RU2159150C2

RU2159150C2 - Method of trapping light fractions of oil from reservoirs

Info

Publication number: RU2159150C2
Application number: RU97101408A
Authority: RU
Inventors: В.П. Тронов; Р.З. Сахабутдинов; Р.Б. Фаттахов
Original assignee: Научно-технический центр "ЭКОТЕХ" (экологически чистые технологии)
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 2000-11-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry; method of trapping and recovery of oil evaporation products in reservoirs. SUBSTANCE: method consists in using petroleum gas at contents of components of C_2+higher of no less than 32 volume percent as make-up gas. EFFECT: reduced losses of liquid hydrocarbons at simultaneous trapping oil vapors and subsequent recovery. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности, к способам улавливания и утилизации продуктов испарения нефти в резервуарах. The invention relates to the oil and gas industry, in particular, to methods for collecting and disposing of products of evaporation of oil in tanks.

Известен способ улавливания легких фракций нефти из резервуаров, включающий отвод газа из резервуаров по газоуравнительной обвязке в газонакопительную емкость при повышении давления в резервуарах и возврат газа при снижении давления в резервуарах (см. книгу: Коршунов Е.С., Едигаров С.Г. "Промысловый транспорт нефти и газа", М.: Недра, 1975, 296 с. С. 227-228). Данный способ позволяет сократить потери и выбросы углеводородов в атмосферу. A known method of trapping light fractions of oil from reservoirs, including the removal of gas from reservoirs by gas equalization piping into a gas storage tank with increasing pressure in the tanks and the return of gas with decreasing pressure in the tanks (see book: Korshunov ES, Edigarov SG " Oil and gas field transport ", M .: Nedra, 1975, 296 p. S. 227-228). This method allows to reduce losses and emissions of hydrocarbons into the atmosphere.

Недостатком способа является то, что в силу ограниченности объема газонакопителя (по сравнению с газовым пространством резервуарного парка), избыточные пары из резервуаров при заполнении их нефтью сбрасываются через дыхательные клапаны в атмосферу, а при опорожнении резервуаров в них поступает воздух, что приводит к интенсификации процесса испарения нефти в резервуарах. Кроме того, наличие воздуха в паровой фазе препятствует утилизации паров путем подачи их в газосборную сеть. The disadvantage of this method is that due to the limited volume of the gas accumulator (compared with the gas space of the tank farm), excess vapors from the tanks when they are filled with oil are discharged through the breathing valves into the atmosphere, and when the tanks are empty, air enters them, which leads to an intensification of the process evaporation of oil in tanks. In addition, the presence of air in the vapor phase prevents the utilization of vapors by supplying them to the gas collection network.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ улавливания легких фракций нефти из резервуаров, включающий отбор паров углеводородов при повышении в них давления (при заполнении нефтью и возрастании температуры в паровом пространстве) и подачу сухого или инертного газа (не содержащего кислород) в резервуары при откачке нефти или снижении температуры в паровых пространствах (см. книгу Тронова В. П. "Промысловая подготовка нефти за рубежом", М.: Недра, 1983, 224 с. С. 72). The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a method for trapping light fractions of oil from reservoirs, including the selection of hydrocarbon vapors with increasing pressure (when filling with oil and increasing temperature in the vapor space) and the supply of dry or inert gas (not containing oxygen) in tanks when pumping oil or lowering the temperature in the steam spaces (see the book Tronov V. P. "Field oil preparation abroad", M .: Nedra, 1983, 224 S. S. 72).

Данный способ позволяет сократить потери ценных углеводородов благодаря возможности утилизировать невзрывоопасную (без кислорода) смесь подпиточного газа и паров углеводородов, например, путем сжигания в печах или подачи ее в газообразную сеть. This method allows to reduce the loss of valuable hydrocarbons due to the ability to utilize a non-explosive (without oxygen) mixture of make-up gas and hydrocarbon vapors, for example, by burning in furnaces or feeding it into a gaseous network.

