Повышение качества подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Басарыгин, Михаил Юрьевич

• Басарыгин, Михаил Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Басарыгин, Михаил Юрьевич

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПОДГОТОВКЕ ЭМУЛЬГИРОВАННОГО ГАЗОВОГО

КОНДЕНСАТА.

1.1. Проблема подготовки эмульгированного газового конденсата.

1.2. Теория водоконденсатных эмульсий.

1.3. Очистка эмульгированного газового конденсата от воды и парафинов методом деэмульсации.

1.4. Выбор метода очистки эмульгированного газового конденсата центрифугированием

1.5. Конструкции центрифуг.

ГЛАВА 2. Теоретическое исследование очистки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

2.1. Физическая модель центрифугирования.

2.2. Исследование дисперсного состава эмульсии.

2.3. Разработка математической модели центрифугирования.

2.4. Методика численного решения математической модели.

2.5. Определение режима течения газоконденсата.

2.6. Блок - схема алгоритма расчета математической модели.

2.7. Численное решение математической модели.

ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование очистки эмульги рованного газового конденсата методом центрифугирования.

3.1. Постановка задачи экспериментального исследования.

3.2.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на пилотной центрифуге.

3.3.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на промышленной центрифуге ОМБ-80.

3.4. Исследование затрат мощности в центрифуге ОМБ-8С).

ГЛАВА 4. Разработка опытно - промышленной установки подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования.

4.1. Модернизация центрифуги ОМБ-80.

4.2. Разработка опытно - промышленной установки подготовки эмульгированного газового конденсата.

4.3.Разработка системы автоматического управления центрифугой

ОМБ -80.

4.4. Испытания системы автоматического управления центрифугой ОМБ-80.

4.5. Исследование способа разгрузки центрифуги с помощью трубки полного напора.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества подготовки эмульгированного газового конденсата методом центрифугирования»

На большинстве газовых месторождениях вместе с природным газом добывается жидкая фракция - газоконденсат. Дебит его по сравнению с природным газом незначителен, но при транспортировке природного газа по газопроводам газоконденсат создает значительные трудности. Так, при снижении температуры происходит конденсация жидких углеводородов и возникает опасность закупорки газопровода жидкими пробками. В холодное время года при минусовых температурах во влажном природном газе образуется кристаллическая фракция в виде снега, которая также вызывает закупорку газопровода. Поэтому на головных сооружениях газовых промыслов газоконденсат отделяется от газовой фазы.

Из-за незначительного дебета транспортировать газоконденсат на значительные расстояния нецелесообразно, поэтому установки по переработке газоконденсата монтируются на незначительном расстоянии от промысла. Важное значение приобретает подготовка газоконденсата в условиях промысла.

Диссертационная работа выполнена на примере УКПГ месторождения «Прибрежное» Краснодарского края.

В газоконденсате м/р «Прибрежное» содержится до 20 % воды и 1-2 % твердых парафинов, которые вместе с газоконденсатом образуют стойкую во-доконденсатную эмульсию [16].

На УКПГ м/р «Прибрежное» используется технология подготовки эмульгированного газового конденсата к транспорту методом деэмульсации. После очистки от воды очищенный газоконденсат по трубопроводу направляется на установку по переработке газоконденсата (УПК) на расстоянии 20 км.

Здесь из него вырабатывают бензин, дизельное топливо и мазут.

Технология деэмульсации не обеспечивает высокого качества подготовки эмульгированного газового конденсата. Согласно исследованиям автора, содержание пластовой воды в газоконденсате, очищенном методом деэмульга-ции, составляет до 4 %, а степень очистки не превышает 80 % [16].

Диссертационная работа посвящена исследованию альтернативной технологии подготовки эмульгированного газового конденсата к транспорту методом центрифугирования и решению задачи повышения качества подготовки эмульгированного газового конденсата.

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Басарыгин, Михаил Юрьевич

Выводы из численного решения мат. модели.

При содержании воды в сырье Cj = 20 вес. % наилучшие показатели очистки достигаются при расходе сырья через центрифугу V = 1 ООО л/ч и среднем факторе разделения Fr = 1 ООО, а именно :

1) степень очистки - К = 95,5 %;

2) содержание воды в фугате - Сг = 0,6 вес. %;

3) диаметр улавливаемой капли воды - d4 = 4,4 мкм;

4) время цикла очистки - тц = 1100 с (18,3 мин).

