УДК 665.256.15
, ,
?., Кусаинов ?. М.
Анализ проблемы потери легких углеводородов в технологии промысловой подготовки нефти к транспортированию
(Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана
г. Уральск)
В статье рассматривается проблема потери легких углеводородов при транспортировке. Добываемые нефти могут содержать в различных количествах растворенные газы (азот, кислород, сероводород, углекислоту, аргон и другие) и легкие углеводороды. При движении нефти от забоя скважины до нефтеперерабатывающего завода из-за недостаточной герметизации систем сбора, транспорта и хранения часто полностью теряются растворенные в ней газы и происходят значительные потери легких нефтяных фракций. При испарении легких фракций, таких как метан, этан и пропан, частично уносятся и более тяжелые углеводороды (бутан, пентан и др.). Основную борьбу с потерями нефти необходимо начинать с выхода ее из скважины. Авторами предложено решение проблемы путем включения в технологию первичной подготовки нефти процесс промысловой стабилизации.
Ключевые слова: ректификация, стабилизация, промысловая подготовка нефти, подготовка к транспортировке
Сбор и подготовка нефти и попутного газа на площадях месторождений, начинающиеся вблизи устья скважин и заканчивающиеся на установках подготовки нефти и газа, являются единой технологической системой.
Перед транспортировкой нефти на нефтеперерабатывающий завод производится ее промысловая обработка.
Одним из основных процессов подготовки нефти является разделение углеводородной газожидкостной смеси (УГЖС) в промысловых сепараторах, являющихся частью установки комплексной подготовки нефти.
Легкие фракции нефти (углеводородные газы от этана до пентана) являются ценным сырьем химической промышленности, из которого получаются такие продукты, как растворители, жидкие моторные топлива, спирты, синтетический каучук, удобрения, искусственное волокно и другие продукты органического синтеза, широко применяемые в промышленности. Поэтому необходимо стремиться к снижению потерь легких фракций из нефти и к сохранению всех углеводородов, извлекаемых из нефтеносного горизонта для последующей их переработки.
В настоящее время для стабилизации нефти на промыслах используют в основном метод сепарации. От эффективной работы сепараторов во многом зависит качество промысловой подготовки нефти [1].
Сжиженный углеводородный газ, производимый в Республике Казахстан получается в результате процессов отбензинивания попутного нефтяного газа путем низкотемпературной конденсации, либо, зачастую, при низкотемпературной ректификации.
Однако полностью стабилизировать добытую нефть, особенно легких сортов (Нефть. Технические условия СТ РК 1347-2005), в сепараторах высокого и низкого давления не удается. В результате нефти имеют высокие значения давления насыщенных паров, повышенное содержание углеводородов С1-С4, что в свою очередь приводит к значительным потерям и соответственно к негативным воздействиям на окружающую среду.
Поэтому решение данной проблемы является актуальной и необходимой.
Результаты теоретического анализа дает возможность предположить один из путей решения данной проблемы – дополнения технологической схемы существующих установок подготовки нефти НДО установкой стабилизации нефти в аппаратах колонного типа.
Добываемые нефти могут содержать в различных количествах растворенные газы (азот, кислород, сероводород, углекислоту, аргон и другие) и легкие углеводороды.
При движении нефти от забоя скважины до нефтеперерабатывающего завода из-за недостаточной герметизации систем сбора, транспорта и хранения часто полностью теряются растворенные в ней газы и происходят значительные потери легких нефтяных фракций.
При испарении легких фракций, таких как метан, этан и пропан, частично уносятся и более тяжелые углеводороды (бутан, пентан и др.).
Как известно, чем чаще нефть контактирует с атмосферой и чем продолжительней контакт с ней, тем больше потери легких фракций.
Предотвратить потери нефти можно путем полной герметизации всех путей движения нефти. Однако несовершенство существующих систем не позволяет практически сделать это. Следовательно, необходимо газы и легкие фракции нефти отобрать в условиях нефтепромысла и направить их для дальнейшей переработки, тем самым снизить способность нефти к испарению. Основную борьбу с потерями нефти необходимо начинать с выхода ее из скважины [2].
