RU2841265C2 - Подводная установка и способ обработки газа из подводного газового месторождения - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к подводной установке (2) для обработки газа из подводного промыслового месторождения газа. Установка содержит: модуль (6) охлаждения, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей непосредственно из по меньшей мере одного подводного газового месторождения (4), для охлаждения газа до температуры, обеспечивающей возможность конденсации тяжелых углеводородов и воды, присутствующих в смеси; и модуль (8) разделения газа/жидкости, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей из модуля (6) охлаждения, и подачи обработанного газа в трубопровод (14) экспортирования газа, а жидкости - в трубопровод (16) экспортирования жидкости. Установка характеризуется тем, что модуль (8) разделения газа/жидкости содержит сепаратор (18) газа/жидкости и коалесцирующий фильтр-сепаратор (20), соединенные последовательно, при этом сепаратор газа/жидкости имеет выход (18b) для газа, соединенный с входом (20а) коалесцирующего фильтра-сепаратора, и выход (18 с) для жидкости, соединенный с трубопроводом (16) экспортирования жидкости, при этом коалесцирующий фильтр-сепаратор имеет выход (20b) для газа, соединенный с трубопроводом экспортирования газа, и выход (20 с) для жидкости, соединенный с трубопроводом экспортирования жидкости. Также изобретение относится к способу подводной обработки газа и применению способа. Использование предлагаемого изобретения позволяет исключить проблему скопления жидкости в нижних точках трубы, также позволяет поддерживать давление и предотвратить образование твердых отложений. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение, в общем, относится к области подводной добычи газа. В частности, оно относится к подводной обработке газа с целью его экспортирования на морские или береговые объекты.

Уровень техники

[0002] В существующих схемах экспортирование газа из подводных промысловых месторождений, и в частности из газоконденсатных месторождений, осуществляется частично по длинным трубам, соединяющим промысловые месторождения с наземными объектами.

[0003] Используемые на практике установки по экспортированию газа обычно не включают в себя какие-либо установки по обработке. Добытый газ обычно экспортируется по трубе без предварительной обработки (за исключением добавления химикатов для предотвращения твердых отложений, ограничения коррозии и т.д.). Также известны публикации WO 2015/181386, WO 2016/192813 и WO 2014/079515, относящиеся к установкам для экспортирования газа, содержащим, в частности, модуль охлаждения, в который подается смесь газ/жидкость, поступающая непосредственно с газовых месторождений, и модуль разделения газа/жидкости, обеспечивающий разделение газа и жидкости для их транспортирования на наземные объекты по специально предназначенным экспортирующим трубопроводам.

[0004] Этот тип установки подвержен различным проблемам, которые необходимо решить. Одной из основных проблем является скопление жидкости, которое может возникнуть в нижних точках трубы экспортирующего газопровода. Эта проблема возникает, когда скорость газа становится недостаточной, чтобы увлекать жидкость, и вызывает закупорку потоков в трубопроводе экспортирования газа. Другая проблема заключается в обеспечении того, чтобы давление экспортируемого газа всегда оставалось достаточным для обеспечения эффективного экспортирования на наземные объекты. Также важно ограничить или даже предотвратить образование твердых отложений (гидратов, парафинов и т.д.) в экспортирующем газопроводе.

Сущность изобретения

[0005] Таким образом, основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить подводную технологическую установку, которая позволит преодолеть вышеуказанные проблемы.

[0006] Эта цель достигается благодаря установке для обработки газа из подводного промыслового газового месторождения, содержащей:

- модуль охлаждения, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей непосредственно из по меньшей мере одного подводного газового месторождения, для охлаждения газа до температуры, обеспечивающей возможность конденсации тяжелых углеводородов и воды, присутствующих в смеси; и

- модуль разделения газа/жидкости, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей из модуля охлаждения, и подачи обработанного газа в трубопровод экспортирования газа, а жидкости - в трубопровод экспортирования жидкости;

- и причем, в соответствии с изобретением, модуль разделения газа/жидкости содержит сепаратор газа/жидкости и коалесцирующий фильтр-сепаратор, соединенные последовательно, при этом сепаратор газа/жидкости имеет выход для газа, соединенный с входом коалесцирующего фильтра-сепаратора, и выход для жидкости, соединенный с трубопроводом экспортирования жидкости, при этом коалесцирующий фильтр-сепаратор имеет выход для газа, соединенный с трубопроводом экспортирования газа, и выход для жидкости, соединенный с трубопроводом экспортирования жидкости.