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОЧИСТКИ ЭМУЛЬГИРОВАННОГО ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА ОТ ВОДЫ И ПАРАФИНОВ МЕТОДОМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

3.1. Постановка задачи экспериментального исследования.

В главе 2 была разработана математическая модель процесса очистки эмульгированного газового конденсата методом осадительного центрифугирования. Для подтверждения результатов решения математической модели было проведено экспериментальное исследование очистки эмульгированного газового конденсата.

Исследование было выполнено в два этапа. На первом этапе были проведены исследования на пилотной центрифуге и методом физического моделирования была выбрана промышленная центрифуга. На втором этапе были проведены исследования на промышленной центрифуге.

3.2.Исследование очистки эмульгированного газового конденсата на пилотной центрифуге

3.2.1. Конструкция пилотной центрифуги [11].

Для проведения пилотных экспериментов нами была разработана и изготовлена экспериментальная центрифуга ЭЦ - 20 с вертикальным расположением ротора, диаметр которого равен 20 см.

Конструктивная схема ротора вместе с крышкой и загрузочно — разгрузочным устройством приведена на рис. 3.1. В корпусе со смещающейся крышкой 2 вертикально установлен полый ротор 1 с открытым верхом. Борта ротора вместе с закраинами образуют вращающуюся рабочую полость. В крышке корпуса с помощью пробки 3 установлена трубка 4 для подачи в ротор исходного газоконденсата и откачивающая трубка 6, предназначенная для разгрузки фугата и осадка из ротора без остановки центрифуги. С помощью "флажка" 7 трубку можно поворачивать вокруг собственной оси и заглублять на нужную величину в слой продукта, находящегося в роторе. На трубку надет резиновый шланг 5.

Снизу на корпусе смонтирован электродвигатель. Ротор соединен с

Рис. 3.1. Пилотная центрифуга электродвигателем с помощью шпинделя. Герметизация шпинделя в корпусе выполнена с помощью резинового уплотнения. Техническая характеристика центрифуги ЭЦ-20 приведена в таблице 3.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

1. Разработана математическая модель процесса очистки эмульгиро -ванного газового конденсата от твердых парафинов и воды методом центрифугирования и методика расчета процесса.

2. Разработана и изготовлена пилотная центрифуга осадительного типа с непрерывным режимом работы и циклической разгрузкой продуктов, на которой отрабатывались вопросы технологии очистки.

3.На основе расчетного и экспериментального исследования получена л область расходов эмульсии через центрифугу 1-3 м /ч, обеспечивающих степень очистки эмульсии от воды 96-90 %.

4.В результате модернизации промышленная центрифуга ОМБ-80 переведена на непрерывный режим работы. Проект модернизации центрифуги ОМБ-80 согласован с заводом - изготовителем Курганхиммаш.

5.Разработана система автоматики, обеспечивающая циклическую разгрузку продуктов при непрерывной работе центрифуги ОМБ-80.

6. Модернизированная промышленная центрифуги ОМБ-80 и технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования рекомендованы для использования в установках подготовки газового конденсата в условиях промысла.

7.Разработана и запатентована технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования.

8. Технология очистки эмульгированного газового конденсата от воды методом центрифугирования использована в проекте «Блок подготовки эмульгированного газового конденсата на УКПГ м/р Прибрежное» с ожидаемым экономическим эффектом — 7,5 млн. рублей в год.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Басарыгин, Михаил Юрьевич, 2003 год

1. Алиева Р.Б. Технологическая классификация газовых конденсатов// Подготовка и переработка газового конденсата. - № 1. - 1979. - с. 27-34.

2. Барановский A.M. Повышение эффективности применения деэмульга -торов. «Нефтяное хозяйство», 1981, № 12, с. 60-62.

3. Байков Н.М., Позднышев Г.Н., Манеуров Р.И. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.; Недра, 1981 .

4. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов.- М.: Недра, 1980. 193 с.

5. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. М.: Недра, 1999 . - 596 с.

6. Берлин М.А., Горяченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяного и природного газов. М.: Химия, 1981. - 472 с.

7. Басарыгин М.Ю. Модернизация промышленной центрифуги ОМБ-80 Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. Тр. СКО РИЛ, вып. № 12 , Красно -дар, 2001

8. Басарыгин М.Ю. Результаты математического моделирования процесса очист -ки эмульгированного газового конденсата от осадков методом осадительного центрифугирования, Гипотезы, поиск, прогнозы / Сб. научн. трудов СКО РИА, вып. № 14 , Краснодар, 2002 г

9. Басарыгин М.Ю., Ивановский Н.Н., Захаров А.А. К вопросу использования центрифуг для подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Газовая промышленность, № 5 ,2003.

