Чухарева Н.В., Рудаченко А.В., Бархатов А.Ф., Федин Д.В. Транспорт скважинной продукции

Подождите немного. Документ загружается.

выс

реге

сорб

гене

ем.

пол

пере

дит

ожи

быт

беро

бера

дни

тивн

ис. 5.21.

Установ

ком дав

ерации.

р и вхо

атор и р

Первая

ом удал

входо

тделени

Сепарат

аемого

выполн

трубоп

распол

а абсор

Верхняя

м сетч

прощен

а осушк

ении со

На стор

ной сепа

сширит

тупень

нии сво

в абсор

жидких

р может

оличест

н в виде

роводно

гающей

ера газо

часть се

тым кап

ая техно

природ

тороны

не высо

атор. Н

льная е

роцесса

одной

ер пред

углевод

быть д

а своб

отдельн

обвязко

я обычн

тводной

аратора

еотдели

огическа

гликоле

ого газа

бсорбер

ого дав

стороне

кость со

осушки

идкости

смотрен

родов и/

ух- или

дной во

стояще

й, или ж

в его

тарелко

олжна

елем дл

схема ус

ТЭГ раб

и низко

ения на

низкого

вспомог

риродн

из газо

сепарат

ли своб

трехфаз

ы. Вхо

емкост

в виде

ижней

ыть обо

удален

ановки

тает пр

м давлен

одятся г

авлени

тельным

го газа

ого пот

р, в кот

дной во

ым, в з

ной сеп

, соедин

екции в

асти и

удована

я взвеш

сушки га

относит

и со ст

иколев

находят

оборудо

аключае

ка. Для

ром про

ы.

висимос

аратор

нной с

оставе а

тделенн

высокоэ

нной вл

льно

роны

й аб-

я ре-

ани-

тся в

этого

исхо-

и от

ожет

бсор-

й от

фек-

аги и

261

твердых частиц из потока газа перед входом в секцию абсорбера.

Встроенные сепараторы обычно бывают снабжены спиральным тепло-

обменником для предупреждения замерзания воды. Горячий раствор,

подаваемый из аккумулятора, циркулирует по спирали теплообменника

и предает тепло.

Абсорбер (также часто называемый контактором) является важ-

нейшим функциональным элементом в установке осушки. В абсорбере

происходит смешивание газа и жидко

сти и собственно отделени

е влаги.

Абсорбер обычно бывает выполнен в форме абсорбционной колонны,

размеры которой рассчитываются с учетом технологических потребно-

стей. Абсорбер состоит из нескольких равновесных ступеней, достаточ-

ных, чтобы обеспечить массовый перенос влаги из газовой в жидкую

фазу с целью достижения требуемого влагосодержания газа на выходе.

Ступени могут быть выполнены: 1) в форме та

релок, как колпачковые

тарелки, клап

анные или ситчатые тарелки; 2) из соответствующих за-

полняющих материалов. Все более широко в гликолевых абсорберах

используют структурированные заполнители.

Абсорбер работает по принципу абсорбционной колонны. Движе-

ние потоков сред – встречное.

Отбор насыщенного гликоля производится из нижней части абсор-

бера, как правило, по регулятору уров

ня. Обогащенный гликоль обычно

подогревают перед подачей, для чего его часто пропускают через труб-

ки конденсатора, размещенной в верхней части выпарной колонны. За-

тем его подвергают испар

ению в расширительной емкости, где основная

часть летучих компонентов (взвешенных и растворенных) переходит в

пар. Выпуск гликоля из расширительной емкости осуществляется, как

правило, тоже по регулятору уровня, после чего насыщенный гликоль

поступает в теплообменник восстанов

ленного – насыщенного гликоля.

Оттуда он поступает

через фильтр на регенератор.

Основной функцией теплообменника восстановленного – насы-

щенного гликоля является рекуперация тепловой энергии. В теплооб-

меннике горячий восстановленный гликоль из регенератора охлаждает-

ся насыщенным гликолем, поступающим из абсорбера. Восстановлен-

ный гликоль должен подаваться в аб

сорбер охлажденным, а насыщен-

ный гликоль на регенерацию – теплым.