[0007] Установка для обработки газа в соответствии с настоящим изобретением примечательна, в частности, тем, что ее модуль разделения газа/жидкости содержит сепаратор газа/жидкости, установленный последовательно с коалесцирующий фильтром-сепаратором, что обеспечивает высокую эффективность разделения. В более общем смысле, установка согласно изобретению основана на снижении точки росы смеси газ/жидкость за счет объединения модуля охлаждения и высокопроизводительного модуля разделения газа/жидкости, что может обеспечить возможность пассивного экспортирования газа (т.е. без необходимости в компрессоре). Таким образом, такая установка находит особенно выгодное применение на газовых месторождениях, расположенных на большой глубине и вдали от берега. Кроме того, понижение точки росы смеси газ/жидкость осуществляется до уровня, обеспечивающего возможность последующего экспортирования газа, который полностью (или почти полностью) остается в газовой фазе на протяжении всего экспортирования.

[0008] В частности, модуль охлаждения в установке согласно изобретению обеспечивает возможность конденсации тяжелых углеводородов и воды, присутствующих в смеси газ/жидкость, которые обычно конденсируются в трубопроводе экспортирования газа. Охлаждение также происходит при температуре ниже той, которая достигается газом в экспортирующем газопроводе.

[0009] Модуль охлаждения может содержать пассивный теплообменник или активный теплообменник. В этом случае он может дополнительно содержать клапан с эффектом Джоуля-Томсона или турбодетандер, установленный ниже по потоку от теплообменника.

[0010] Сепаратор газа/жидкости модуля разделения газа/жидкости может представлять собой гравитационный сепаратор, циклонный сепаратор или центробежный сепаратор.

[0011] Предпочтительно, модуль разделения газа/жидкости дополнительно содержит блок предварительной обработки газа, расположенный между сепаратором газа/жидкости и коалесцирующим фильтром-сепаратором, для удаления твердых частиц, которые могут быть захвачены газом, и для снижения содержания жидкости перед коалесцирующим фильтром-сепаратором с целью продления срока службы коалесцирующего фильтра-сепаратора.

[0012] Коалесцирующий фильтр-сепаратор может быть интегрирован в сепаратор газа/жидкости.

[0013] Трубопровод экспортирования газа, в качестве преимущества, может быть свободным от средств сжатия газа.

[0014] Что касается трубопровода экспортирования жидкости, то он, предпочтительно, может быть оснащен средствами перекачки жидкости.

[0015] Предпочтительно, модуль разделения газа/жидкости содержит два коалесцирующих фильтра-сепаратора, установленных параллельно, чтобы обеспечить резервирование в случае проблемы с одним из сепараторов, а также обеспечить непрерывность технологического процесса на этапах технического обслуживания коалесцирующих фильтров.

[0016] Также предпочтительно, установка дополнительно содержит средства для впрыскивания ингибитора гидратообразования выше по потоку от модулем охлаждения и/или средства для впрыскивания ингибитора парафина выше по потоку от модулем охлаждения. Эти средства впрыскивания позволяют ограничить или даже предотвратить образование твердых отложений (гидратов, парафинов и т.п.) в установке, а также в трубопроводах экспортирования газа и жидкости.

