[1]Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к установкам очистки нефти от сероводорода и легких метил-, этилмеркаптанов до уровня современных требований в соответствии ГОСТ Р 51858-2002 и может быть использовано для промысловой подготовки сероводородсодержащей нефти.
[2]Известна установка очистки нефти от сероводорода и меркаптанов (патент RU №2313563, МПК C10G 27/06, B01D 19/00, опубл. 27.12.2007), включающая подводящий трубопровод сернистой нефти, блок нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов, содержащий узел приема и хранения реагента-нейтрализатора, насос-дозатор, напорный трубопровод которого соединен с трубопроводом сернистой нефти, смесительное устройство, установленное на трубопроводе нефти после точки ввода реагента-нейтрализатора, и буферную емкость. Установка снабжена подводящим трубопроводом малосернистого или сероочищенного углеводородного газа и дополнительно содержит колонну отдувки газом, установленную на входе установки, нефтегазовый сепаратор, установленный после колонны отдувки, и трубчатый реактор, выполненный в виде трубопровода расчетной длины от смесительного устройства до буферной емкости, при этом верхний боковой штуцер колонны соединен с подводящим трубопроводом сернистой нефти, нижний боковой штуцер ее соединен с подводящим трубопроводом углеводородного газа, куб ее соединен трубопроводом с нефтегазовым сепаратором, верх колонны и нефтегазового сепаратора сообщены с системой сбора и утилизации нефтяных газов и/или с факельной системой, а нижняя (кубовая) часть нефтегазового сепаратора соединена трубопроводом со смесительным устройством.
[3]Известен способ подготовки сероводородсодержащей нефти (патент RU №2283856, МПК C10G 19/02, C10G 29/06, опубл. 20.09.2006), включающий ее многоступенчатую сепарацию, отдувку углеводородным газом до достижения не более 90%-ной степени удаления содержащегося в нефти сероводорода и последующую нейтрализацию остаточных количеств сероводорода введением в нефть при перемешивании химического реагента-нейтрализатора. В качестве последнего в нефть вводят водно-щелочной раствор нитрита натрия или водный раствор сульфита и бисульфита (гидросульфита) натрия.
[4]Недостатками указанных установки и способа являются то, что для проведения процесса отдувки высокосернистой нефти с целью снижения в ней массовой доли сероводорода ниже 20-100 млн-1 требуется подача в нефть большого количества углеводородного газа (от 5 м3/м3 нефти и выше), не содержащего сероводорода, в результате чего значительно снижается выход товарной нефти из-за перехода большого количества ценных углеводородов С4+В в газ отдувки. При этом в случае недостаточной очистки нефти от сероводорода прибегают к химическому способу очистки, заключающемуся в том, что добавляют нейтрализаторы, которые могут иметь различный состав. Что приводит к значительным материальным затратам на очистку высокосернистой нефти из-за высокого расхода дорогостоящего реагента на нейтрализацию содержащегося сероводорода, т.к. расход нейтрализующих реагентов составляет около 300 л/ч или более 2,6 тыс.м3/год. Кроме того, эксплуатация данной установки и способа приводит к загрязнению очищенной товарной нефти нежелательными продуктами нейтрализации сероводорода реагентом и увеличению содержания в ней воды (за счет образования реакционной воды и воды, поступающей в составе применяемого реагента-нейтрализатора).
