Спосіб видалення та нейтралізації сірководню та меркаптанів та встановлення для його здійснення, Банк
Винахід відноситься до нафтової та газової промисловості і може бути використане в нафтовидобутку та нафтопереробці для видалення сірководню та меркаптанів, що містяться в нафті, газовому конденсаті та нафтопродуктах з їх подальшою нейтралізацією. Спосіб виділення сірководню та меркаптанів здійснюють шляхом безпосереднього нагріву продукції нафтових свердловин у гідроциклоні, а виділені гази разом з парогазовою сумішшю обробляють виборчим по відношенню до сірководню та меркаптанів реагентом - водним розчином 1-гідрокси-2-[1,3-оксазетидин] іл-етану загальної формули С4Н9O2N охолоджують при температурі не вище 15°С і сепарують при тиску не менше 1,3 ати. Описана також установка для реалізації цього способу, що включає заспокійливий колектор, депульсатор, сепаратори, гідроциклон, конденсатор-холодильник, бензосепаратор, насоси відкачування, буферну ємність і резервуари, причому ємність-накопичувач очищеного продукту забезпечена обігрівається гідроциклоном з зменшується з неї з'єднується з бензосепаратором, з об'ємною масообмінною насадкою. Використання винаходу дозволяє значно покращити якість продукції свердловин та скоротити втрати вихідної сировини. 2 н.п. ф-ли, 3 іл.
Запропонований винахід відноситься до підготовки продукції нафтових і газоконденсатних родовищ і може бути використане переважно для видалення сірководню і меркаптанів, що містяться в нафті, газовому конденсаті та нафтопродуктах з подальшою нейтралізацією.
Відомі технологічні процеси для видалення сірководню та меркаптанів з нафти та газу методами адсорбції твердою речовиною та абсорбції рідиною(Див. А.М.Лобков. Збір та обробка нафти і газу на промислі. Надра. М., 1968, С.90-91 [1]).
Для нейтралізації сірководню використовують різного роду установки (див., наприклад, А.М.Лобков. Збір та обробка нафти і газу на промислі. Надра. М., 1968, с.103-120 [1]), що містять абсорбер, ємність - краплеуловлювач, конденсатор - холодильник, сепаратор, резервуар та насос. Як нейтралізатор сірководню та меркаптанів застосовують луги (як правило, NaOH), що подаються в лужні ємності при температурі підготовки нафти.
Недолік - недостатньо якісне очищення нафти від сірководню та меркаптанів та їх нейтралізація.
Мета винаходу - підвищення ефективності очищення нафти від сірководню та меркаптанів шляхом інтенсифікації процесу, а також їх нейтралізація та комплексна утилізація вуглеводневих газів.
Поставлену мету досягають тим, що попередньо нагріту до 60°С нафту піддають гідроциклонуванню, що полягає в обробці її в полі відцентрових сил при швидкостях лінійному обчисленні в 30-35 м/с в плівковому режимі закінчення газорідинної суміші. Це досягають обробкою цієї суміші в гідроциклоні спеціальної конструкції (див. Оптимізація процесів поділу в гідроциклоні. / С. І. Мурінов, Р. Р. Ахсанов, В. В. Гайдукевич та ін. // Проблеми нафтогазового комплексу в умовах становлення ринкових відносин. Збірник наукових статей Фонд сприяння розвитку наукових досліджень - Уфа, 1999. Вип.2 - С.245-249 [2]), в якому при такому режимі закінчення газорідинної суміші в центрі обертання потоку утворюється розрідження (залишковий тиск у цьому центрі , як показали численні дослідження [3], не перевищує 250 мм рт.ст.(Р.Р.Ахсанов, В.І.Данілов, Н.X.Нурмухаметов. Стабілізація нафти за допомогою гідроциклону. Фонд сприяння розвиткунаукових досліджень. - Уфа, 1996, с.64). У цей центр обертання потоку спрямовуються гази сірководню, меркаптанів, лекголеткі вуглеводні та у вигляді пар більш "жирні" вуглеводні (бутан, частково пентан та ін), утворюючи в цьому центрі парогазову суміш, за рахунок зміни коефіцієнтів фазової рівноваги системи "газ (пар ) - рідина".