Недостатком известного способа является то, что при улавливании (и полной утилизации) газообразных компонентов бензиновый потенциал нефти снижается из-за перехода из нефти в среду подпиточного сухого или инертного газа тяжелых компонентов C₄-C₅. При этом газ, обогатившись ценными для нефтехимии компонентами, поступает или на сжигание в печи, или в газопровод, где фракции C_4+высш теряются в результате конденсации. Исследование перераспределения углеводородов между фазами в сырьевом резервуарном парке НГДУ "Азнакаевнефть", результаты которого приведены на фиг. 1, показано, что при подпитке парового пространства резервуаров сухим газом с содержанием метана 96 об.% из нефти в газовую фазу переходят компонент от этана и выше.The disadvantage of this method is that during the capture (and complete utilization) of gaseous components, the gasoline potential of the oil decreases due to the transition from oil to the medium of make-up dry or inert gas of the heavy components C ₄ -C ₅ . At the same time, the gas, having been enriched with components that are valuable for petrochemicals, enters either combustion in a furnace or a gas pipeline, where the C _{4 +} fractions are _higher due to condensation. A study of the redistribution of hydrocarbons between phases in the feed tank farm of NGDU Aznakaevneft, the results of which are shown in FIG. 1, it is shown that when replenishing the vapor space of reservoirs with dry gas with a methane content of 96 vol.%, A component from ethane and higher passes from oil to the gas phase.

Решаемая техническая задача состоит в том, что необходимо создать такой способ улавливания легких фракций нефти, который при минимальных затратах на реконструкцию имеющихся в промышленности технологических схем, обеспечивал бы эффективный отбор и утилизацию паров нефти, сохраняя при этом наиболее ценные компоненты в жидкой (нефтяной) фазе. The technical problem to be solved is that it is necessary to create such a method for trapping light fractions of oil, which, at the minimum cost of reconstructing existing industrial schemes, would ensure the effective selection and disposal of oil vapor, while preserving the most valuable components in the liquid (oil) phase .

Целью изобретения является сокращение потерь жидких углеводородов при одновременном улавливании паров нефти с последующей утилизацией. The aim of the invention is to reduce the loss of liquid hydrocarbons while capturing oil vapor with subsequent disposal.

Поставленная цель достигается описываемым способом улавливания легких фракций нефти из резервуаров, включающим отбор паров углеводородов при повышении в резервуарах давления и подачу в резервуары подпиточного газа, не содержащего кислород, при снижении в них давления. The goal is achieved by the described method of trapping light fractions of oil from tanks, including the selection of hydrocarbon vapors with increasing pressure in the tanks and supplying the tanks with make-up gas that does not contain oxygen, while reducing the pressure in them.

Новым является то, что в качестве подпиточного газа используют нефтяной газ с содержанием компонентов C_2+высш не менее 32 об.%.New is that petroleum gas with a content of C _{2 +} components of at least 32 vol.% Is used as make-up gas.

Из доступных источников патентной и научно-технической литературы нам не известна заявленная совокупность отличительных признаков. Следовательно, предлагаемый способ отвечает критерию "существенные отличия". From the available sources of patent and scientific and technical literature, we do not know the claimed combination of distinctive features. Therefore, the proposed method meets the criterion of "significant differences".

На фиг. 2 изображена схема осуществления предлагаемого способа. In FIG. 2 shows a diagram of an implementation of the proposed method.

Установка для осуществления способа улавливания легких фракций нефти из резервуаров содержит резервуары 1, компрессор 2, источник сухого газа 3, газопровод промыслового нефтяного газа 4, линию подачи сухого газа 5 с клапаном 6, линию подачи нефтяного газа 7 с клапаном 8, датчик давления 9, пульт автоматики 10, газоуравнительную обвязку 11. Installation for implementing the method of collecting light fractions of oil from tanks contains tanks 1, a compressor 2, a dry gas source 3, a gas pipeline for oil gas 4, a dry gas supply line 5 with a valve 6, an oil gas supply line 7 with a valve 8, a pressure sensor 9, automation panel 10, gas equalizing piping 11.

Способ осуществляют в следующей последовательности. The method is carried out in the following sequence.

При повышении давления до заданного в резервуарах 1 датчик давления 9 подает сигнал на включение компрессора 2, который откачивает, сжимает и подает газ в газопровод для сбора промыслового нефтяного газа 4 и далее - на газоперерабатывающий завод. При снижении давления в резервуарах 1 (например, при откачке нефти) ниже заданного датчик давления 9 подает сигнал на пульт автоматики 10, который распределяют сигнал на отключение компрессора 2, на открытие клапанов 7 и 8. Проходное сечение клапанов 7 и 8 отрегулировано таким образом, чтобы в газоуравнительную обвязку 11 по линиям подачи сухого 5 и нефтяного 6 газа поступала смесь с содержанием компонентов C_2+высш не менее 32 об. %. Подаваемый подпиточный газ распределяется через газовую обвязку 11 по резервуарам 1, заполняя их паровое пространство и восстанавливая в них заданное давление. Подпиточный газ с содержанием компонентов C_2+высш 32 об. % препятствует выделению из нефти ценных компонентов C₄-C₅, в результате чего в дальнейшем при цикле откачки газа из резервуаров компрессором 2 в газопровод 4 подают газ без избыточного содержания бутан-пентановых фракций. Таким образом, в нефти сохраняют бензиновый потенциал, а также предотвращают потери от конденсации бутан-пентановых фракций при транспортировании газа по газопроводу.When the pressure rises to the pressure set in the tanks 1, the pressure sensor 9 sends a signal to turn on the compressor 2, which pumps out, compresses and supplies gas to the gas pipeline to collect field gas 4 and then to the gas processing plant. When the pressure in the tanks 1 decreases (for example, when oil is pumped out) below a predetermined pressure sensor 9 sends a signal to the automation panel 10, which distributes the signal to turn off the compressor 2, to open valves 7 and 8. The flow area of valves 7 and 8 is adjusted in such a way so that a mixture with a content of C _{2 +} components of at least 32 vol.% comes into the gas equalizing piping 11 along the dry 5 and oil 6 gas supply lines % The supplied make-up gas is distributed through the gas piping 11 through the tanks 1, filling their vapor space and restoring the set pressure in them. Make-up gas with the content of components C _{2 + high} 32 vol. % prevents the separation of valuable C ₄ -C ₅ components from oil, as a result of which, in the future, during the cycle of pumping gas from the tanks with compressor 2, gas is supplied to gas pipeline 4 without an excessive content of butane-pentane fractions. Thus, the oil retains its gasoline potential and also prevents losses from condensation of butane-pentane fractions during gas transportation through the gas pipeline.

Были проведены исследования по влиянию состава подпиточного газа на процесс испарения нефти в резервуарах. Пять вариантов газовых смесей в различных пропорциях (N1 - "метан + этан", N2 - "метан+пропан", N3 - "метан + бутан", N4 - "метан + этан + пропан + высшие с преобладающим содержанием пропана над этаном" и N5 - "метан + этан + пропан + высшие с преобладающим содержанием этана над пропаном") в количестве 1 м³ смешивали с товарной нефтью в количестве 1 т и определяли количество перераспределившихся компонентов между жидкой и газовой фазами при термодинамических условиях в резервуаре: давлении 0,1 МПа и температуре 20 - 25^oC. Результаты исследования приведены в табл. 1.Studies have been conducted on the effect of makeup gas on the process of oil evaporation in tanks. Five variants of gas mixtures in various proportions (N1 - "methane + ethane", N2 - "methane + propane", N3 - "methane + ethane + propane + higher with a predominant content of propane over ethane" and N5 - “methane + ethane + propane + higher with a predominant content of ethane over propane”) in an amount of 1 m ^{3 was} mixed with commercial oil in an amount of 1 t and the amount of redistributed components between the liquid and gas phases was determined under thermodynamic conditions in the tank: pressure 0, 1 MPa and a temperature of 20 - 25 ^o C. The results of the study are given in table. 1.