[5]Наиболее близкой к заявленному техническому решению является установка подготовки сероводородсодержащей нефти (патент РФ №2412740, МПК B01D 19/00, C10G 29/00, опубл. 27.02.2011), включающая десорбционную колонну, оснащенную подводящими и отводящими газопроводами и нефтепроводами, блок охладителя сероводородсодержащего газа, расположенного на отводящем газопроводе. Установка также включает нефтепровод, ступени сепарации, установку обезвоживания и обессоливания нефти, состоящую из ступени предварительного обезвоживания нефти с резервуарами-отстойниками, сырьевых насосов, нагревателя нефти, отстойников ступени глубокого обезвоживания и отстойников ступени обессоливания нефти с трубопроводом сброса отстоявшейся в них воды и трубопроводом пресной промывочной воды, соединенным с участком нефтепровода перед отстойниками обессоливания, установку очистки нефти от сероводорода и легких меркаптанов, содержащую блок отдувки сероводорода, состоящий из десорбционной колонны с подводящими и отводящими газопроводами и нефтепроводами, расходомера газа, установленного на подводящем газопроводе перед колонной, и сепаратора с выкидным нефтепроводом, блок химической нейтрализации сероводорода и меркаптанов, состоящий из узла приема и хранения реагента, насосов-дозаторов с напорным трубопроводом и установленным на нем гасителем пульсаций давления, смесительное устройство, соединенное с напорным трубопроводом насосов-дозаторов, резервуары товарной нефти. Выкидной нефтепровод сепаратора снабжен расходомером нефти и завихрителем потока, который охвачен байпасной линией со смесительным устройством, причем напорный трубопровод узла приема и хранения реагента, сообщенный с входом смесительного устройства, снабжен игольчатым вентилем, а насосы-дозаторы снабжены частотным регулятором, функционально связанным с расходомером нефти, при этом напорный трубопровод узла приема и хранения реагента между входом смесительного устройства и игольчатым вентилем выполнен с возможностью сообщения со входом установки обезвоживания и обессоливания нефти перед сырьевыми насосами при остановке блока отдувки, подводящий нефтепровод десорбционной колонны снабжен дополнительным расходомером нефти, а подводящий газопровод - регулирующим клапаном, функционально связанным с дополнительным расходомером нефти.
[6]На данной установке осуществляют способ очистки нефти от сероводорода, включающий многоступенчатую сепарацию, одновременную подачу обезвоженной и обессоленной нефти в верхнюю часть десорбционной колонны по подводящему нефтепроводу и газа, не содержащего сероводород или газа сепарации с низкой концентрацией сероводорода, в нижнюю часть десорбционной колонны по подводящему газопроводу, очистку нефти от сероводорода газом в десорбционной колонне, отвод насыщенного сероводородом газа с верхней части десорбционной колонны но отводящему газопроводу в охладитель, охлаждение газа, направление потребителю в систему газосбора. При охлаждении часть тяжелых фракций из газовой фазы конденсируется и отводится в предназначенную для сбора конденсата емкость. Нефть, очищенная от основной массы сероводорода и содержащая легкие меркаптаны, после десорбционной колонны по отводящему нефтепроводу поступает в сепаратор и затем нефть из сепаратора по выкидному нефтепроводу через смесительное устройство поступает в резервуары товарной нефти, в случае необходимости в нефть из емкостей узла приема и хранения реагентов с помощью насосов-дозаторов на прием смесительного устройства подается заданное количество реагента-нейтрализатора.
[7]Указанная установка и способ позволяют снизить массовую долю сероводорода и метил- и этилмеркаптанов до 20-100 млн-1 и ниже 40-100 млн-1 соответственно, т.е. до норм, соответствующих требованиям ГОСТ Р 51858-2002, за счет сочетания физического воздействия на нефть путем отдувки сероводорода газом и химической нейтрализации остаточного содержания сероводорода и меркаптанов при введении в нефть реагентов-нейтрализаторов. Очистку нефти от сероводорода газом осуществляют при давлении, равном 0,012-0,07 МПа, и температуре нефти 20-70°С, при которых осуществляется удаление из нефти основного количества сероводорода в количестве не менее 80% от исходного его содержания в нефти. Отвод газа происходит под собственным давлением. В описании расписаны пределы давлений в процессе отдувки. На практике не редко давление в колонне выскакивает за эти пределы и соответственно происходит ухудшение качества нефти на выходы, что приводит к необходимости либо увеличения газа отдувки, либо уменьшения количества нефти, подаваемой в колонну (в нынешних условиях не реально).