В состав обычной регенерационной установки входят ребойлер с

огневым подводом тепла, расположенный в нижней част

и горизонталь-

ного сосуда с паровым пространством над трубными пучками, дистил-

ляционная (выпарная) колонна, вертикально присоединенная к парово-

му пространству емкости ребойлера, и промежуточный резервуар, рас-

положенный под ребойлером. Частью регенерационной установки так-

262

же является змеевик конденсатора, который устанавливается в верхней

части выпарной колонны для ее орошения с целью улучшения сепара-

ции раствора и воды.

Стандартная установка осушки газа ТЭГ эффективно работает при

температуре ребойлера около 175 °С, что приблизительно на 20 °С ниже

температуры разложения ТЭГ.

Отделение воды от гликоля в регенераторе происходит путем

фракционирования. Темпер

атура кипения воды и гликоля сильно разли-

чаются: у воды – 100 °С, а у ТЭГ – 288 °С. Кроме того, эти два вещества

можно легко

разделить путем фракционной перегонки. Этот процесс

осуществляется в выпарной колонне. Внутри колонны насыщенный

влагой пар поднимается кверху, вступая при этом в тесное соприкосно-

вение с нисходящим потоком насыщенной гликолем жидкости. Между

этими двумя фазами осуществляется непрерывный процес

с тепломассо-

переноса. Разность температур приводит к конденсации паров гликоля

(тяжелый компонент) и испарению жидкой воды (легкий компонент).

Пар в верхней части колонны состоит практически из чистой воды, так

как гликоль в нижней части колонны содержит очень малое количество

воды. Небольшая часть парообразной смеси (в основном из водяного

пара) конденсируется в верхней части колонны в конденсаторе, что

обеспечивает необходимое орошение для улучшения эффективности

фракционирования. Основным

и функциями выпарной колонны является

окончательное разделение абсорбированной влаги и поглотителя ТЭГ,

сброс отделенной влаги в атмосферу и улавливание гликоля, испаренно-

го в ребойлере.

Насыщенная гликолем жидкость, которая становится регенериро-

ванным гликолем, выводится через нижнюю ч

асть выпарной колонны и

поступает в ребойлер. К ребойлеру осуществляется подвод тепла, обыч-

но за счет прямого огневого подогрева, чтобы повысить температуру

гликоля и вызвать его частичное испарение. Горячий восстановленный

гликоль из ребойлера поступает самотеком в промежуточный резервуар,

который обычно располагается ниже ребойлера. Затем горячий восста-

новленный гликоль подается в теплообменник восстановленного – на-

сыщенного гликоля, где происходит его охлаждения. В конечном счете,

гликоль возвращается обратно

в абсорбер, и на этом технологический

цикл заканчивается.

Циркуляционный насос служит для откачки гликоля из промежу-

точного резервуара, повышения давления концентрированного гликоля

и подачи гликоля на верхнюю тарелку абсорбера. Расход гликоля регу-

лируется посредством насоса. Перед входом в насос гликоль проходит

через теплообменник восстановленного – насыщенного гликоля, где

263

подвергается охлаждению, а на выходе – через теплообменник сухого

газа, где подвергается дополнительному охлаждению перед попаданием

в абсорбер.

Молекулярные сита

В отличие от осушки газа гликолем, которая представляет собой

абсорбционный процесс, метод осушки молекулярными ситами основан

на адсорбции. Содержащаяся в газе влага поглощается твердым сорбен-

том (которым является молекулярное сито) и, таким образом, удаляется

из природного газа. Молекулярные сита обычно используют в тех слу-

чаях, когда требуется получить очень сухой газ (например, в криоген-

ных процессах). Применени

е молекулярных сит позволяет осушить газ

до уровня менее 1 части на миллион (1 мг/м

Технологический процесс осушки газа молекулярными ситами за-

ключается в пропускании влажного газа через слой адсорбента. Слой

адсорбента впитывает в себя влагу, содержащуюся в газе, в результате

чего получается осушенный газ. После насыщения адсорбента водой (т.

е. когда дальнейшее поглощение влаги невозможно), его необходимо

регенерировать. Чтобы уменьшить размеры молекулярных сит, для от-

деления больших количеств воды част

о дополнительно предусматрива-

ют установки осушки гликолем. После них устанавливают молекуляр-

ное сито для окончательной осушки газа.

