные контейнеры. Газы, а также сжиженные газы и газонасыщенные продукты с давлением насыщенных паров выше атмосферного отбираются в контейнеры в обязательном порядке. Жидкие продукты с относительно невысоким содержанием легких фракций (давлением насыщенных паров существенно ниже атмосферного) можно отбирать в бутылки, однако и в этом случае отбор открытой струей недопустим - трубку, по которой проба потока поступает в бутылку, необходимо опускать до дна, в результате чего заполнение бутылки идет под слой жидкости. При этом необходимо пролить не менее трех объемов бутылки и сразу же гермитично закрыть пробку. Наиболее удобной тарой для отбора проб в настоящее время являются гермитичные пластиковые бутылки из-под газированных напитков - они обеспечивают отбор представительных проб и их сохранность в течение длительного времени.

После доставки пробы в лабораторию также важно обеспечить проведение исследований без потерь растворенных газовых компонентов и легких фракций. Газонасыщенные продукты, отобранные в контейнеры, вначале подвергают дегазации, в процессе которой отбирают газ и стабильную углеводородную жидкость (с давлением насыщенных паров ниже атмосферного). Для жидких и дегазированных газонасыщенных продуктов определяются физико-химические свойства (плотность, вязкость, температуры застывания, помутнения и др.), а также проводятся фракционные разгонки (по Энглеру и на лабораторных ректификационных установках с целью получения кривых «истинных» температур кипения (ИТК). В процессе выполнения перечисленных исследований (особенно легких продуктов) весьма вероятны потери легких фракций и, соответственно, искажения измеряемых величин. Поэтому для адекватногсти результатов исследований необходимо разработка специальных мероприятий. Например, для легких продуктов с повышенным давлением насыщенных паров плотность и вязкость следует определять при пониженных температурах (0°С и ниже). При фракционных разгонках с целью получения кривых ИТК собираются газы дебутанизации и, кроме этого, сжиженные газы в ловушки с температурами около -20°С и 0°С. Аналогичные проблемы (искажения составов из-за потерь легких компонентов) возникают и при исследованиях узких фракций, выделенных из продуктов при их фракционировании для получения кривых ИТК. Конкретные методические рецепты на все возможные варианты дать сложно. В любом случае перед проведением исследований необходимо детально проанализировать тип отобранных проб и составить программу работ, обеспечивающих адекватность получаемых результатов.

4.2. Описание составов углеводородных продуктов (компоненты и псевдокомпоненты). Исследование составов жидких и газообразных продуктов

При проведении комплексных исследований углеводородных продуктов, выполняющихся с целью получения исходных данных для проектирования, анализа и модернизации технологии и т. п., основной задачей в общем случае является получение полного компонентно-фракционного состава продуктов, их основных физико-химических свойств и физико-химических свойств составляющих их узких фракций. Эти данные позволяют с помощью систем технологического моделирования создавать адекватные технологические модели установок промысловой обработки и переработки УВС (подробно см. в следующих главах) и использовать их для решения практических задач разработки проектных решений, анализа технологии и т. п.

Ключевым моментом, во многом определяющим методику проведения исследований и обработки результатов, является способ описания компонентно-фракционного состава. Для легких газов и сжиженных газов наиболее предпочтительно определение индивидуального компонентного состава. Однако по мере утяжеления продукта количество входящих в них компонентов резко возрастает. Так, уже широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ) содержит несколько десятков индивидуальных компонентов, а количество индивидуальных компонентов в бензиновых фракциях доходит до 200 и более. Поэтому естественно, что определение индивидуального состава углеводородных продуктов в общем случае невозможно, и оно заменяется определением компонентно-фракционного состава. Будем под компонентами понимать индивидуальные углеводороды, а узкие фракции назовем псевдокомпонентами.

Единого мнения о том, сколько компонентов, а также сколько и каких псевдокомпонентов  должно входить в компонентно-фракционный состав углеводородного продукта, не существует. Часто количество определяемых компонентов зависит от имеющихся в лаборатории хроматографических методик и может ограничиваться углеводородами С4, С5, С7, С10. Оптимальным является определение индивидуальных компонентов от С1 до С5 включительно, если исследования проводятся преимущественно для процессов первичной переработки и газофракционирования (для углубленного изучения вторичных процессов переработки, в частности риформинга, безусловно, необходимо определение индивидуально-группового состава бензиновых фракций). Обосновывается это тем, что количество углеводородов в группах до С5 включительно невелико, а начиная с С6 оно резко нарастает, при этом для идентификации углеводородов С6+ необходимы более сложные хроматографические методики, значительно увеличивается время анализа. Кроме этого, углеводороды до С5 при разгонках преимущественно концентрируются в газе дебутанизации и сжиженных газах (отбираемых в ловушки), а углеводороды С6+ «размазываются» по более тяжелым узким фракциям, поэтому для пересчета состава требуются более сложные процедуры.