[0017] Соответственно, изобретение также относится к способу подводной обработки газа из подводного промыслового месторождения газа, последовательно включающему в себя:

- этап охлаждения смеси газ/жидкость, поступающей непосредственно из по меньшей мере одного подводного промыслового месторождения газа, чтобы сконденсировать тяжелые углеводороды и воду и довести смесь газ/жидкость до температуры ниже, чем температура газа в трубопроводе экспортирования газа; и

- этап подводного разделения газа/жидкости для подачи обработанного газа в трубопровод экспортирования газа, а жидкости - в трубопровод экспортирования жидкости; и в котором

- этап разделения газа/жидкости включает в себя первую стадию разделения газа/жидкости, за которой непосредственно следует вторая стадия разделения газа/жидкости за счет коалесценции, чтобы снизить точку росы обработанного газа до уровня, обеспечивающего возможность его экспортирования в монофазной форме.

[0018] Изобретение также относится к применению способа, как раскрыто выше, к газоконденсатному месторождению, разрабатываемому в настоящее время, или к газоконденсатному месторождению, которое еще не разрабатывается.

Краткое описание чертежей

[0019] На фиг. 1 представлен схематический вид подводной установки для обработки газа согласно изобретению.

[0020] На фиг. 2 представлен схематический вид примера коалесцирующего фильтра-сепаратора установки согласно изобретению.

Раскрытие вариантов осуществления

[0021] Изобретение относится к подводной обработке газа из подводного месторождения газа. Оно находит предпочтительное (но не ограниченное) применение на подводных газоконденсатных месторождениях, расположенных на больших глубинах и вдали от берега.

[0022] На фиг. 1 показан пример подводной установки 2 для обработки газа согласно изобретению, снабжаемой одним или более подводными промысловыми месторождениями 4 газа.

[0023] Как правило, такая установка 2 для обработки газа содержит модуль 6 охлаждения, в который подается смесь газ/жидкость, поступающая непосредственно из подводного газового месторождения (месторождений) 4, и модуль 8 разделения газа/жидкости, в который подается смесь газ/жидкость, поступающая из модуля охлаждения.

[0024] В частности, модуль 6 охлаждения имеет функцию охлаждения смеси газ/жидкость, чтобы довести ее до температуры, обеспечивающей возможность конденсации тяжелых углеводородов и воды, присутствующих в смеси (и которые обычно конденсируются далее по потоку в трубопроводе для экспорта газа).

[0025] С этой целью модуль 6 охлаждения из примерного варианта осуществления, показанного на фиг. 1, содержит пассивный теплообменник 10, вход которого непосредственно соединен с выходом устьевых сооружений газового подводного месторождения (месторождений) 4, и клапан 12 с эффектом Джоуля-Томсона, расположенный на выходе из пассивного теплообменника 10.

[0026] Клапаном 12 с эффектом Джоуля-Томсона управляют так, чтобы получать постоянное и заданное давление на выходе из трубопровода экспортирования газа (обычно клапаном такого типа управляют для поддержания определенной температуры на выходе клапана). Зная особенности трубопровода экспортирования газа, можно управлять давлением после клапана с эффектом Джоуля-Томсона. При этом за счет обеспечения определенного уровня давления газа на выходе из экспортного газопровода обеспечивается максимальная температура на выходе клапана 12 с эффектом Джоуля-Томсона.

[0027] Альтернативно пассивному теплообменнику, можно предусмотреть активный теплообменник, опционально связанный с клапаном с эффектом Джоуля-Томсона ниже по потоку. Таким активным теплообменником может быть теплообменник жидкость/газ с перекачкой забортной воды, теплообменник газ/газ с повторным использованием холодного газа на выходе из станции, теплообменник с теплоносителем в виде текучей среды и холодильным контуром и т.д.

[0028] Альтернативно клапану с эффектом Джоуля-Томсона, можно предусмотреть турбодетандер, установленный ниже по потоку от пассивного теплообменника (или ниже по потоку от активного теплообменника, если применимо).

[0029] Модуль 8 разделения газа/жидкости принимает на вход охлажденную смесь газ/жидкость, поступающую из модуля охлаждения, и подает как обработанный газ в трубопровод 14 экспортирования газа, так и жидкость в трубопровод 16 экспортирования жидкости.

[0030] Согласно изобретению, модуль 8 разделения газа/жидкости содержит сепаратор 18 газа/жидкости и коалесцирующий фильтр-сепаратор 20, соединенные последовательно.