Ликвидировать потери легких фракций нефти можно в основном применением рациональных систем сбора нефти и попутного нефтяного газа, а также сооружением установок по стабилизации нефти для ее последующего хранения и транспорта.
Под стабилизацией нефти следует понимать извлечение легких углеводородов, которые при нормальных условиях являются газообразными, для дальнейшего их использования в нефтехимической промышленности.
Промысловая стабилизация нефти в значительной степени отличается от нефтезаводской стабилизации нефти. Специфика промысловой подготовки нефти заключается в том, чтобы в результате стабилизации получить только два продукта: газ, пригодный для трубопроводного транспорта, и дегазированную нефть с максимально сохраненным потенциалом. Решение этой проблемы позволит резко снизить потери углеводородного сырья и в значительной мере – потребность в продуктопроводах для транспортировки ШФЛУ.
Процесс промысловой стабилизации нефти должен ограниченно вписываться и быть частью уже существующей технологии сбора, подготовки и транспорта нефти.
Технология промысловой стабилизации нефти на основе процесса однократного испарения с последующей абсорбцией выделившегося газа нефтью позволяет решить важную отраслевую проблему: максимально снизить ДНП нефти на промысле и при этом сохранить ее потенциал. Решение этой проблемы обусловит резкое снижение потерь углеводородного сырья в процессах промыслового сбора, транспорта и подготовки нефти и нефтяного газа, которые на сегодняшний день еще велики.
Технология промысловой стабилизации нефти позволяет варьировать составом нефтяного газа и ДНП товарной нефти, т. е. перераспределять углеводороды С3-С5 между нефтяной и газовой фазами в зависимости от времени года, климатических условий, условий транспортирования нефти и газа к потребителям [2].
Технология промысловой стабилизации нефти – эффективное средство распределения углеводородов между нефтяной и газовой фазами в процессах промысловой подготовки нефти.
Технологию промысловой стабилизации нефти наиболее целесообразно применять на крупных объектах промысловой подготовки нефти. Спецификация основного оборудования блока стабилизации нефти для УППН производительностью по нефти 6 млн. т в год и по газу (сумма газов второй и третьей ступеней сепарации) 120 млн. м3 в год. В спецификации отсутствует оборудование для нагрева нефти. Это объясняется тем, что блок стабилизации нефти располагается на площадке УППН и для стабилизации используется тепло термохимической обработки нефти.
Однако, как правило, температура термохимической обработки нефти несколько ниже оптимальной температуры стабилизации нефти (60-80 0С), поэтому при проектировании УППН следует учитывать эти требования.
Применительно к промысловой стабилизации нефти предложена технология, в которой абсорбированные компоненты в качестве целевых возвращаются в поток нефти, а тощий абсорбент получают в дополнительном сепараторе, работающем при высокой температуре 140-160 0С. Тем самым традиционная схема упрощена, путем замены колонного абсорбера простым в исполнении аппаратом-сепаратором. Однако при этом абсорбция компонентов газа по-прежнему осуществляется в колонном аппарате, требующем больших капитальных затрат [3].
Под процессом промысловой стабилизации нефти подразумевают определенное температурное воздействие на обрабатываемую сырую нефть с тем, чтобы за счет наиболее полного извлечения газообразных и легких фракций нефти предотвратить их потери в резервуарах товарных парков и резервуарах объектов магистрального транспорта нефти.
Использование технологии промысловой стабилизации нефти при подготовке нефти на промысле позволяет резко снизить потери углеводородного сырья и получить значительный экономический эффект. Кроме того, решение проблемы снижения потерь углеводородного сырья имеет еще и экологический аспект.
Составляющая экономической эффективности процесса промысловой стабилизации нефти заключается в отбензинивании нефтяного газа и возврате в нефть извлеченных из газа углеводородов.
