10. Сбор и подготовка природных газов
10.1. Системы сбора и транспортирования продукции газовых скважин
Сбор, транспортирование и подготовка газа и конденсата на газовых месторождениях существенно отличается от сбора, транспортирования и подготовки нефти, газа и воды на нефтяных месторождениях. Основное отличие, прежде всего, сводится к тому, что на нефтяных месторождениях мы имеем дело с добычей и транспортированием вязких нефтяных эмульсий по трубопроводам, а на газовых месторождениях – с добычей и транспортированием маловязких «чистых» газов и газоконденсатных смесей .
Газ на газовом месторождении собирается для подачи на головную компрессорную станцию, которая транспортирует его по магистральному газопроводу к потребителям с возможно меньшими гидравлическими потерями, капитальными и эксплуатационными расходами.
Элементы газосборной сети являются общими для разных месторождений и состоят обычно из фонтанных елок, газоотводящих линий (манифольдов, шлейфов), отключающих задвижек газосборных коллекторов, конденсатопроводов, промысловых газосборных пунктов (ПГСП) (рис. 10.1, а, б, в, г).
Форма газосборных коллекторов зависит, прежде всего, от конфигурации площади месторождения (вытянутая, круглая), от размещения скважин на ней, от числа и характеристики продуктивных горизонтов и принятой схемы осушки, очистки и учета газа по скважинам. Название газосборной системы определяется обычно формой газосборного коллектора. Если газосборный коллектор представляет собой одну линию, схема сбора называется линейной (рис.10.1, а). Когда газосборные коллекторы сходятся в виде лучей к центральному сборному пункту, схема называется лучевой системой (рис. 10.1,б). При кольцевой системе газосборный коллектор огибает площадь газоносного месторождения (рис. 10.1,в). Групповая система сбора применяется при наличии на промысле групповых пунктов сепарации газа (рис. 10.1,г).
Система сбора выбирается исходя из необходимости обеспечения бесперебойной подачи газа потребителям, маневренности, удобства обслуживания газосборной сети и минимальных расходов на ее сооружение и эксплуатацию.
Кольцевая система сбора газа более маневренная, так как при аварии на каком-нибудь участке этой системы перекрытием отключающих задвижек можно обеспечить бесперебойную работу всей газосборной сети. Другие системы сбора этому условию не удовлетворяют.
Однако с точки зрения удобства обслуживания скважин, сепараторов и применения средств автоматики групповая система сбора более предпочтительна. При этом применяют шлейфы высокого давления и сравнительно малого диаметра (100-150 мм). При малом числе скважин на месторождении групповая система сбора газа превращается в бесколлекторную.
Рис. 10.1 Схемы сбора газа на газовом промысле:
а – линейная; б – лучевая; в – кольцевая: г – групповой метод сбора и переработки газа с линейными коллекторами; 1 – скважины; 2 – шлейфы; 3 – линейный газосборный коллектор; 4 – контур газоносности; 5 – кольцевой газосборный коллектор;
ГСП – групповой сборный пункт; МГ – магистральныйгазопровод
Для многопластовых месторождений с различными пластовыми давлениями часто применяют раздельный сбор газа по разным газосборным сетям. Разные газосборные сети строят также в том случае, если газ одного из продуктивных горизонтов содержит большое количество конденсата, сероводорода или углекислого газа.
При составлении схемы подготовки газа к транспорту учитывают также наличие поблизости месторождения действующих УКПГ, дожимных компрессорных станций (ДКС), газоперерабатывающих заводов и установок и степень загрузки их мощностей, характеристику выпускаемого промышленностью оборудования, возможность обеспечения объектов водой, теплом, химическими реагентами и так далее.
Проектирование систем сбора продукции скважин включает в себя в первую очередь определение производительности и диаметра указанных газопроводов, гидравлический расчет и мероприятия по предупреждению гидратообразования и коррозии.
Один из основных вопросов систем сбора газа – это выбор шлейфов – трубопроводов, предназначенных для подачи газа от устья скважин до установок комплексной подготовки газа. Шлейфовые газопроводы характеризуются диаметром, пропускной способностью, температурным режимом, перепадом давления в них и так далее.