Описание технологического процесса. Поглощение водяного пара

из потока газа адсорбентом представляет собой полунепрерывный про-

цесс. Поэтому требуются как минимум два слоя адсорбента. В то время

как один слой находится в фазе адсорбирования, другой слой находится

в фазе регенерации или остывания. По мере адсорбирования происходит

насыщени

е слоя адсорбента, и часть его становится неспособной к

дальнейшему поглощению влаги. После того как слой адсорбента пол-

ностью насытится водой, его необходимо регенерировать. Для этого че-

рез слой адсорбента пропускают поток горячего газа, при этом проис-

ходит десорбция воды и регенерация адсорбента. После завершения

стадии отгонки воды слой адсорбента должен остыть, прежде чем его

снова можно буде

т вводить в работу. Упрощенная технологическая

схема осушки газа с двумя слоями адсорбента показана на рисунке 5.22.

264

Рис.

Фун

тяже

зада

ход

тем

так

ды,

охла

ленг

уров

ская

5.22. Уп

В охлаж

ция ох

лых угле

ного зн

т и уда

ературах

ак охла

ем тепл

денный

иколем.

я 16 мг/

Описан

схема ос

ощенная

дым

енном г

адитель

водород

чения то

ение вл

, вследс

денный

й газ. Ч

газ сме

Охлажд

е техно

шки газ

ехнолог

поглоти

шка

зе содер

ой уста

в от пот

ки росы

ги. Про

вие чего

аз спосо

обы пре

ивают с

ние газа

огическ

охлажд

ческая сх

елем с д

ву

аза охл

ится м

овки об

ка прир

углевод

есс охл

происх

ен нест

отврати

полярн

позволя

го проц

нием по

ема уста

ву

мя коло

ждение

ньше вл

чно за

дного г

рода, но

ждения

дит и о

в себе

ь образ

м раство

т пониз

сса. Уп

азана н

овки осу

нами

ги, чем

лючаетс

за с цель

при это

протека

деление

еньшее

вание ль

ителем,

ть влаго

ощенна

рис. 5.2

ки газа

горяче

в отде

ю дости

также п

т при н

влаги от

оличест

а и гид

обычно

одержан

технол

вер-

газе.

ении

ения

оис-

зких

газа,

о во-

атов,

эти-

ие до

гиче-

265

верг

про

диль

ток

ния

кон

впр

коль

ракт

кото

доро

Жид

глик

реге

ход

денн

для

част

тику

с. 5.23.

Природн

ется пре

сходит

ной уста

хлаждае

замерзан

енсирую

скивают

(ЭГ), та

ристика

Смесь п

ого пре

да, а в н

ие угле

ля и во

ерация

т из вер

ым. Поэ

редвари

теплов

Если в к

тся в га

прощенн

впр

ый газ п

варител

холоди

овки (х

тся), кот

я (с об

ейся в

гликоль.

как он

и среди

ступает

усмотре

жней ча

одород

ы напра

ликоля

ней част

ому его

ельного

й энерги

честве х

овой пр

я технол

ском и в

ступает

ьному о

ьной ус

адагент

рая наз

азовани

ды в т

Лучше

обладае

прочих г

низкот

выход

ти (обы

поступ

ляют ре

ля повт

низкот

направл

охлажде

адагент

мышлен

гическая

сстанов

в тепло

лаждени

ановке.

вскипает

вается

м льда

плообме

сего для

наилуч

ликолей.

мперату

газа, в с

но через

ют на д

енераци

рного и

мперату

ют, обр

ия неос

исполь

ости, те

схема хол

ением гл

бменни

. Дальн

Газ под

при это

хладите

и/или г

ник «га

этой це

ими ни

ный сеп

едней ч

лоток) –

льнейш

нную к

пользов

ного се

тно в те

шенног

уется пр

перату

одильной

коля

«газ-газ

йшее о

ется в р

техно

ем. Для

дратов)

-газ» и

и подхо

котемпе

ратор, в

сти – ж

смеси г

ю перер

лонну, г

ния. Тов

аратора

плообме

газа и

пан, что

а в охла

становк

, где он

лаждени

бойлер

огическ

предотв

погло

в охлад

ит этиле

атурны

верхней

дкого у

иколя и

ботку.