Для нейтралізації сірководню і меркаптанів, що містяться в парогазовій суміші, а також утилізації "жирних" вуглеводневих газів парогазову суміш охолоджують до 15°С і піддають обробці в газосепараторі, де легші "сухі" гази разом з сірководнем об'ємною насадкою (див. Результати промислових краплеуловлювачів з регулярною дротяною насадкою (РПН) Панченкова / В.А.Крюков, М.Ш.Саттаров, Р.Р.Ахсанов та ін. // Збір, підготовка та транспорт нафти та нафтопродуктів. Збірник наукових праць ВНІІСПТнафта - Уфа 1991. - С.29-34 [4], що постійно змочується вибірково діючим по відношенню до сірководню і меркаптанів нейтралізатором, що являє собою 70%-ний водний розчин 1-гідрокси-2-[1,3 оксазетидин ]-3-іл-етану загальної формули C4H9 O2N (пат. Р.Ф. №2173735, Б.І. №26, 2001, заявка №99118348/13) [5].
Гідроциклонування нагрітої нафти нижче 60 ° С не дає бажаних результатів, особливо при видаленні меркаптанів. Водночас, нагрівання нафти понад 60°С економічно не виправдане для цього процесу. Застосування температури охолодження нижче 15 ° С економічно невиправдане. З технологічної погляду виділена парогазовая суміш добре конденсується і накопичується в безосепараторі як легких вуглеводнів при зазначеній температурі, т.к. тиск у цьому бензосепараторі за технологічним режимом підтримується в межах 1,3 атм. При нижчихтисках спостерігається підвищений винесення легких вуглеводнів, а збільшення тиску в даному процесі призводить до економічно невиправданих витрат. Крім того, слід зазначити, що за цієї температури охолодження конденсація меркаптанів, як показали численні дослідження, не відбувається. Відмінною ознакою даного способу видалення і нейтралізації сірководню і меркаптанів є застосування процесу гідроциклонування газорідинної суміші шляхом введення в гідроциклон спеціальної конструкції, що забезпечує попередній нагрівання сировини і плівковий режим закінчення рідини, видалення з плівки рідини газів і перш за все сірководню. рівноваги системи "газ (пар) – рідина". Крім того, інтенсивний вплив відцентрових сил на нагріту, сірководень та меркаптани, що містить продукцію свердловин, призводить до розриву нестійких зв'язків сірководню та меркаптанів з вуглеводнями (див., наприклад, Короткий довідник з хімії. І.Г.Гороновський, Ю.Г. .Ф.Накряч."Наукова думка", Київ, 1974 - С.403-405 [6]). Приблизно те саме можна сказати і про меркаптани. Вплив температури (нагрів продукції свердловин) і глибокого вакууму (залишковий тиск у центрі обертання потоку не більше 250 мм рт. стовпа в гідроциклоні спеціальної конструкції) цілком достатньо для виділення молекул сірководню та меркаптанів з шару нафти, конденсату та накопичення їх у центрі обертання потоку подальшою обробкою в бензосепараторі з масообмінною об'ємною насадкою, що постійно змочується вибірково діючим щодо сірководню і меркаптанам реагентом, що є водним розчином 1-гідрокси-2-[1,3 оксазетидин]-3-іл-етану загальної формули C4H9
Здійснення способу видалення танейтралізації сірководню та меркаптанів проводилося на встановленні нафтозбірного пункту "Алаторка" ТОВ "Башмінерал". На відміну від традиційних установок видалення сірководню і меркаптанів ця установка була забезпечена газосепаратором з встановленим на ньому гідроциклоном, що обігрівається спеціальної конструкції, що забезпечує попередній нагрівання продукції свердловин і плівковий режим закінчення рідини, а також створення вакууму в центрі обертання потоку.
На фіг.1 наведена принципова схема пропонованої установки для реалізації способу, на фіг.2 - гідроциклон, що обігрівається спеціальної конструкції, на фіг.3 - графік результатів промислової експлуатації способу.
Установка включає заспокійливий колектор 1, депульсатор 2, сепаратор 3 і 4, обігрівається гідроциклон 5, накопичувальну ємність (вона ж краплеуловлювач) 6, конденсатор-холодильник 7, бензосепаратор 8, насоси відкачування 9 і 12, резервуар 11 13.
Спосіб реалізують в такий спосіб.
