Низкотемпературная сепарация

Одним из основных методов подготовки природного газа является низкотемпературная сепарация (НТС), сущность которой состоит в получении низких температур при расширении газа (рис. 18.1). Применяется на месторождениях с высоким пластовым давлением (16-20 и более МПа), при содержании конденсата в газе до 100 г/м³. Допускается содержание сероводорода. НТС с впрыском в поток газа гликоля обеспечивает получение точки росы газа по воде от - 25°С до - 60°С.

Рис. 18.1. Технологическая схема НТС с использованием эффекта Джоуля-Томсона для отдельной скважины: 1 - добывающая скважина; 2 - манифольд; 3 - шлейф, 4 - каплеотбойник; 5 - теплообменник; 6 - штуцер; 7 - низкотемпературный сепаратор; 8 - конденсатосборник

В простейшей схеме НТС в качестве редукционного органа используют насадки постоянного сечения - штуцеры. В процессе дросселирования газа в штуцере (снижение давления газа при постоянной энтальпии) температура газа снижается на 2-4°С на 1 МПа снижения давления. В расчетах принимают среднее значение коэффициента Джоуля-Томсона, равное 3°С на 1 МПа.

Охлаждают продукцию скважин для того, чтобы сконденсировались тяжелые углеводороды (конденсат), пары воды. После перехода конденсата и воды в жидкое состояние газожидкостную смесь сепарируют, отделяя жидкость от газа. При сепарации от газа отделяются также механические (твердые) примеси и вводимые в поток ингибиторы коррозии и гидратообразования.

Таким образом, назначение НТС - извлечение конденсата, осушка и очистка газа от механических примесей. НТС обеспечивает подачу кондиционного газа в магистральный газопровод и добычу нестабильного конденсата.

Газ, выходящий из скважины, движется по шлейфу в каплеотбойник жидкости и твердой фазы 4, отделяется в нем от капель жидкости и твердых частиц, поступает в теплообменник 5, предварительно охлаждается в нем встречным потоком холодного газа от t₁ до t₂, проходит редуцирование в редукционном аппарате 6, охлаждается до заданной температуры t_c при давлении максимальной конденсации Р_с, отделяется от жидкости и твердой фазы в нем, частично или полностью проходит теплообменник 5, нагревается за счет теплоты потока газа, идущего из скважины, от t₃ до t₄ и далее поступает на промысловый газосборный пункт (ПГСП). Там он окончательно доводится до товарных кондиций, его измеряют и распределяют по потребителям. Отделившийся нестабильный конденсат направляют на ПГСП, где его стабилизируют и замеряют количество.

НТС - процесс однократной конденсации и разделения газа и жидкости, несовершенный технологический процесс. Даже при весьма низких температурах сепарации (до -40°С) он не обеспечивает полного извлечения жидких углеводородов, но позволяет использовать пластовое давление для получения холода.