е проис

арный г

ильно о

ник «га

твода о

широко

ителе о

под-

газа

оло-

й по-

аще-

ения

тель

гли-

и ха-

асти

лево-

оды.

месь

одит

з вы-

лаж-

-газ»

него

прак-

ычно

266

находится в пределах от минус 10 °С до минус 40 °С. Одно из преиму-

ществ этого метода заключается в том, что он позволяет получать газ,

одновременно удовлетворяющий техническим условиям, как по точке

росы углеводорода, так и по влагосодержанию. Это исключает необхо-

димость применения отдельных установок для осушки и регулирования

точки росы углеводорода.

5.3.4. Снижение давления

Еще один способ, применяемый для ликвидации образовавшихся

гидратов, заключается в снижении давления. При снижении давления

гидратная фа

за престает быть стабильной. Этим гидраты отличаются

ото льда. Снижение давления не оказывает заметного

влияния на темпе-

ратуру замерзания льда. Теоретически этот метод должен быть эффек-

тивным, однако процесс разложения гидрата протекает не мгновенно, а

требует определенного времени.

5.4. Диагностика

Для обеспечения безопасности и надежности поставок скважинной

продукци

и чрезвычайно важно сохранить в процессе эксплуатации тре-

буемые характеристики и показатели трубопроводного транспорта. Для

оценки реального технического состояния трубопроводов, возможности

прогнозирования потенциального ухудшения их состояния и разработки

мероприятий по своевременному их ремонту выполняется комплекс ди-

агностических обследований.

В настоящее время используются методы диагностических обсле-

дований ПТ таки

е как: внутритрубная диагностика, бесконтактная маг-

нитометрическая диагностика, электрометрические измерения, прибор-

ное и водолазное обследование подводных переходов, акустическая

эмиссия, локальные методы обследования (ультразвуковые, магнитные

и др.) средствами неразрушающего контроля, тензометрия, вертолетные

инспекционные обследования.

Для каждого отдельно взятого метода технической диагностики

применяется соответствующая техническая аппаратура и оборудование.

С использованием внутритрубных приборов-дефектоскопов,

перемещаемых по трубопроводу потоком перекачиваемого продукта,

стало возможным проведение сплошного контроля трубопровода в те-

чение всего срока службы, начиная от момента ввода в эксплуатацию.

При этом область контролируемых параметров значительно расшири-

лась. Кроме дефектов в кольцевых сварных швах стало возможным

проводить контроль на наличие дефектов в продольных (заводских)

сварных швах, дефектов (аномалий) геометрии – вмятины, гофры, воз-

267

никающие при проведении строительно-монтажных работ; дефектов

стенки трубопровода коррозионного и механического происхожде-

ния.

К наиболее опасным дефектам механического происхождения

относятся продольные риски (царапины) во вмятинах, возникшие под

воздействием рабочих органов землеройных машин (ковша экскава-

тора, ножа бульдозера).

Эффективный контроль трубопроводов на наличие дефектов

обеспечивается при использовании внутритрубных приборов высокого

разрешения, в которых реализованы различные виды неразрушающе-

го контроля и которые производят измерения размеров дефектов с дос-

таточно высокой точностью.

Это дает возможность производить экскавацию и устранение в

процессе ремонта только тех, ограниченных по числу, дефектов, кото-

рые представляют реальную опасность для целостности трубопровода.

Инспекция трубопроводов методом внутритрубной дефектоскопии

выполняется по следующей отработанной технологии:

• проведение оценки мест запуска и приема для анализа возможно-

сти проведения контроля средствами внутритрубной диагности-

ки;

• проведение совещания с эксплуатационной организацией с целью

планирования регулирования потоков, составления графика про-

пусков, определения мест установки искусственных маркерных

устройств и т.д.;

• доставка диагнос

тического и специализированного оборудования

на объект;

• предварительные пропуски очистных скребков, осуществляемые

для освобождения трубопровода от загрязнений и сварочных

электродов и обесп

ечения надежного качества диагностики;

• пропуски снаряда-калибра и многоканального профилимера для оп-

ределения геометрических характеристик трубопровода и воз-

можности безопасного прохождения инспекционного (дефекто-

скопического) снаря

да;

• после пропуска инспекционного (дефектоскопического) снаряда за-

писанные данные воспроизводятся с целью проверки их полноты и

качественности. После подтверждения успешного пропуска про-

водится экспресс-анализ, в результа

те которого выдаются дан-

ные о наиболее опасных дефектах.