Псевдокомпоненты наиболее часто представляются или группами углеводородов (С6, С7, С8 ... СN), или узкими фракциями с равными интервалами температур кипения (например десятиградусными: 60-70°С, 70-80°С, 80-90°С...), или узкими фракциями с равными долями (массовыми, объемными или мольными). У каждого представления есть свои преимущества и недостатки. Однако при проведении больших комплексных исследований и моделировании сложных технологически увязанных систем установок и предприятий наиболее приемлемым является описание псевдокомпонентов в виде узких фракций с равными унифицированными интервалами температур кипения. Для моделирования систем добычи и переработки газового конденсата и нефти на предприятиях в Тюменской области в качестве наиболее приемлемого описания выбрано деление углеводородов С6+ на следующие узкие фракции: буферную 45-60°С, а далее десятиградусные - 60-70°С, 70-80°С, 80-90°С и т. д.

Таким образом, для систем добычи и переработки газового конденсата и нефти на предприятиях в Тюменской области компонентно-фракционный состав углеводородных продуктов описывается индивидуальными углеводородами С1, С2, С3, iC4, nC4, iC5, nC5 и узкими фракциями 45-60°С, 60-70°С, 70-80°С, 80-90°С и т. д. до конца кипения. При этом для каждой узкой фракции определяются ключевые физико-химические характеристики: плотность, вязкость, температура застывания, молекулярная масса, с помощью которых рассчитываются основные физико-химические свойства и показатели качества продуктов при обработке результатов исследований и моделировании технологических процессов.

Как правило, исследования составов углеводородных продуктов входят в программу работ по обследованию действующих технологических объектов (со сбором оперативной технологической информации и отбором представительных проб потоков по узлам технологической схемы). Рассмотрим основы методики проведения исследований и обработки их результатов.

4.3. Исследование физико-химических свойств углеводородных продуктов и их псевдокомпонентов (узких фракций)

Комплекс экспериментальных исследований отобранных на технологических объектах проб углеводородных продуктов состоит в общем случае из этапов:

разгазирования газонасыщенных флюидов с отбором газа и жидкости и определением их массовых выходов; хроматографического определения компонентного состава газа разгазирования; определения физико-химических свойств дегазированного жидкого продукта (плотности, вязкости, температур застывания и помутнения, фракционного состава по Энглеру); разгонки дегазированного жидкого продукта на узкие фракции (10-градусные и более).

Для получения более достоверных и надежных экспериментальных данных были разработаны некоторые усовершенствования процедуры экспериментальных исследований, заключающиеся в следующем:

проведении фракционных разгонок проб некоторых широкофракционных продуктов (например стабильного конденсата) каскадным способом (выполняется 4 - 6 атмосферных разгонок до 200°С; затем проводится 2 - 4 разгонки смешанного атмосферного остатка при среднем вакууме порядка 10 мм рт. ст., в процессе которой отбираются фракции, выкипающие до порядка 350°С; после этого проводится одна разгонка смешанного средневакуумного остатка при глубоком вакууме порядка 1 мм рт. ст., при которой отбираются фракции, выкипающие до 450 - 500°С); для повышения точности определения эквивалентных нормальных температур кипения узких фракций, отбираемых в процессе вакуумных разгонок, установка фракционирования оборудована вакууметром повышенной точности с порогом чувствительности не ниже 0.1 мм рт. ст (вместо обычно используемого ртутного U-образного вакууметра).; в процессе разгонок узкие фракции отбираются не по диапазонам температур кипения (как обычно), а по массе (отбираются узкие фракции, приблизительно равные по массе), в результате чего достигается более равномерное распределение компонентов продукта по отбираемым узким фракциям и, соответственно, более строгая интерпретация экспериментальных данных.

Как уже упоминалось выше, для полноты описания компонентно-фракционного состава необходимо определение ключевых физико-химических свойств узких фракций (для индивидуальных компонентов они являются справочными величинами). Кроме этого, ввиду сложности процедуры исследований, важности получаемых результатов и необходимости их комплексной увязки целесообразно получить некоторую дополнительную информацию, весьма полезную для оценки достоверности полученных данных. В общем случае исследования псевдокомпонентов (узких фракций) включают следующие процедуры: