Устройство подготовки кислого газа для закачки в пласт через нагнетательную скважину
Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам подготовки кислых газов к закачке в пласт через нагнетательную скважину с целью их утилизации. Достигаемые технические результаты: исключение использования воды при закачке кислых газов в пласт, снижение риска коррозионных разрушений оборудования и трубопроводов, а также образования гидратов. Устройство подготовки кислого газа для закачки в пласт через нагнетательную скважину, включающее систему трубопроводов, установку осушки кислого газа, более одного блока сжатия кислого газа, каждый из которых состоит из последовательно установленных компрессора, холодильника и сепаратора. Верхняя часть каждого сепаратора кроме сепаратора последнего блока сжатия кислого газа соединена с компрессором последующего блока сжатия кислого газа, а нижняя часть каждого сепаратора снабжена трубопроводом вывода воды из устройства. Верхняя часть сепаратора последнего блока сжатия кислого газа соединена с абсорбером установки осушки кислого газа, верхняя часть которого через компрессор, холодильник и насос соединена с нагнетательной скважиной, а нижняя часть абсорбера соединена через клапан сброса давления с емкостью-экспанзером. Верхняя часть емкости-экспанзера соединена с трубопроводом подачи кислого газа на второй блок сжатия, а нижняя часть - через теплообменник соединена с регенератором абсорбента, который снабжен рибойлером. Нижняя часть регенератора абсорбента через теплообменник, насос и холодильник соединена с абсорбером, а верхняя - через холодильник с сепаратором. Верхняя часть сепаратора соединена с трубопроводом подачи газа в печь дожига, или на факел, а верхняя - с трубопроводом вывода воды из устройства. 1 илл.
Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам подготовки кислых газов к закачке в пласт через нагнетательную скважину с целью их утилизации.
Наиболее близким аналогом к данной полезной модели является устройство подготовки кислого газа для закачки в смеси с водой через нагнетательную скважину в пласт, которое включает более одного блока сжатия кислого газа, состоящего из компрессора и установленного за ним холодильника. Устройство содержит водяной насос и узел смешения находящегося в жидком состоянии кислого газа с водой. (см. патент США №6149344, НКИ 405/128, опубл. 21.11.2000).
Недостатками известного устройства является необходимость наличия значительных ресурсов воды для растворения в ней кислых компонентов. Например, для кислого газа, содержащего 83% мол. Н2 S и 17% мол. CO2 объем воды, требуемой для растворения кислых компонентов, должен не менее чем в два раза превышать объем жидкого кислого газа, а для кислого газа, содержащего 25% мол. H2S и 75% мол. СО 2 объем воды, требуемой для растворения кислых компонентов, должен не менее чем в восемь раз превышать объем жидкого кислого газа. Кроме этого при растворении кислых газов в воде существует риск коррозионных разрушений оборудования и трубопроводов, а также образования гидратов.
При создании полезной модели решались технические задачи исключения использования воды при закачке кислых газов в пласт, снижения риска коррозионных разрушений оборудования и трубопроводов, а также образования гидратов.
Данные технические задачи решаются тем, что устройство подготовки кислого газа для закачки в пласт через нагнетательную скважину, включающее более одного блока сжатия-охлаждения кислого газа, каждый из которых состоит из последовательно установленных компрессора и холодильника, и систему трубопроводов, согласно полезной модели, устройство снабжено установкой осушки кислого газа, каждый блок сжатия-охлаждения снабжен установленным после холодильника сепаратором, отделяющим воду из кислого газа. Верхняя часть каждого сепаратора кроме сепаратора последнего блока сжатия-охлаждения кислого газа соединена с компрессором последующего блока сжатия-охлаждения кислого газа, а нижняя часть каждого сепаратора снабжена трубопроводом вывода воды из устройства. Верхняя часть сепаратора последнего блока сжатия-охлаждения кислого газа соединена с абсорбером установки осушки кислого газа, верхняя часть которого через компрессор, холодильник и насос соединена с нагнетательной скважиной, а нижняя часть абсорбера соединена через клапан сброса давления с емкостью-экспанзером, верхняя часть которой соединена с трубопроводом подачи кислого газа на первый блок сжатия-охлаждения, а нижняя часть - через теплообменник соединена с регенератором абсорбента, который снабжен рибойлером. Нижняя часть регенератора абсорбента через теплообменник, насос и холодильник соединена с абсорбером, а верхняя - через холодильник с трубопроводом вывода воды из устройства.
Данная полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором приведена схема устройства подготовки кислого газа для закачки в скважину, содержащего три блока сжатия кислого газа.