Столь значительная разница в результатах исследований кинетики процесса промысловой стабилизации нефти, очевидно, происходит из-за отсутствия единого толкования процесса промысловой стабилизации нефти и единых критериев в оценке этого процесса.
Использование в качестве критерия эффективности процесса стабилизации только газосодержания или ДНП нефти не дает представления о распределении углеводородов между жидкой и газовой фазами. Это объясняется тем, что под газосодержанием, как правило, подразумевают объем газа, который выделяется из единицы объема пластовой нефти при давлении 0,1 МПа. Данный способ стабилизации нефти заимствован из нефтезаводской технологии и не учитывает специфики нефтепромысла и задач промысловой стабилизации нефти. На основании исследований абсорбционной способности нефтей по отношению к тяжелым углеводородам нефтяных газов, а также на основании исследований процессов абсорбции и горячей сепарации, выполненных с применением вычислительной техники, разработана технология промысловой стабилизации нефти.
Нефть, прошедшая термохимическую обработку с температурой, как правило, 30-60 0С, поступает на концевую сепарационную установку (КСУ), где при давлении 0,101-0,12 МПа происходит ее дегазация. При этом частично решается только первая половина задачи промысловой стабилизации нефти, т. е. обеспечивается снижение ДНП нефти до товарных кондиций. Вторая половина задачи заключается в отбензинивании отсепарированного газа и возврате выделившихся из газа бензиновых углеводородов в товарную нефть.
На сегодняшний день этот вопрос остается проблемным. Это происходит в результате того, что процесс сепарации, на основе которого базируется вся технология промысловой дегазации нефти, отличается низкой четкостью разделения нефтяных и газовых углеводородов, т. е. вместе с газовыми углеводородами, растворенными в нефти, в газовую фазу при сепарации нефти переходит значительное количество более тяжелых углеводородов, составляющих потенциал нефти, а в нефти остается много растворенного газа. Невозможно только оптимизацией параметров системы сбора и подготовки нефти решить вопрос об оптимальном распределении углеводородов между газовой и нефтяными фазами.
Для решения этой проблемы необходимо вводить в существующую технологию сбора и подготовки нефти процесс промысловой стабилизации нефти, что позволит эффективно воздействовать на процесс распределения углеводородов между газовой и нефтяной фазами [4].
Любая известная технология не может обеспечить получение потенциала стабильной нефти, так как в удаляемых газах всегда присутствуют более тяжелые компоненты.
Использование показателя потенциала стабильной нефти позволяет сравнивать эффективность трех – и одноступенчатой систем разгазирования, а также различных технологий промысловой стабилизации нефти.
Таким образом, многоступенчатая сепарация нефти как способ оптимального распределения углеводородов между газовой и жидкой фазами имеет весьма ограниченные возможности. На основе только этого процесса невозможно существенно изменить положение в вопросе промыслового разгазирования нефти и обеспечить радикальное снижение потерь углеводородного сырья.
Для решения этой проблемы необходима технология промыслового сбора и подготовки нефти, использующая принципиально иной процесс, который позволит эффективно регулировать распределение углеводородов между газовой и нефтяной фазами. Таким процессом должна стать промысловая стабилизация нефти. Применяемая в отрасли технология промыслового разгазирования нефти на основе многоступенчатой сепарации в силу принципиальных особенностей этого процесса не может обеспечить оптимальное распределение углеводородов между газовой и нефтяной фазами. Для обеспечения оптимального распределения углеводородов в процессах промыслового разгазирования нефти и существенного снижения на этой основе потерь углеводородного сырья технология промыслового сбора в подготовке нефти должна включать процесс стабилизации нефти. Основой этого процесса должен стать процесс однократного испарения нефти в сепараторе при температуре 70-80 0С и давлении (абс.). Применение газового барботажа на ступени стабилизации нефти позволяет значительно ускорить процесс дегазации нефти, а также повысит, глубину ее стабилизации [5].