10. Басарыгин М.Ю. Выбор типа центрифуги для очистки газового конденсата от воды и парафинов. Тезисы докладов Международной конференции «XXI век промышленность и экология», МГТИ, г. Майкоп, 2002г.

11. Басарыгин М.Ю. и др. Установка и способ подготовки к транспорту эмульгированного газового конденсата. Патент РФ № 2161523, БИ № 1,2001 г.

12. Борц М.А., Гольдин Е.М., Каминский B.C. Принципы расчета осади-тельных центрифуг . М., Недра, 1966. 103 с.

13. Буркалов Ю.М.Патент РФ № 9303065026 Способ деэмульсацииводонефтяных эмульсий/,, МКИ В 01 D 17/02/; Опубл. 03.03.93.

14. Васильев В.Д., Кузяков А. Е., Литвиненко В. П. Развитие основных типов отечественных центрифуг. М., ЦИНТИхимнефтемаш. 1972

15. Воюцкий С.С. О причинах агрегативной устойчивости эмульсий. — «Успехи химии», Т. 30, 1961.

16. Гречухина А.А., Кудряшова Л.В., Мухамедова Р.А. Сравнение эффек тивности действия отечественных и импортных рсагснтов-деэмульгаторов. -Сборник «Интенсификация химических процессов переработки нефти» Казан. гос. технол. ун-т, Нижнекамск, 1997, с. 95-97.

17. Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Общие свойства и первичные методы переработки нефти и газа: Учебник для студентов нефтяных специальностей втузов. 3-е изд. - М.: Химия, 1972. — 360 с.

18. Гумовский О.А., Хамидуллин Ф.Ф., Тронов В.П. А.с. СССР № 1592011 Устройство для разрушения водонефтяной эмульсии: / Б.И. 1990 -. № 34.

19. Дурмишян А.Г. Газоконденсатные месторождения. М.: Недра, 1979, - 230 с.

20. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1978 462 с.

21. Ерих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Л.: Химия, 1972. - 464 с.

22. Канзафаров Ф.Я. .Пат.РФ № 017792 Способ разрушения промежу -точного эмульсионного слоя. / Б.И. 1994-. № 15.

23. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технолог гии. М., Химия, 1971

24. Кокорышкина И.Ю., Шипигузов Л.М. Подбор перспективных отече ственных деэмульгаторов для промысловой подготовки нефти. Междунар. научн, техн. конф. «Перспективы хим. технол. и матер.», Пермь, 1997. с. 70.

25. Каспарянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. М.: Недра, 1977.

26. Логинов В.И. Обезвоживание и обессоливание нефтей. М.: «Хи -мия», 1979.

27. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1970.-319 с.

28. Левченко Д.Н., Бергштейн Н.В., Худякова А.Д., Николаева Н.М. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. М.: Химия, 1967.

29. Лукъяненко В. М., Таранец В. А. Промышленные центрифуги. М.: Химия 1974, 375 с

30. Медведев В.Ф. Сбор и подготовка неустойчивых эмульсий на промыслах. М.: Недра, 1987.

31. Маринин Н.С. Разгазирование и предварительное обезвоживание нефти в системах сбора. М.: Недра, 1982.

32. Михайлов Ф.Л. Разрушение стойких эмульсий Реф. сборник «Неф -тепромысловое дело», - М., ВНИИОЭНГ, 1978, № 3.

33. Мартыненко А.Г., Коноплев В.П., Ширяева Г.П. Очистка нефтепро -дуктов в электрическом поле постоянного тока. М.: «Химия». 1974 г.

34. Мойсенков С.Ф., Гулий Ю.Т. Воздействие электрического поля наэмульсию воды в нефти и конструкция электродегидратора Нефтяная и газовая пром., 1976, № 3.

35. Пинковский Я.Н. Поведение дисперсных водяных капелек в неоднородном электрическом поле. «Химия и технология топлив и масел», 1976, № 6.

36. Павлова С.П., Халиф А.Л., Каюмов М.Т. Переработка нефтяного газа // Нефтепромысловое дело.- 19878, № 9. - с. 28-29.

37. Подготовка к транспорту парафиносодержащих газов. / Т.М. Беки-ров, В.И. Мурин, Г.А. Ланчаков, Н.И. Кабанов. // Газовая промышленность . — 1997. -№ 12.-с. 63-64.

38. Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. — М: Недра, 1982.-221 с.