Сірководень і меркаптани продукцію, що містить нафтових свердловин направляють в заспокійливий колектор 1, в якому відбувається зниження швидкості руху цієї продукції і далі в депульсатор 2, де здійснюють попередній відбір газу. Крім того, у цьому депульсаторі здійснюють скидання води. Нафта з залишковим газом, що знаходяться у вільному стані і розподіленому в об'ємі рідини, вводять у сепаратор першого ступеня 3. Газ сепаратора 3 об'єднують з газовим потоком з депульсатора 2 і направляють на установку підготовки газу. У сепараторі 3 також здійснюють скидання залишкової води буферну ємність 13, з якої насосом 12 відкачують на кущову насосну станцію (КНС) для закачування в пласти. Перед введенням продукції свердловин у сепаратор 4, як правило, додають деемульгаторта прісну воду. Промиту та підготовлену продукцію свердловин направляють у процесор-гідроциклон спеціальної конструкції, що забезпечує процес гідроциклонування продукції. Процесор може бути забезпечений одним або декількома гідроциклонними елементами. Відмінною особливістю гідроциклону спеціальної конструкції є те, що в ньому забезпечується попереднє нагрівання продукції свердловин за рахунок постачання гідроциклонного елемента нагрівальним пристроєм, наприклад НГЛ-160, що здійснює нагрівання за допомогою електричного струму. Крім того, гідроциклонний елемент виконаний так, що на відстані 1/3 від основи конічної частини кут конусності зменшується на 30%. Порівняно з традиційними гідроциклонними елементами, ця зміна конструкції дозволила інтенсифікувати процес гідроциклонування. У гідроциклоні, як зазначалося, з допомогою інтенсивної крутки потоку у центрі обертання утворюється розрідження, куди спрямовуються парогазовая суміш. Параметром визначення інтенсифікації процесу гідроциклонування є величина цього розрідження (див. [3]). Застосування вдосконаленої конструкції гідроциклу збільшує величину розрідження приблизно на 15-20% та забезпечує створення стійкого парогазового шнура в центрі обертання потоку.
Безпосереднє нагрівання продукції в гідроциклонному елементі до 60°С дає можливість повнішого видалення сірководню і меркаптанів з одночасним зменшенням втрат вуглеводнів. Для уловлювання краплинної рідини парогазову суміш направляють у ємність-накопичувач 6 і далі в конденсатор-холодильник 7. Стабільну продукцію свердловин після видалення з неї значної частини сірководню і меркаптанів в результаті гідроциклонування відкачують насосом 9, приймальний патрубок якого подають вибірководіючий по відношенню до сірководню та меркаптанів реагент = водний розчин 1-гідрокси-2-[1,3оксазетидин]-3-іл-етану загальної формули C 4H9O2N, і далі в резервуар 10 і на вузол обліку 11. У конденсаторі-холодильнику 7 фракції легких вуглеводнів виділяються у вигляді конденсату і надходять разом з іншими газами в бензосепаратор 8. меркаптани разом з "сухим" газом подають донизу масообмінної об'ємної насадки, виконаної з регулярної дротяної насадки і постійно змочується реагентом, вибірково діючим щодо сірководню і меркаптанів. Продукти нейтралізації сірководню та меркаптанів разом зі стічними водами збирають у буферну ємність 13 і подають у кущові насосні станції (КНС) не тільки з метою підтримки пластового тиску, але й для придушення росту бактерій сульфатвідновлювальних (СВБ).
Результати промислової експлуатації пропонованого винаходу "Спосіб видалення та нетралізації сірководню та меркаптанів та установка для його здійснення" представлені у вигляді графіків на фіг.3.
Використання пропонованого винаходу дозволило значно покращити якість продукції свердловин, скоротити втрати вуглеводневої сировини шляхом конденсації парогазової суміші та комплексного використання конденсату.
формула винаходу
1. Спосіб видалення та нейтралізації сірководню та меркаптанів, що полягає у виділенні цих газів з продукції нафтових свердловин та подальшим контактуванням їх з реагентом, який відрізняється тим, що виділення сірководню та меркаптанів здійснюютьшляхом безпосереднього нагрівання продукції нафтових свердловин у гідроциклоні до температури 60°С, а виділені гази разом з парогазовою сумішшю обробляють вибірковим по відношенню до сірководню та меркаптанів реагентом - водним розчином 1-гідрокси-2-[1,3-оксазетидин]-3-іл -Етан загальної формули C4H9O2N, охолоджують при температурі не вище 15°С і сепарують при тиску не менше 1,3 ати.
2. Установка для реалізації способу по п.1, що включає заспокійливий колектор, депульсатор, сепаратори, гідроциклон, конденсатор-холодильник, бензосепаратор, насоси відкачування, буферну ємність і резервуари, що відрізняється тим, що ємність-накопичувач очищеного продукту забезпечена обігрівається гідроцикло конусності, а вихід парогазової лінії з неї з'єднується з бензосепаратором, з об'ємною масообмінною насадкою.
MM4A - Дострокове припинення дії патенту СРСР або патенту України на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі