Способ утилизации попутного газа - RU2680154C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области утилизации попутного газа на объектах шельфовой добычи углеводородного сырья, преимущественно, в высоких широтах.

Известны следующие способы утилизации попутного газа [1].

1. Утилизация на месте добычи газа без переработки

1.1 Закачка в пласт с целью поддержания пластового давления;

1.2 Водогазовое воздействие;

1.3 Закачка в подземные хранилища газа для извлечения в будущем. Указанный способ сравнительно прост и его применение ограничено

геологическими особенностями залежей.

2. Транспортировка газа или газожидкостной смеси мультифазным транспортом к месту переработки морским транспортом.

Однако существенным недостатком способа является то, что выход попутного газа является величиной непостоянной, необходимо предусматривать емкости для хранения, предусматривать оборудования для закачки, сжижения и отгрузки газа на газовозы.

3. Переработка на месторождении.

Недостатком такого способа является необходимость создания мини-ГПЗ на месторождении. Однако создание данного объекта на шельфе для одной платформы связано с большими капитальными затратами и рисками, связанными с возможной малой загрузкой предприятия. Капитальные же затраты увеличиваются при уменьшении объемов утилизируемого газа.

4. Использование трубопроводов для транспортировки газа на береговые предприятия для переработки газа. Однако, расстояние до берега зачастую велико, а постройка предприятий на побережье, например, арктических морей России потребует развития дорогостоящей инфраструктуры для дальнейшей транспортировки продуктов переработки попутных газов.

В качестве прототипа способа утилизации попутного газа принято решение по патенту [2] РФ 2554374 «СПОСОБ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ И ПОДВОДНАЯ ЛОДКА ДЛЯ ДОБЫЧИ И ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ»

Способ включает получение газовых гидратов, их перемещение потребителю, разложение газовых гидратов с получением газа. Процесс получения газовых гидратов осуществляют при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов. Перевозку газовых гидратов осуществляют в герметичных, теплоизолированных грузовых помещениях транспортного средства при термодинамических параметрах, исключающих разложение газовых гидратов. Разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении его перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного. Процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе перевозки осуществляют при температуре -0,2°C и давлении 1 МПа. При этом газовые гидраты отбирают в гидратном состоянии в виде брикетов посредством n-контейнеров, поочередно спускаемых на подводный пласт газовых гидратов с подводного транспортного средства. Подводный пласт газовых гидратов разогревают посредством нагревательных элементов, размещенных в ребрах n-контейнеров. Заглубляют поочередно каждый из n-контейнеров в подводный пласт газовых гидратов на глубину, превышающую в два раза высоту контейнера. После заполнения самонавалом каждого из n- контейнеров газовыми гидратами выполняют их подъем в грузовое помещение транспортного средства. Транспортное средство выполнено в виде подводной лодки. При разогреве подводного пласта газовых гидратов разогревают участок - только участок пласта газовых гидратов под контейнером. Газовые гидраты, которыми заполняют контейнеры, представляют собой брикеты природного метастабильного минерала в их гидратном - твердом состоянии.

Применение данного способа для утилизации попутного газа невозможно, т.к. он предназначен для сбора гидратов из подводных пластов, образовавшихся в результате развития естественных природных процессов.

Задачей изобретения является утилизация попутного газа образующегося при добыче нефти на морских добывающих комплексах, исключающая его выброс в атмосферу, сжигание на факелах.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе утилизации путем получения газовых гидратов, их перемещения потребителю с помощью подводного транспортного средства, разложения газовых гидратов с получением газа, при этом процесс получения газовых гидратов осуществляется при термодинамических параметрах, соответствующих образованию газовых гидратов, а разложение газовых гидратов с отбором газа, по завершении их перевозки, осуществляют снижением давления в грузовом помещении транспортного средства до атмосферного, процесс получения газовых гидратов и их хранение в процессе выхода попутного газа из скважины осуществляют путем закачки попутного газа в подводные транспортные средства, частично заполненные водой при температуре морской воды в объеме до 160 единиц объема попутного газа к одному объему полости подводного транспортного средства, причем подача попутного газа осуществляется в незаполненную водой часть полости подводного транспортного средства, последовательного заполнения полости подводного транспортного средства водой до полного объема полости подводного транспортного средства, доведения давления в полости подводного транспортного средства, необходимого для образования гидратов при этой температуре, при этом, подводные транспортные средства выполнены в виде размещенной в подводной части морской платформы или на морском дне ледостойких несамоходных емкостей, жестко пришвартованных к станине, на станине выполнен коллектор для соединения ледостойких несамоходных емкостей с линией подачи попутного газа с платформы и линией дожима давления в ледостойкой несамоходной емкости, ледостойкие емкости снабжены герметичным стыковочным узлом приема/раздачи газа из коллектора/в коллектор, герметичным стыковочным узлом для соединения линии подачи воды в полость ледостойкой емкости до полного ее заполнения, стыковочным узлом для подсоединения ледостойкой емкости к судну-челноку, осуществляющему транспортировку ледостойкой емкости потребителю газа, причем, ледостойкие емкости снабжены элементами, обеспечивающими перемещение емкости из рабочего положения от станины к узлу ее стыковки с судном-челноком.

Способ иллюстрируется чертежом.

Процесс получения газовых гидратов и их хранение по мере выхода попутного газа из скважины осуществляют путем закачки попутного газа в подводные транспортные средства 1, частично заполненные водой при температуре морской воды в объеме до 160 единиц объема попутного газа к одному объему полости подводного транспортного средства 1, причем подача попутного газа осуществляется в незаполненную водой часть полости подводного транспортного средства 1, последовательного заполнения полости подводного транспортного средства 1 водой до полного объема полости подводного транспортного средства 1, доведения давления в полости подводного транспортного средства 1, необходимого для образования гидратов при этой температуре, при этом, подводные транспортные средства 1 выполнены в виде размещенной в подводной части морской платформы 2 или на морском дне 3 ледостойких несамоходных емкостей, жестко пришвартованных к станине 4, на станине 4 выполнен коллектор 5 для соединения ледостойких несамоходных емкостей 1 с линией подачи 6 попутного газа с морской платформы 2 и линией дожима давления в ледостойкой несамоходной емкости 1, ледостойкие емкости 1 снабжены герметичным стыковочным узлом 7 приема/раздачи газа из коллектора/в коллектор 5, герметичным стыковочным узлом 8 для соединения коллектора 9 линии подачи воды в полость ледостойкой емкости 1 до полного ее заполнения, стыковочным узлом 10 для подсоединения ледостойкой емкости 1 к судну- челноку 11, осуществляющему транспортировку ледостойкой емкости 1 потребителю газа, причем, ледостойкие емкости снабжены элементами 12, обеспечивающими перемещение емкости 1 из рабочего положения от станины к узлу ее стыковки с судном-челноком 11.

Способ реализуется следующим образом.

Подводные транспортные средства 1, выполненные в виде размещенной в подводной части морской платформы 2 или на морском дне 3 ледостойких несамоходных емкостей, жестко пришвартованных к станине 4. Емкости 1 на фазе приема попутного газа частично заполнены водой. Попутный газ подается по линии 6 подачи попутного газа через коллектор 5 в незаполненную часть полости емкости 1 до объема 160 объемов к одному объему полости емкости 1. В этой части полости газ хорошо сжимается, а при отсутствии воды в зоне входа газа в полость не происходит образование газовых гидратов, перекрывающих поток попутного газа в емкость 1. По достижении указанной выше пропорции объемов в полость емкости через коллектор 9 нагнетается вода, заполняющая свободный объем полости с последовательным доведением давления в емкости 1 до значения, при котором при данной температуре формируются газовые гидраты. Способ преимущественно предназначен для применения в высоких широтах, поскольку размещение емкости 1 под водой с температурой около плюс 4°C существенно снижает давление (до 2 МПа), при котором формируются газовые гидраты, поэтому емкости 1 для их транспортировки будут иметь существенно более тонкую стенку, чем танки для перевозки сжиженных газов. При этом отсутствует сложная инфраструктура, обеспечивающая сжижение газа. После завершения цикла заполнения емкости 1 попутным газом она забирается судном-челноком 11: сначала происходит захват емкости посредством устройств 12, подъем ее к судну - челноку 11, и пристыковка к судну-челноку 11 посредством стыковочных узлов 10. Далее емкость транспортируется потребителю газа для дальнейшей переработки. Для разгрузки газа из емкости 1 она ставится на станину 4, осуществляется сброс давления в ней, часть воды, образующейся в процессе распада гидратов удаляется из емкости 1. Выделяющийся в свободную часть полости емкости газ отбирается в коллектор и передается на берег потребителю.

Наличие парка подводных емкостей у каждой платформы позволяет достаточно гибко реагировать на изменение дебита попутного газа: нет газа - емкости стоят свободные, большой выход- судно-челнок чаще осуществляет забор/возврат емкостей. Общая численность емкостей в парке определяется исходя из прогнозируемого дебита скважин по попутному газу. Для случая, когда объема парка недостаточно для утилизации газа, осуществляется его сброс в факельную систему.

Библиография

1 М.А. Гулянский, А.А. Котенко, Е.Г. Крашенинников, С.В. Потехин. Методы утилизации нефтяного газа: технологические и экономические аспекты, новые решения на основе мембранных технологий. СФЕРА. НЕФТ Ь И ГАЗ. 4/2013 (37).

2 Патент RU №2 554 374, 27.06.2014.

Реферат

Изобретение относится к способу утилизации попутного газа, образующегося при морской добыче нефти. Технический результат - исключение выбросов попутного газа в атмосферу в виде продуктов его сжигания и снижение затрат на утилизацию по сравнению с существующими методами. Способ включает в себя закачку попутного газа через коллектор 5 в подводную или надводную емкость 1, частично заполненную водой. После доведения соотношения объемов газа и полости в емкости 1 до значений, равных ~ 160:1, емкости 1 заполняют через коллектор 9 водой. Поднимают давление в емкости 1 до значений, при которых образуются гидраты компонентов попутного газа при температуре воды в емкости. После чего емкость 1 отстыковывают от коллекторов 5 и 9 и захватывают судном-челноком 11 для транспортировки потребителям газа. На месте приемки газа емкость пристыковывают к приемному коллектору и осуществляют ее декомпрессию до атмосферного давления. В результате чего гидраты разлагаются на газ и воду. Газ направляют потребителю, емкость с водой отправляют к месту добычи нефти. 1 ил.

Формула