39. Позднышев Г.Н., Шмелев М.В. Разрушение стойких нефтяных эмульсий. «Нефтяное хозяйство», 1977, 2, с. 51-54.

40. Панченков Г.М., Цабек JI.K. Поведение эмульсий в электрическом поле. М.: Химия, 1969.

41. Петров А.А„ Позднышев Г.П., Борисов С.И., Мансуров А.А. Природные стабилизаторы и устойчивость нефтяных эмульсий, Производственно -техн. сборник, вып. 91. М.: Транспорг, 1971.

42. Рабинович Е.З. Гидравлика. М.: Недра, 1980 278 с.

43. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978.

44. Скобло А. И., Молоков Ю.К., Владимиров А.И. Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехимии. М.: Недра, 2000 г. - 652 с

45. Соколов В. И. Современные промышленные центрифуги. М., Машиностроение^ 1967

46. Соколов В. И. Центрифугирование. М.: Химия. - 406 с

47. Семихина Л.П., Перекупка А.Г., Семихин В.И.Патент РФ № 2067492 Способ обезвоживания нефти/ Б.И. — 93 № 18

48. Телин А.Г. Султанов С.З., Сингизова В.Х., Фоменко В.В., Колочугин И.С. Регулирование вязкости водонефтяных эмульсий с использованием химических реагентов. Нефтепромысловое дело, 1995, № 8, 9. с. 70-73.

49. Тудрий Г.А. Варнавская О.А., Хватова Л.К. Использование отечественного деэмульгатора СНПХ-4810 в процессе подготовки нефти. «Нефтяное дело», 1998 г. № 2, с. 54-57.

50. Тронов В.П. Промысловая подготовка нефти, М.: Недра, 1977.

51. Физико-химическая механика дисперсных структур. Сборник под ред. П.А. Ребиндера, М.: Наука, 1966.

52. Хамидуллин Ф.Ф., Тронов В.П., Хамидуллин Р.Ф. А.с. СССР № 1629070 Отстойник для подготовки нефти, Б.И. 1991 - № 3.

53. Центрифуга типа ОМБ-803. Руководство по эксплуатации. Курган-химмаш, 1991.бб.Черножуков Н.И. Технология переработки нефти и газа. М.: Химия,1960.

54. Шмелев В.А., Шаймарданов В.Х., Ким М.Б. Некоторые особенности процесса предварительного обезвоживания нефти. «Нефтяное хозяйство», 1998, №3, с. 73-75.

55. Ширеев А.Н. Тронов В.П., Исмагилов И.Х., Закиев Ф.А. Основные факторы, влияющие на повышение устойчивости эмульсий на поздней стадии разработки месторождений. «Нефтяное хозяйство», 1998. № 12, с. 20-21.

56. Шкоропад Д. Е. Осадительное центрифугирование. Вестн. техн. и эконом, информ. ,1957, с. 21-30.

57. Шкоропад Д.Е, Новиков О.П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1997. - 256 с.

58. Шкоропад Д.Е. Центрифуги непрерывного действия за рубежом. М., ЦИНТИхимнефтемаш, 1969.

59. Эмульсии. Под ред. Ф. Шермана. М.: Химия, 1972.

60. А.с. СССР № 448037 Осадительная центрифуга Г.М. Певзнер , Б.И. — 1973- № 8

61. А.с. СССР № 443685 Центрифуга для очистки жидкостей П.Н. Белянин БИ- 1973 № 7.

62. А.С. СССР № 476029 Осадительная центрифуга В.П. Ноздрин, П.А.

63. Тациенко и др. БИ -1972 № 17

64. А.С. СССР № 612705 Центрифуга Р.С. Сагдеев, Е.А. Зуев БИ -1976- №

65. А.с. СССР № 490500 Центрифуга для очистки жидкостей БИ — 1975-№ 41

66. А.с. СССР № 615951 Центрифуга И.С. Зарх, В.Н. Петраков, Л.Н. Ба-талина БИ-1978-№27

67. А.С. СССР № 633608 Осадительная центрифуга М.А. Борц, Ю.Н. Бочков и др. БИ 1971-№ 7.

68. А.с. СССР № 633609 Центрифуга для очистки жидкостей. В.Е. Анд -реева, И.В. Елсуков, З.С. Алферова БИ 1976-№ 5.81 .А.с. СССР № 724212 Осадительная центрифуга Я.С. Гинберг БИ -1978-№ 12

69. А.с. СССР № 478618 Привод центрифуги А.Г. Граве БИ 1973 - № 16112