268

Необходимая полнота информации о дефектах достигается при

реализации 4-уровневой системы диагностирования, предусматриваю-

щей определение как минимум [92]:

• дефектов геометрии трубопровода (вмятин, гофров, овальности

поперечного сечения), ведущих к уменьшению его проходного се-

чения;

• дефектов потери металла, уменьшающих толщину стенки тру-

бопровода (коррозионных язв, царапин т.п.), а также расслое-

ний, включений;

• поперечных трещин в теле трубы, поперечных трещин и трещи-

ноподобных дефектов в кольцевых сварных швах;

• продольных трещин в теле трубы, продольных трещин и трещи-

ноподобных дефектов в продольных сварных швах.

Профилеметрия.

При проведении комплексного обследования ПТ перед пропуском

дефектоскопов необходимо убедиться, что проходное сечение по всей

протяженности отвечает требованиям, как очистных скребков, так и де-

фектоскопов высокого и сверхвысокого разрешения (ультразвуковых,

магнитных, ЭМА и комбинированных) по проходимости. Эту задачу

должен решать снаряд, имеющий сверхвысокую проходимость и опре-

деляющий реально

е проходн

ое сечени

е. Именно для решения тако

й за-

дачи предназначен профилемер. Прогрессивн

ые схемо

техническ

е ре-

шения, базирующиеся на э

лементной базе с микропотреблением, опти-

мальные алгоритмы сбора данных, продуманность компоновки обеспе-

чивают требуемые габариты и проходимость. Механическая система

сенсоров, непосредственно контактирующих с внутренней поверхно-

стью стенки трубопровода, позволяет с высокой точностью выполнять

оценку реального проходного сечения по всей протяженности диагно-

стируемого участка [93].

Профилемеры можно классифицировать по числу каналов

(рис.

5.24).

Рис. 5.24. Классификация профилемеров по числу каналов

Одноканальный профилемер представлен на рис. 5.25, а многока-

нальный на рис. 5.26.

269

Рис. 5.25. Одноканальный профиле-

мер [94]

Рис. 5.26. Многоканальный профиле-

мер [94]

Принцип работы профилемера основывается на измерении взаим-

ного расположения системы рычагов, связанных между собой через

«качающийся» диск. Рычаги контактируют с внутренней поверхностью

стенки трубопровода, обеспечивая практически полное перекрытие его

поперечного сечения. При прохождении системой сенсоров аномалии

геометрии трубопровода, изменяется положение «качающегося» диска

относительно корпуса снаряда. Данный метод позволяет, регистрируя

только один информационный канал, получать данные по полному про-

ходному сечени

ю.

Кроме этого профилемер оборудован системой, позволяющей клас-

сифицировать пройденные во время диагностики отводы. Система из-

мерения, пройденн

ой профилемером дистанции, основана на одометри-

ческом принципе и имеет два измерительных канала высокого разреше-

ния. Данные по проходному сечению, показания системы классифика-

ции отводов и сигналы одометрической системы, в процессе обследова-

ния трубопровода, записываются на бортовой накопитель данных. Ми-

нимальное количество измерительных каналов и оптимальная упаковка

записываемых данных

позволяют минимизировать необходимую ем-

кость бортового запоминающего устройства. Также, для повышения на-

дежности и достоверности результатов, в процессе обследования фик-

сируются дополнительные параметры, позволяющие контролировать

работоспособность и исправность измерительных систем. После выпол-

нения диагностического обследования, данные с бортового накопителя

передаются на внешний компьютер для обработки и интерпретации

[94].

Ультразвуковая дефектоскопия. Дефекты, обнаруживаемые ульт-

развуковым дефектоскопом:

• дефекты геометрии без дополнительных дефектов и примыкания

к сварным швам;

270