Литература
Сбор, транспорт и подготовка нефти. – М.: Недра, 1975. –317 с. Технологические методы предотвращения потерь углеводородов на промысле. – М.: Недра, 1988.– 80 с. табилизация углеводородного сырья. дисс. на соиск. научной степени доктора PhD. – Алматы: 2013. Совершенствование процессов сепарации нефти от газа в промысловых условиях. – М.: Недра-Бизнесцентр, 1999. – 283 с. Нефть, газ, оборудование: терминологический словарь /. – М.: Недра-Бизнесцентр, 2004. – 311 с.
References
Baykov N. M. Sbor, transport i podgotovka nefti. – М.: Nedra, 1975. –317 kov V. А. Tehnologicheskie metody predotvrashenia poter` uglevodorodov na promysle. – М.: Nedra, 1988.– 80 s. Orazbekuly Е. Stabilizacia uglevodorodnogo syr`ia. diss. na soisk. nauchnoi stepeni doktora PhD. – Almaty: 2013. Persiiancev М. N. Sovershenstvovanie processov separacii nefti ot gaza v promyslovyh usloviah. – М.: Nedra – Biznescentr, 1999. – 283 s. Skrynnik Iu. N. Neft`, gaz, oborudovanie: terminologicheskii slovar` /Iu. N. Skrynnik. – М.: Nedra – Biznescentr, 2004. – 311 s., ,
?., Кусаинов ?. М.
М?найды тасымалдау?а дайындау технологиясында?ы же?іл к?мірсутектерді? жо?алу м?селесін талдау
Б?л ма?алада тасымалдау кезінде же?іл к?мірсутектерді? жо?алу м?селесі ?арастырылды. ?ндiрiліп отыр?ан м?найды? ??рамында т?рлі м?лшерде еріген газдар (азот, оттегі, к?кірт сутегі, к?міртегі диоксиді, аргон ж?не т. б.) ж?не же?іл к?мірсутектерді? болуы м?мкін. М?най ???ыма т?бінен м?най ??деу зауытына тасымалдану кезінде жинау, тасымалдау ж?не са?тау ж?йелеріні? герметизациясыны? жеткіліксіздігінен онда еріген газдар толы?ымен жо?алтып, же?іл м?най фракцияларыны? айтарлы?тай шы?ыны болады. Метан, этан ж?не пропан сия?ты же?іл фракцияларды? булануы кезінде ішінара ауыр к?мірсутектер де жо?алып жатады (бутан, пентан ж?не т. б.). М?най шы?ындарымен к?ресті ???ымадан шы?у кезінен бастау керек. Авторлар м?селені м?найды ал?аш?ы ??деу технологиясына ?ндірістік т?ра?тандыру процесін ?осу ар?ылы шешуді ?сынып отыр.
Т?йін с?здер: ректификациялау, т?ра?тандыру, м?найды ??деуге кен орынында дайындау, тасымалдау?а дайындау
Almagambetova M. Zh., Adilova N. B., Adyrova G. M.,
Salauat B. G., Kusainov A. M.
Analysis of problems losses of light hydrocarbons in field preparation technology of oil for transportation
The article considers the problem of loss of light hydrocarbons during transportation. Extracted oil may contain varying amounts of dissolved gases (nitrogen, oxygen, hydrogen sulphide, carbon dioxide, argon, etc.) and light hydrocarbons. When oil moving from the bottom of the hole to the refinery often completely lost its dissolved gases and are significant loss of light petroleum fractions, due to insufficient sealing of systems for collecting, transport and storage. In the evaporation of light fractions such as methane, ethane and propane, and a partially entrained heavier hydrocarbons (butane, pentane and others.). The main struggle with losses of oil should begin with release of her from the well. The authors suggested solution to the problem by incorporating the process of field stabilization to primary oil processing technology.
Keywords: rectification, stabilization, field preparation of oil preparation for transportation