[8]Недостатками указанной установки и способа являются значительный унос отдувочного углеводородного газа (растворенного и свободного) с очищенной нефтью в процессе проведения отдувки при повышенном давлении в пределах от 0,05 МПа до 0,07 МПа, что позволяет получить товарную нефть, соответствующую требованиям ГОСТ Р 51858 и недостаточно высокий выход товарной нефти из-за потерь ценных углеводородов С4+выше с отходящим с отдувочным углеводородным газом, особенно при проведении процесса отдувки при повышенных температурах (45-65°С и выше). Также увеличение объемов подачи отдувочного углеводородного газа с целью получения товарной нефти, соответствующей требованиям ГОСТ Р 51858 приводит к увеличению объемов конденсата, образующегося в отводящем газопроводе, что в свою очередь приводит к увеличению давления в системе сбора газа в целом на всей установке, при этом, увеличение давления выше пределов от 0,05 МПа до 0,07 МПа, приводит к ухудшению качественных характеристик товарной нефти в части содержания сероводорода по ГОСТ Р 51858.
[9]Техническими задачами предполагаемого изобретения являются повышение эффективности подготовки и очистки нефти за счет стабилизации процессов отдувки, повышения качества товарной нефти, снижения уноса отдувочного углеводородного газа (растворенного и свободного) с очищенной нефтью, стабилизации давления в системе сбора газа, а также снижение материальных затратах.
[10]Поставленные технические задачи решаются способом очистки нефти от сероводорода, включающим многоступенчатую сепарацию, одновременную подачу обезвоженной и обессоленной нефти в верхнюю часть десорбционной колонны по подводящему нефтепроводу и газа, не содержащего сероводород, или газа сепарации с низкой концентрацией сероводорода, в нижнюю часть десорбционной колонны по подводящему газопроводу, очистку нефти от сероводорода газом в десорбционной колонне, отвод насыщенного сероводородом газа с верхней части десорбционной колонны по отводящему газопроводу в охладитель, охлаждение газа, направление потребителю в систему газосбора.
[11]Новым является то, что очистку нефти от сероводорода газом в десорбционной колонне осуществляют при давлении от 0,0005 МПа до 0,02 МПа и температуре нефти 20-70°С, газ после охладителя отбирают устройством отбора сероводородсодержащего газа, выполненным в виде установки улавливания легких фракций, соединенным с охладителем и приемным трубопроводом системы сбора и/или утилизации газа.
[12]Поставленные технические задачи решаются установкой подготовки сероводородсодержащей нефти, включающей десорбционную колонну, оснащенную подводящими и отводящими газопроводами и нефтепроводами, блок охладителя сероводородсодержащего газа, расположенного на отводящем газопроводе.
[13]Новым является то, что на отводящем газопроводе после охладителя сероводородсодержащего газа, соединенного с верхней частью десорбционной колонны, расположено устройство отбора сероводородсодержащего газа, выполненное в виде установки улавливания легких фракций, сообщенное с приемным трубопроводом системы сбора и/или утилизации газа.
[14]На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки подготовки сероводородсодержащей нефти.
[15]Заявленный способ реализуется, например в составе установки содержащей нефтепровод 1, функционально участками соединяющий все технологические элементы установки, ступени сепарации 2 с газопроводом 3, резервуары-отстойники 4 ступени предварительного обезвоживания нефти, сырьевые насосы 5, нагреватель 6, отстойники 7 ступени глубокого обезвоживания нефти и отстойники 8 ступени обессоливания нефти с трубопроводом 9 сброса отстоявшейся в них воды, трубопровод 10 пресной промывочной воды, десорбционную колонну 11 с подводящим нефтепроводом 12, подводящим газопроводом 13, отводящим газопроводом 14, на котором расположен блок охладителя сероводородсодержащего газа 15, соединенный с верхней частью десорбционной колонны и устройством отбора сероводородсодержащего газа 16, выполненного в виде установки улавливания легких фракций, сообщенного с приемным трубопроводом системы сбора и/или утилизации газа, с отводящим нефтепроводом 17, сепаратор 18 с выкидным нефтепроводом 19, на котором установлено смесительное устройство 20, емкости 21 узла приема и хранения реагентов, насосы-дозаторы 22, снабженные частотным регулятором, напорный трубопровод 23, соединенный с приемом смесительного устройства 20, трубопровод 24, соединяющий напорный трубопровод 23 насосов-дозаторов 22 с входом установки обезвоживания и обессоливания нефти перед сырьевыми насосами 5, резервуары товарной нефти 25.