Из данных табл. 1 видно, что во всех вариантах газовых смесей имеются такие соотношения компонентов в смеси, при которых количество нефти уменьшается или возрастает. Например, в варианте 1 контактирование нефти со смесью 80% метана и 20% этана приводит к уменьшению количества нефти с 1000 до 999,343 кг, а если газовая смесь состоит из 40% метана и 60% этана, то количество нефти возрастает до 1000, 451 кг. From the data table. Figure 1 shows that in all variants of gas mixtures there are such ratios of components in the mixture in which the amount of oil decreases or increases. For example, in option 1, contacting oil with a mixture of 80% methane and 20% ethane leads to a decrease in the amount of oil from 1000 to 999.343 kg, and if the gas mixture consists of 40% methane and 60% ethane, the amount of oil increases to 1000, 451 kg .

На фиг. 3 представлены обобщенные результаты в виде линий тренда по данным табл. 1 (номера кривых соответствуют номерам вариантов табл.1), откуда видно, что количество нефти не уменьшается после контактирования с подпиточным газом при содержании этана, пропана и бутанов в смеси с метаном, соответственно, не ниже 42, 28 и 22 об.%. В интервале между кривыми 1 ("этан") и 3 ("бутан") близко к кривой 2 ("пропан") находятся кривые 4 и 5, построенные для смесей метана с компонентами от этана и выше в пропорциях, характерных для промысловых условий, которые пересекают ось абсцисс в точках 28 и 32 об.%. При содержании компонентов "этан+высш" в подпиточном газе в интервале от 28 до 32 об.% возможно как донасыщение нефти газом (кривая 4 находится над осью абсцисс), так и испарение нефти (кривая 5 опускается ниже оси абсцисс). При содержании компонентов "этан+высш." больше 32 об.% потери массы нефти за счет перехода жидких компонентов из нефти в газ заведомо не происходит (обе кривые 4 и 5 находятся выше оси абсцисс). In FIG. 3 summarizes the results in the form of trend lines according to the table. 1 (the numbers of the curves correspond to the numbers of the variants of Table 1), which shows that the amount of oil does not decrease after contacting with make-up gas when the content of ethane, propane and butanes in a mixture with methane, respectively, is not lower than 42, 28 and 22 vol.%. In the interval between curves 1 ("ethane") and 3 ("butane") close to curve 2 ("propane") are curves 4 and 5, constructed for mixtures of methane with components from ethane and higher in proportions characteristic of field conditions, which cross the abscissa axis at points 28 and 32 vol.%. When the content of the ethane + higher components in the make-up gas is in the range from 28 to 32 vol.%, It is possible both to saturate the oil with gas (curve 4 is located above the abscissa axis) and to evaporate the oil (curve 5 falls below the abscissa axis). When containing components "ethane + higher." more than 32 vol.% loss of oil mass due to the transition of liquid components from oil to gas obviously does not occur (both curves 4 and 5 are above the abscissa axis).

Таким образом, подача в резервуары подпиточного нефтяного газа с содержанием компонентов C_2+высш не ниже 32 об.% предотвращает испарение нефти и обеспечивает сокращение потерь жидких углеводородов.Thus, the supply to the reservoir of make-up gas with a content of C _{2 +} components of at least 32% vol. Prevents oil evaporation and reduces the loss of liquid hydrocarbons.

Пример конкретного выполнения. An example of a specific implementation.