Заявленное устройство состоит из трубопровода 1 подачи кислого газа в первый блок сжатия-охлаждения кислого газа, состоящего из компрессора 2, соединенного трубопроводом 3 с холодильником 4, который соединен трубопроводом 5 с сепаратором 6. Верхняя часть сепаратора 6 соединена трубопроводом 7 со вторым блоком сжатия-охлаждения кислого газа, а к нижней части присоединен трубопровод 8 вывода воды из устройства.
Второй блок сжатия-охлаждения кислого газа состоит из компрессора 9, соединенного трубопроводом 10 с холодильником 11, который соединен трубопроводом 12 с сепаратором 13. Верхняя часть сепаратора 13 соединена трубопроводом 14 с третьим блоком сжатия-охлаждения кислого газа, а нижняя часть - трубопроводом 15 с трубопроводом 8 вывода воды из устройства.
Третий блок сжатия-охлаждения кислого газа состоит из компрессора 16, соединенного трубопроводом 17 с холодильником 18, который соединен трубопроводом 19 с сепаратором 20. Верхняя часть сепаратора 20 соединена трубопроводом 21 с абсорбером 22 установки осушки кислого газа, а нижняя часть - трубопроводом 23 с трубопроводом 8 вывода воды из устройства.
Верхняя часть сепаратора 22 соединена трубопроводом 24 с компрессором 25, соединенного трубопроводом 26 с холодильником 27, который соединен трубопроводом 28 с насосом 29, подающим кислый газ на головку нагнетательной скважиной (на чертеже условно не показано).
Нижняя часть сепаратора 22 соединена трубопроводом 31, имеющим клапан сброса давления 32 с емкостью-экспанзером 33, верхняя часть которого трубопроводом 34 соединена с трубопроводом подачи кислого газа 1 на первый блок сжатия-охлаждения.
Нижняя часть емкости-экспанзера 33 соединена с регенератором абсорбента 35 посредством трубопровода 36, проходящего через теплообменник 37.
Регенератор абсорбента 35 снабжен рибойлером 38.
Нижняя часть регенератора абсорбента 35 соединена с насосом 39 посредством трубопровода 40, проходящего через теплообменник 37. Насос 39 соединен трубопроводом 41 с водяным холодильником либо аппаратом воздушного охлаждения 42, который трубопроводом 43 соединен с абсорбером 22.
Верхняя часть регенератора абсорбента 35 трубопроводом 44 соединена с холодильником 45, который трубопроводом 46 соединен с трубопроводом вывода воды 8 из устройства.
Устройство работает следующим образом.
Кислый газ с установки очистки газа от кислых компонентов с давлением 0,1÷0,2 МПа смешивается с рециркулируемым кислым газом, поступающим по трубопроводу 34 из емкости-экспанзера 33 и по трубопроводу 1 подается на вход компрессора 2 первого блока сжатия-охлаждения, в котором кислый газ сжимается до давления 0,3÷0,6 МПа. Далее по трубопроводу 3 кислый газ попадает в холодильник 4 (который может быть выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения), в котором кислый газ охлаждается до температуры 40÷60°С, после чего по трубопроводу 5 направляется в сепаратор 6. В сепараторе 6 охлажденный кислый газ разделяется на газовую фазу (кислый газ), выводящуюся по трубопроводу 7, и воду, отводящуюся по трубопроводу 8 вывода воды из устройства.
Кислый газ по трубопроводу 7 подается на вход компрессора 9 второго блока сжатия-охлаждения, в котором его сжимают до давления 1,0÷2,0 МПа. После компрессора 9 кислый газ по трубопроводу 10 подается в холодильник 11 (который может быть выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения), в котором кислый газ охлаждается до температуры 40÷60°С, после чего по трубопроводу 12 попадает в сепаратор 13. В сепараторе 13 происходит отделение влаги, отводящейся по трубопроводу 15 в трубопровод 8 вывода воды из устройства.
Кислый газ из сепаратора 13 по трубопроводу 14 направляется на вход компрессора 16 третьего блока сжатия-охлаждения. Кислый газ сжимается компрессором 16 до давления 2,5÷5,0 МПа и по трубопроводу 17 подается в холодильник 18 (который может быть выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения), где кислый газ охлаждается до температуры 40÷60°С.
Охлажденный в холодильнике 18 кислый газ по трубопроводу 19 подается в сепаратор 20 для отделения выделившейся при сжатии и охлаждении воды. Затем отсепарированный кислый газ направляется по трубопроводу 21 в абсорбер 22 установки осушки кислого газа, а отделенная воду - по трубопроводу 23 в трубопровод 8 вывода воды из устройства.