Наибольшее применение на газовых и газоконденсатных месторождениях получила централизованная система сбора. Газ и газовый конденсат от группы скважин по индивидуальным газопроводам – шлейфам поступают на УКПГ и затем после подготовки на каждой УКПГ – в газосборный коллектор и на головные сооружения (ГС). Следует отметить, что на первых стадиях разработки газовых месторождений широко применяли индивидуальные схемы сбора газа, когда на каждую скважину устанавливали свой комплекс оборудования для подготовки газа. Эта схема сбора газа отличалась высокой степенью надежности, так как выход из строя одной индивидуальной установки не прекращает работы всей системы. Однако из-за ряда крупных недостатков: большой металлоемкости и рассредоточенности объектов, повышенной численности обслуживающего персонала, сложной системы водо- и теплоснабжения – эта система в настоящее время не применяется.
На современных газовых месторождениях система сбора и подготовки газа включает следующие сооружения: установку предварительной подготовки газа (УППГ), УКПГ и ГС. Это общая схема, так как в зависимости от характера месторождения (чисто газовое или газоконденсатное) и других факторов процессы подготовки газа могут в основном сосредотачиваться на УППГ, УКПГ или на УКПГ и ГС. Например, если месторождение чисто газовое, то вся подготовка газа сосредотачивается на УКПГ, а на УППГ выполняют только замер объемов продукции, поступившей от каждой газовой скважины. На газоконденсатных месторождениях на УППГ выполняют не только замер объема продукции каждой скважины, но и частичное отделение влаги и конденсата.
Источник
1. Сбор и подготовка природного газа на промыслах.
Третий этап добычи нефти и газа – это сбор и подготовка к транспорту скважинной продукции.
Сбор газа, точнее, сбор продукции газовых и газоконденсатных скважин – это технологический процесс внутрипромысловой транспортировки сырого газа от скважин или кустов скважин до установок подготовки его к дальнему транспорту.
Элементы газосборной сети являются общими для разных месторождений и состоят обычно из фонтанных елок, газоотводящих линий (манифольдов, шлейфов), отключающих задвижек, газосборных коллекторов, конденсатопроводов, промысловых газосборных пунктов (ПГСП).
Внутрипромысловые газопроводы обычно подразделяют на шлейфы и газосборные коллекторы, различающиеся диаметрами труб. Газопроводы малого диаметра от одиночных скважин (с внутренними диаметрами 102, 125, 150 мм) или от кустов скважин (с диаметрами 219, 279, 325, реже 426 и 500 мм) называют в газовой промышленности шлейфами, а аналогичные трубопроводы от нефтяных скважин называют выкидными линиями. Газовые потоки с нескольких шлейфов могут объединяться в газосборный коллектор – трубопровод диаметром 325, 426 или 500 мм, ведущий к установкам промысловой обработки сырого газа.
Системы промыслового сбора природного газа.
В зависимости от конфигурации газосборных коллекторов можно выделить индивидуальные системы сбора и групповые.
Индивидуальные схемы бывают трех основных типов:
- линейная (газосборный коллектор представляет собой одну линию, рисунок 11.1.а);
- лучевая (коллекторы сходятся в виде лучей к центральному сборному пункту, рисунок 11.1.б);
- кольцевая (газосборный коллектор огибает площадь газового месторождения, рисунок 11.1.в).
Рисунок 11.1 – Индивидуальные системы сбора и внутрипромыслового транспорта скважинной продукции: а – линейная; б – лучевая; в – кольцевая; 1- скважина; 2- шлейф; 3 – коллектор; 4 – контур газоносности. Та или иная схема выбирается в зависимости от формы газоносной структуры, особенностей размещения скважин на месторождении, их числа, а также от требований надежности системы. Недостатки индивидуальных схем сбора и промысловой обработки газа:
- для обслуживания скважин и прискважинного оборудования требуется значительное количество квалифицированного персонала;
- промысловое оборудование рассредоточено по большой территории, что
приводит к высокой металлоемкости коммуникаций, значительным длинам промысловых дорог и т.д.;
- сложности надежного функционирования систем дистанционного управления технологическим режимом работы скважин и промыслового прискважинного оборудования.