[0031] Более конкретно, сепаратор 18 газа/жидкости имеет вход 18а для смеси газа/жидкости, соединенный с выходом модуля 6 охлаждения, выход 18b для газа, соединенный с входом коалесцирующего фильтра-сепаратора 20, и выход 18 с для жидкости, соединенный с трубопроводом 16 экспортирования жидкости.

[0032] Что касается коалесцирующего фильтра-сепаратора 20, то он имеет вход 20а, соединенный с выходом 18b для газа сепаратора 18 газа/жидкости, выход 20b для газа, соединенный с трубопроводом 14 экспортирования газа и, по меньшей мере, выход 20 с, соединенный с трубопроводом 16 экспортирования жидкости 16.

[0033] Сепаратор газа/жидкости 18 модуля разделения газа/жидкости может быть сепаратором гравитационного типа, сепаратором циклонного типа или даже сепаратором центробежного типа. Например, можно использовать вертикальный сепаратор с множеством труб.

[0034] Теперь со ссылкой на фиг. 2 будет описан пример конструкции коалесцирующего фильтра-сепаратора 20.

[0035] Как известно, коалесценция представляет собой действие, при котором происходит слияние мелких капель жидкости смеси газ/жидкость, создаваемых турбулентностью внутри сепаратора, с образованием более крупных капель. Это явление обеспечивает лучшее гравитационное отделение жидкости во время прохождения через сепаратор.

[0036] В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, вход 20а коалесцирующего фильтра-сепаратора 20 расположен в нижней части сепаратора, выход 20b для газа расположен в верхней части сепаратора, при этом предусмотрены два выхода для жидкости, а именно: выход 20 с-1 в нижней части и выход 20 с-2 в промежуточной части.

[0037] Насыщенный каплями жидкости газ, поступающий внутрь сепаратора через вход 20а, подвергается первой фазе гравитационного разделения в нижней части 22 сепаратора. Часть жидкости, образующейся в результате этого разделения, выводится через выход 20 с-1 для жидкости в нижней части.

[0038] Смесь газ/жидкость затем поднимается к верхней части 24 сепаратора, проходя через один или более фильтрующих картриджей 26, внутри которых капли жидкости сливаются с образованием более крупных капель. Образовавшиеся таким образом капли жидкости падают и накапливаются внизу верхней части 24 сепаратора, откуда они выводятся через промежуточный выход 20 с-2. Что касается газа, освобожденного от этих капель жидкости, то он уходит вверх через выход 20b для газа.

[0039] Следует отметить, что коалесцирующий фильтр-сепаратор может представлять собой устройство, отдельное от сепаратора газа/жидкости, поскольку оно может быть интегрировано с ним.

[0040] Следует также отметить, что модуль разделения газа/жидкости может предпочтительно содержать два коалесцирующих фильтра-сепаратора, установленных параллельно, чтобы обеспечить резервирование в случае поломки.

[0041] Предпочтительно, модуль 8 разделения газа/жидкости дополнительно содержит блок 27 предварительной обработки газа, расположенный между сепаратором 18 газа/жидкости и коалесцирующим фильтром-сепаратором 20, для удаления твердых частиц, которые могут быть захвачены газом и уменьшения содержания жидкости перед коалесцирующим фильтром-сепаратором.

[0042] Также предпочтительно, трубопровод 16 экспортирования жидкости снабжен средством перекачки жидкости, как правило, подводным насосом 29.

[0043] И наоборот, установка согласно изобретению может позволить избежать необходимости прибегать к средствам сжатия газа для трубопровода 14 экспортирования газа.

[0044] Более предпочтительно, установка дополнительно содержит средства 28 для впрыскивания ингибитора гидратообразования выше по потоку от модуля 6 охлаждения. Аналогично установка может также содержать средства 30 для впрыскивания ингибитора парафина выше по потоку от модуля охлаждения.