[16]Способ очистки нефти от сероводорода реализуется посредством установки подготовки сероводородсодержащей нефти. Сырую сероводородсодержащую нефть с массовой долей сероводорода 500-700 млн-1 по нефтепроводу 1 подают в сепараторы первой и второй 2 ступеней сепарации, откуда газ по газопроводу 3 поступает потребителю на установку сероочистки или в систему газосбора. Нефть после ступеней сепарации 2 подают в резервуар 4 ступени предварительного обезвоживания нефти, откуда сырьевыми насосами 5 через нагреватель 6 направляют последовательно в отстойники 7 ступени глубокого обезвоживания нефти и отстойники 8 обессоливания нефти, из которых отстоявшуюся воду сбрасывают по трубопроводу 9 в резервуар 4 ступени предварительного обезвоживания нефти. Перед отстойниками 8 обессоливания нефти по трубопроводу 10 вводят пресную промывочную воду. Обезвоженную и обессоленную нефть после отстойников 8 подают в верхнюю часть десорбционной колонны 11 по подводящему нефтепроводу 12. Одновременно в нижнюю часть десорбционной колонны 11 по подводящему газопроводу 13 подают газ, не содержащий сероводорода, или газ сепарации с низкой концентрацией сероводорода. В десорбционной колонне 11 очистку нефти от сероводорода газом осуществляют при давлении от 0,0005 МПа до 0,02 МПа, и температуре нефти 20-70°С, при которых осуществляется удаление из нефти основного количества сероводорода в количестве не менее 80% от исходного его содержания в нефти. Насыщенный сероводородом газ с верхней части десорбционной колонны 11 по отводящему газопроводу 14 поступает в блок охладителя сероводородсодержащего газа 15, соединенного с верхней частью десорбционной колонны где газ охлаждается. Часть тяжелых фракций из газовой фазы конденсируется и отводится в предназначенную для сбора конденсата емкость, а газ принудительно отбирается устройством отбора сероводородсодержащего газа 16, выполненного в виде установки улавливания легких фракций (УУЛФ), и направляется потребителю в систему газосбора и/или утилизации газа. При достижении давления перед УУЛФ 0,002 МПа автоматически включается компрессор УУЛФ, который откачивает легкие фракции по выкидному трубопроводу в систему утилизации, принятую в проекте. Если давление в системе продолжает возрастать - компрессор в автоматическом режиме переходит на откачку при повышенных оборотах, увеличивая производительность. Если давление в системе снижается - компрессор переходит на откачку на пониженных оборотах, снижая производительность. При снижении давления на приеме до минимальной запрограммированной величины (0,0005 МПа) компрессор останавливается.
[17]Нефть, очищенная от основной массы сероводорода и содержащая легкие меркаптаны, после колонны 11 самотеком по отводящему нефтепроводу 17 поступает в сепаратор 18, из которого отделившийся газ направляется в охладитель 15 совместно с потоком газа из колонны 11 или по автономному газопроводу - в систему газосбора, например, на компрессорную станцию. Нефть из сепаратора 18 по выкидному нефтепроводу 19 через смесительное устройство 20, в качестве которого используют преимущественно вихревой или центробежный насос небольшой производительности, поступает в резервуары товарной нефти 25. Из емкостей 21 узла приема и хранения реагентов с помощью насосов-дозаторов 22 на прием смесительного устройства 20 подают заданное количество реагента-нейтрализатора.
[18]Устройство, обеспечивающее отбор сероводородсодержащего газа, установленное после блока охладителя сероводородсодержащего газа, соединенного с верхней частью десорбционной колонны и приемным трубопроводом системы сбора и/или утилизации газа, обеспечивает стабильный и постоянный его отбор, что в свою очередь позволяет получить существенную экономию углеводородного газа, подаваемого в десорбционную колонну для отдувки сероводорода из товарной нефти, за счет использования заявленного технического решения, т.к. заявленное техническое решение по сравнению с прототипом позволяет экономить до 2-х м3 газа на 1 м3 нефти, против показателей прототипа, у которого расход углеводородного газа составляет до 5 м3 на 1 м3 очищаемой нефти.