В резервуары с товарной нефтью (состав, вес. %: этан 0,06; пропан 0,65; изобутан 0,34; н-бутан 1,28; изопентан 1,04; н-пентан 1,34; гексан 3,25; гептан+высш 92,04) подают смесь с содержанием компонентов C_2+высш равным 33,8 об. %, образованную из топливного газа с содержанием метана 96 об. % и газа второй ступени сепарации (состав, об.%: C₁ 6,76; C₂ 20,78; C₃ 47,64; C₄ 17,64; C₅ 5,61; C_6+высш - 1,57). Поскольку содержание тяжелых компонентов C_2+высш в подпиточном газе не превышает 32 об. %, то испарение компонентов C₄-C₅ из жидкой фазы в газовую фазу минимально.In tanks with commercial oil (composition, wt.%: Ethane 0.06; propane 0.65; isobutane 0.34; n-butane 1.28; isopentane 1.04; n-pentane 1.34; hexane 3.25 ; heptane + supreme 92.04) serves a mixture with a content of components C _{2 + supreme} equal to 33.8 vol. % formed from fuel gas with a methane content of 96 vol. % and gas of the second stage of separation (composition, vol.%: C ₁ 6.76; C ₂ 20.78; C ₃ 47.64; C ₄ 17.64; C ₅ 5.61; C _{6 + higher} - 1, 57). Since the content of heavy components C _{2 + sup} in the make-up gas does not exceed 32 vol. %, the evaporation of C ₄ -C ₅ components from the liquid phase to the gas phase is minimal.

Результаты испытания известного и предлагаемого способов приведены в табл. 2. The test results of the known and proposed methods are given in table. 2.

Из табл. 2 видно, что при использовании предлагаемого способа количество нефти не уменьшается, а содержание компонентов C₄-C₅ уменьшается незначительно с 4 до 3,99 вес. %, в отличие от известного способа, при котором количество нефти снижается до 2996,52 кг при одновременном уменьшении содержания фракции C₄-C₅ с 4 до 3,94 вес. %. При этом содержание компонентов C₄-C₅ в подпиточном газе после контактирования с нефтью по предлагаемому способу также меньше, чем по известному (28,79 об.% против 29,05 об.%). Давление насыщенных паров нефти при предлагаемом способе незначительно (на 23 мм рт.ст. или на 6%) превышает данный показатель при известном способе, причем в результате использования как известного, так и предлагаемого способов давление насыщенных паров нефти не превышает нормативного (500 мм рт.ст. при 38^oC).From the table. 2 shows that when using the proposed method, the amount of oil does not decrease, and the content of components C ₄ -C ₅ decreases slightly from 4 to 3.99 weight. %, in contrast to the known method, in which the amount of oil is reduced to 2996.52 kg while reducing the content of the fraction of C ₄ -C ₅ from 4 to 3.94 weight. % Moreover, the content of C ₄ -C ₅ components in the make-up gas after contacting with oil by the proposed method is also less than by the known method (28.79 vol.% Against 29.05 vol.%). The saturated vapor pressure of the oil with the proposed method slightly (by 23 mm Hg or 6%) exceeds this indicator with the known method, and as a result of using both the known and the proposed methods, the saturated vapor pressure of oil does not exceed the standard (500 mm RT Art. at 38 ^o C).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа улавливания легких фракций нефти складывается из прибыли от сокращения потерь бутан-пентановых фракций при транспортировании по газопроводу и сохранения их в жидкой нефтяной фазе. The technical and economic efficiency of the proposed method for trapping light oil fractions consists of the profit from reducing losses of butane-pentane fractions during transportation through the pipeline and storing them in the liquid oil phase.

Claims

A method for collecting light fractions of oil from tanks, including the selection of hydrocarbon vapors when the pressure in the tanks increases and supplying oxygen-free make-up gas to the tanks when the pressure in the tanks decreases, characterized in that oil gas with the content of C ₂ components is used as make-up gas ₊ _higher not less than 32 vol.%.