Кислый газ с давлением 2,5÷5,0 МПа подается по трубопроводу 21 в абсорбер 22 узла осушки, в котором кислый газ осушается до остаточного содержания воды не более 0,01% масс. Абсорбер 22 орошается высококонцентрированным раствором триэтиленгликоля (ТЭГ) (97,5÷99,5% масс.), подаваемым в абсорбер 22 по трубопроводу 43. В абсорбере 22 раствор ТЭГ взаимодействует с кислым газом с поглощением из последнего избыточной влаги.
Осушенный кислый газ с температурой 45÷65°С выводится из верхней части абсорбера 22 по трубопроводу 24 и подается на вход компрессора 25, где его дожимают до давления 5,5÷10,0 МПа. Далее по трубопроводу 26 кислый газ охлаждается в водяном холодильнике или аппарате воздушного охлаждения 27 до температуры 40÷60°С. При этих условиях поток кислых газов обязательно должен находиться в однофазном жидком состоянии. При невыполнении этого условия необходима дополнительная ступень компримирования.
В зависимости от пластовых условий жидкий кислый газ после водяного холодильника или аппарата воздушного охлаждения 27 по трубопроводу 28 направляется либо на насос 29 для дожатия и подачи на головку нагнетательной скважины, либо сразу на головку нагнетательной скважины для закачки в пласт.
Насыщенный водой раствор ТЭГ с температурой 45÷65°С выводится с низа абсорбера 22 и по трубопроводу 31 через клапан 32, где происходит сброс давления потока раствора ТЭГ до 0,1÷0,3 МПа, направляется в емкость-экспанзер 33, где происходит выделение поглощенных кислых компонентов. Газ экспанзии по трубопроводу 34 подается в трубопровод 1
подачи кислого газа в первый блок сжатия-охлаждения кислого газа, где он смешивается с исходным потоком кислого газа и подается на вход компрессора первой ступени 2.
Раствор ТЭГ выводится из экспанзера 33 и по трубопроводу 36 проходит через теплообменник 37, в котором нагревается потоком регенерированного раствора ТЭГ до температуры 150÷200°С, а затем подается на регенерацию в регенератор абсорбента 35. В регенераторе абсорбента 35 происходит десорбция поглощенной влаги при температуре 160÷230°С. Тепло в регенератор абсорбента 35 подводится с помощью водяного пара, вырабатываемого в рибойлере 38.
Регенерированный раствор ТЭГ выводится из кубовой части регенератора абсорбента 35 по трубопроводу 40, охлаждается, нагревая раствор насыщенного абсорбента, в теплообменнике 37 до температуры 80÷150°С, и подается на всас насоса 39. Насосом 39 раствор ТЭГ дожимается до давления 2,5÷5,0 МПа, и по трубопроводу 41 подается в водяной холодильник (либо аппарат воздушного охлаждения) 42, где он охлаждается до температуры 30÷50°С и по трубопроводу 43 подается на орошение абсорбера 22.
Водяные пары выводятся из верхней части регенератора 35 по трубопроводу 44, охлаждаются в холодильнике 45 (который может быть выполнен в виде аппарата воздушного охлаждения) и по трубопроводу 46 подаются в трубопровод 8 на смешивание с водой из сепараторов 6, 13 и 20. Далее эта воду направляется на блок подготовки к закачке в пласт, либо на прочие нужды.
Устройство подготовки кислого газа для закачки в пласт через нагнетательную скважину, включающее более одного блока сжатия кислого газа, каждый из которых состоит из последовательно установленных компрессора и холодильника, и систему трубопроводов, отличающееся тем, что устройство снабжено установкой осушки кислого газа, каждый блок сжатия снабжен установленным после холодильника сепаратором, отделяющим воду из кислого газа, верхняя часть каждого сепаратора кроме сепаратора последнего блока сжатия кислого газа соединена с компрессором последующего блока сжатия кислого газа, а нижняя часть каждого сепаратора снабжена трубопроводом вывода воды из устройства, при этом верхняя часть сепаратора последнего блока сжатия кислого газа соединена с абсорбером установки осушки кислого газа, верхняя часть которого через компрессор, холодильник и насос соединена с нагнетательной скважиной, а нижняя часть абсорбера соединена через клапан сброса давления с емкостью-экспанзером, верхняя часть которой соединена с трубопроводом подачи кислого газа на первый блок сжатия, а нижняя часть - через теплообменник соединена с регенератором абсорбента, который снабжен рибойлером, нижняя часть регенератора абсорбента через теплообменник, насос и холодильник соединена с абсорбером, а верхняя - через холодильник с трубопроводом вывода воды из устройства.