[19]Устройство отбора сероводородсодержащего газа, выполненного в виде установки улавливания легких фракций, установленного после охладителя сероводородсодержащего отдувочного газа, позволяет за счет снижения давления до 0,02 МПа в десорбционной колонне, осуществить отделение (сепарацию) нефти от легких углеводородов C1-C3, растворенных в нефти с использованием меньшего объема углеводородного газа. Снижение объемов углеводородного газа, подаваемого на отдувку позволяет снизить объемы выпадаемого в газопроводах конденсата.
[20]Применение способа и устройства на Сулеевской ТХУ. Нефть с массовой долей сероводорода 500-700 млн-1 после отстойника обессоливания и обезвоживания 8 подают в верхнюю часть десорбционной колонны 11 по подводящему нефтепроводу 12. Одновременно в нижнюю часть десорбционной колонны 11 по подводящему газопроводу 13 подают газ сепарации с низкой концентрацией сероводорода. В десорбционной колонне 11 очистку нефти от сероводорода газом осуществляют при давлении от 0,0005 МПа до 0,02 МПа, и температуре нефти 20-70°С. Насыщенный сероводородом газ с верхней части десорбционной колонны 11 по отводящему газопроводу 14 поступает в блок охладителя сероводородсодержащего газа 15, соединенного с верхней частью десорбционной колонны где газ охлаждается. Часть тяжелых фракций из газовой фазы конденсируется и отводится в предназначенную для сбора конденсата емкость, а газ принудительно отбирается устройством отбора сероводородсодержащего газа 16, выполненного в виде установки улавливания легких фракций, и направляется в систему утилизации газа.
[21]В результате содержание массовой доли сероводорода снизилось на 82% от исходного его содержания в нефти.
[22]В связи со снижением убыли массы нефти с 2,1% до 1,85% увеличился выход товарной нефти на 14 тн/сут.
[23]Сокращение потерь нефти с отходящим отдувочным газом составил порядка 5110 тн/год.
[24]Таким образом, как видно из вышеизложенного, предлагаемый способ по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества:
[25]- повышается качество товарной нефти за счет поддержания постоянно стабильных параметров работы;
[26]- обеспечивается снижение давления в десорбционной колонне без ухудшения качества товарной нефти в части содержания сероводорода, согласно требований ГОСТ Р 51858;
[27]- обеспечивается сокращение потерь нефти с отходящим отдувочным газом и, следовательно, повышение выхода очищенной товарной нефти;
[28]- обеспечивается снижение объемов конденсата, выпадаемого в трубопроводах;
[29]- снижаются материальные и энергетические затраты, связанные с подготовкой сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 за счет стабилизации процесса отдувки сероводорода.
[30]Заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности «новизна», вследствие того, что указанная совокупность заявленных признаков ранее не была известна, из исследованного уровня техники.
[31]Заявляемое техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям, т.к. по мнению заявителя не является очевидным для специалиста в силу неизвестности совокупности признаков, приведенных в независимых пунктах формулы и не известности полученных технических результатов, которые реализованы с применение указанной совокупности признаков, а именно достигнуто:
[32]- повышение качества товарной нефти за счет поддержания постоянно стабильных параметров работы;
[33]- обеспечено снижение давления в десорбционной колонне без ухудшения качества товарной нефти в части содержания сероводорода, согласно требований ГОСТ Р 51858;
[34]- обеспечено сокращение потерь нефти с отходящим отдувочным газом и, следовательно, повышение выхода очищенной товарной нефти;
[35]- обеспечено снижение объемов конденсата, выпадаемого в трубопроводах;
[36]обеспечено регулирование процесса отдувки и снижены материальные и энергетические затраты, связанные с подготовкой сероводородсодержащей нефти до требований ГОСТ Р 51858-2002 за счет стабилизации процесса отдувки сероводорода.
[37]Заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. реализовано и испытано в полевых условиях и показало свою большую эффективность при применению по назначению, а именно обеспечило возможность получения заявленных технических результатов, а именно обеспечило возможность, по сравнению с прототипом получить технический результат в виде повышение эффективности подготовки и очистки нефти и ее качества при минимальных материальных затратах за счет стабилизации процессов отдувки, при этом для реализации заявленного технического решения не потребовалось использовать сложные системы и оборудование, т.к. оно реализовано на стандартном технологическом оборудовании с использованием известных технических средств.