Экономически и технологически более прогрессивными являются групповые схемы сбора и внутрипромыслового транспорта газа. В этом случае газ со скважин подается по шлейфам на сборные пункты (установки предварительной подготовки газа – УППГ), где проводится замер и первичная сепарация газа. Затем газ подается в систему газосборных коллекторов, из которых поступает на групповой или сборный пункт ГСП (УКПГ), который может совмещаться с головными сооружениями магистрального газопровода. На ГСП газ проходит окончательную очистку и осушку и поступает в МГ. Такая групповая схема называется централизованной (рисунок 11.2.а). При наличии нескольких УКПГ (рисунок 11.2.б) групповая схема называется децентрализованной (в МГ поступает подготовленный газ с нескольких УКПГ). 
Рисунок 11.2 — Групповые схемы сбора и внутрипромыслового транспорта природного газа: а – централизованная; б – децентрализованная; 1 — скважина (куст)); 2 – шлейф; 3 – коллектор; 4 – контур газоносности.
Источник
5.3 Системы промыслового сбора природного газа
- по степени централизации технологических объектов подготовки газа;
- по конфигурации трубопроводных коммуникаций;
- по рабочему давлению.
По степени централизации технологических объектов подготовки газа различают индивидуальные, групповые и централизованные системы сбора. При индивидуальной системе сбора (Рисунок 5.10 а) каждая скважина имеет свой комплекс сооружений для подготовки газа (УПГ), после которого газ поступает в сборный коллектор и далее на центральный сборный пункт (ЦСП). Данная система применяется в начальный период разработки месторождения, а также на промыслах с большим удалением скважин друг от друга. Недостатками индивидуальной системы являются:
- рассредоточенность оборудования и аппаратов по всему промыслу, а, следовательно, сложности организации постоянного и высококвалифицированного обслуживания, автоматизации и контроля за работой этих объектов;
- увеличение суммарных потерь газа по промыслу за счет наличия большого числа технологических объектов и т.д.
Рисунок 5.10 — Системы сбора газа на промыслах а) — индивидуальная; б) — групповая; в) — централизованная
VIII — установка подготовки газа; гсп — групповой сборный пункт; цсп — централизованный сборный пункт
При групповой системе сбора (Рисунок 5.10 б) весь комплекс по подготовке газа сосредоточен на групповом сборном пункте (ГСП), обслуживающем несколько близко расположенных скважин (до 16 и более). Групповые сборные пункты подключаются к промысловому сборному коллектору, по которому газ поступает на центральный сборный пункт и далее потребителю. Групповые системы сбора получили широкое распространение, так как их внедрение позволяет увеличить мощность и коэффициент загрузки технологических аппаратов, уменьшить число объектов контроля, обслуживания и автоматизации, а в итоге — снизить затраты на обустройство месторождения. При централизованной системе сбора (Рисунок 5.10 в) газ от всех скважин по индивидуальным линиям или сборному коллектору поступает к единому центральному сборному пункту, где осуществляется весь комплекс технологических процессов подготовки газа и откуда он направляется потребителям. Применение централизованных систем сбора позволяет осуществить еще большую концентрацию технологического оборудования, за счет применения более высокопроизводительных аппаратов уменьшить металлозатраты и капитальные вложения в подготовку газа. В каждом конкретном случае выбор системы сбора газа обосновывается технико-экономическим расчетом. По конфигурации трубопроводных коммуникаций различают бесколлекторные и коллекторные газосборные системы. При бесколлекторной системе сбора газ (подготовленный или нет) поступает на ЦПС со скважин по индивидуальным линиям. В коллекторных газосборных системах отдельные скважины подключаются к коллекторам, а уже по ним газ поступает на ЦСП. Различают линейные, лучевые и кольцевые коллекторные газосборные системы (Рисунок 5.11). Рисунок 5.11 —Формы коллекторной газосборной сети Подключение скважин: а) — индивидуальное; б) — групповое Линейная газосборная сеть состоит из одного коллектора и применяется при разработке вытянутых в плане месторождений небольшим числом (2 . 3) рядов скважин. Лучевая газосборная сеть состоит из нескольких коллекторов, сходящихся в одной точке в виде лучей Кольцевая газосборная сеть представляет собой замкнутый коллектор, огибающий большую часть месторождения и имеющий перемычки. Кольцевая форма сети позволяет обеспечить бесперебойную подачу газа потребителям в случае выхода из строя одного из участков коллектора.
Источник