Claims (20)

1. Подводная установка (2) для обработки газа из подводного промыслового месторождения газа, содержащая:

- модуль (6) охлаждения, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей непосредственно из по меньшей мере одного подводного газового месторождения (4), для охлаждения газа до температуры, обеспечивающей возможность конденсации тяжелых углеводородов и воды, присутствующих в смеси; и

- модуль (8) разделения газа/жидкости, выполненный с возможностью получения смеси газ/жидкость, поступающей из модуля (6) охлаждения, и подачи обработанного газа в трубопровод (14) экспортирования газа, а жидкости - в трубопровод (16) экспортирования жидкости;

отличающаяся тем, что модуль (8) разделения газа/жидкости содержит сепаратор (18) газа/жидкости и коалесцирующий фильтр-сепаратор (20), соединенные последовательно, при этом сепаратор газа/жидкости имеет выход (18b) для газа, соединенный с входом (20а) коалесцирующего фильтра-сепаратора, и выход (18 с) для жидкости, соединенный с трубопроводом (16) экспортирования жидкости, при этом коалесцирующий фильтр-сепаратор имеет выход (20b) для газа, соединенный с трубопроводом экспортирования газа, и выход (20 с) для жидкости, соединенный с трубопроводом экспортирования жидкости.

2. Установка по п. 1, в которой модуль (6) охлаждения содержит пассивный теплообменник (10) или активный теплообменник.

3. Установка по п. 2, в которой модуль охлаждения дополнительно содержит клапан (12) с эффектом Джоуля-Томсона или турбодетандер, установленный ниже по потоку от теплообменника (10).

4. Установка по любому из пп. 1-3, в которой сепаратор (18) газа/жидкости модуля разделения газа/жидкости представляет собой гравитационный сепаратор, или циклонный сепаратор, или центробежный сепаратор.

5. Установка по любому из пп. 1-4, в которой модуль (8) разделения газа/жидкости дополнительно содержит блок (27) предварительной обработки газа, расположенный между сепаратором (18) газа/жидкости и коалесцирующим фильтром-сепаратором (20), для удаления твердых частиц, которые могут быть захвачены газом, и для снижения содержания жидкости перед коалесцирующим фильтром-сепаратором.

6. Установка по любому из пп. 1-5, в которой коалесцирующий фильтр-сепаратор интегрирован в сепаратор газа/жидкости.

7. Установка по любому из пп. 1-6, в которой трубопровод (14) экспортирования газа свободен от средств сжатия газа.

8. Установка по любому из пп. 1-7, в которой трубопровод (16) экспортирования жидкости оснащен средствами (29) перекачки жидкости.

9. Установка по любому из пп. 1-8, в которой модуль разделения газа/жидкости содержит два коалесцирующих фильтра-сепаратора, установленных параллельно.

10. Установка по любому из пп. 1-9, дополнительно содержащая средства (28) для впрыскивания ингибитора гидратообразования выше по потоку от модуля (6) охлаждения.

11. Установка по любому из пп. 1-10, дополнительно содержащая средства (30) для впрыскивания ингибитора парафина выше по потоку от модуля (6) охлаждения.

12. Способ подводной обработки газа из подводного месторождения газа, последовательно включающий в себя:

- этап охлаждения смеси газ/жидкость, поступающей непосредственно из по меньшей мере одного подводного промыслового месторождения (4) газа, чтобы сконденсировать тяжелые углеводороды и воду и довести смесь газ/жидкость до температуры ниже, чем температура газа в трубопроводе экспортирования газа; и

- этап подводного разделения газа/жидкости для подачи обработанного газа в трубопровод экспортирования газа, а жидкости - в трубопровод экспортирования жидкости;

отличающийся тем, что этап разделения газа/жидкости включает в себя первую стадию разделения газа/жидкости, за которой непосредственно следует вторая стадия разделения газа/жидкости за счет коалесценции, чтобы снизить точку росы обработанного газа до уровня, обеспечивающего возможность его экспортирования в монофазной форме.

13. Применение способа по п. 12 к газоконденсатному месторождению, разрабатываемому в настоящее время.

14. Применение способа по п. 12 к еще не разрабатываемому газоконденсатному месторождению.