Методички к лабам по ТЭГС / Методичка - Методы отбора проб газа и газового конденсата
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский государственный университет нефти и газа им. И.М.Губкина»
А.Н.Тимашев, Т.А.Беркунова, Э.А.Мамедов
МЕТОДЫ ОТБОРА ПРОБ ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА
Методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплинам «Технология эксплуатации газовых скважин» и «Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений» для студентов специальностей: РГ, РН, РБ, МБ, МО, ГР, ГИ, ГП, ГФ
Под редакцией профессора А.И.Ермолаева
Москва 2012
Методы отбора проб газа и газового конденсата: Методические указания к проведению лабораторной работы. – М.: РГУ нефти и газа имени И.М.Губкина, 2012. - 23с.
Изложены методы отбора проб газа и газового конденсата для промысловых условий и для условий подготовки газа и газового конденсата к транспорту, а также к лабораторным условиям с целью получения навыков и умений работы студентами. В основу методов отбора проб положены ГОСТ
18917-82 по отбору проб газа, ГОСТ 14921-78 по отбору проб сжиженных углеводородных газов и инструкция ВНИИГаза по определению газоконденсатной характеристики.
Методические указания предназначены для студентов нефтегазовых ВУЗов специальностей РГ, РН, РБ, МБ, МО, ГР, ГИ, ГП, ГФ.
Издание подготовлено на кафедре разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений.
Рекомендовано учебно-методической комиссией факультета разработки нефтяных и газовых месторождений.
2
Содержание
Введение………………………………………………………………………………3
1.ОТБОР ПРОБ ГАЗА, УГЛЕВОДОРОДНОГО КОНДЕНСАТА И СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ……………………………………………………………..3
1.1.Общие требования и понятия……………………………………..……………3
1.2.Отбор проб газа………………………………………………………………….4
1.3.Технические средства для отбора проб газа……………………………………5
1.3.Технология отбора проб газа…………………………………………………...8
1.5.Отбор проб углеводородного конденсата и сжиженных нефтяных газов….10
1.6.Маркировка проб и условия транспорта и хранения………………………...12
2.ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ……………………………………………………13
2.1.Работа 1. Отбор пробы газа в бутылку………………………………………..13
2.2.Работа 2. Отбор пробы в стеклянную пипетку или пикнометр продувкой……………………………………………………………………………15
2.3.Работа 3. Отбор проб газа в пипетки вытеснением запирающей жидкости…………………………………………………………………………….16
2.4.Работа 4. Отбор пробы газа в одновентильный баллон под давлением……17
2.5.Работа 5. Отбор пробы в двухвентильный пробоотборник (контейнер) под давлением………………………………………........................................................18 Контрольные вопросы……………………………………………………………...21 Литература…………………………………………………………………………..22
3
Введение
При проектировании разработки месторождений природных газов, их обустройства и обосновании выбора технологии подготовки газа и конденсата к переработке и транспорту, важное значение приобретают данные о составе газа,
изменении его в процессе эксплуатации месторождения.
Данные о составе продукции скважин в комплексе с промысловыми данными составляют эффективное средство контроля, анализа и регулирования разработки месторождений.
Существенным этапом получения исходных данных является отбор проб газа и углеводородного конденсата.
Отбор проб углеводородных газов и конденсатов регламентируется с требованиями действующей нормативно-технической документации. Порядок,
место и количество отбираемых проб должны соответствовать ГОСТу 18917-82
по методам отбора проб и ГОСТу 14921-78 по методам отбора проб сжиженных углеводородных газов. Отбор проб сырого конденсата (конденсат, содержащий СН4 – С5Н12+) проводится в соответствии с инструкцией ВНИИГАЗа по определению газоконденсатной характеристики.
1. ОТБОР ПРОБ ГАЗА, УГЛЕВОДОРОДНОГО КОНДЕНСАТА И
СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ
1.1.Общие требования и понятия
Пробы углеводородов подразделяются на глубинные и поверхностные.
Глубинные способы предусматривают отбор проб в стволе и на забое скважины при помощи глубинных пробоотборников. Глубинные пробы отбирают при движении продукции в стволе и на забое в однородном (однофазном)
состоянии.
4
Поверхностные пробы отбираются на устье скважин или после сепараторов, различных аппаратов и трубопроводов.
В настоящих методических указаниях рассматриваются способы и методы отбора поверхностных проб.
При отборе проб система рассматривается, как гомогенная, но для определения содержания механических примесей и жидких неуглеводородных взвесей – как гетерогенная.
Одним из наиболее ответственных этапов определения состава газа и углеводородного конденсата является отбор представительной пробы.
Представительная проба – это относительно небольшая часть исходного вещества, в котором количественное содержание всех компонентов смеси равно их количественному содержанию в месте отбора пробы. Поэтому, выбор места отбора пробы должен быть строго обоснован. При отборе пробы место отбора должно быть расположено на работающем сепараторе или участке трубопровода, исключая застойные зоны.
При движении газожидкостной (двухфазной) смеси углеводородов в стволе скважины отбирают пробы из или после сепаратора отдельно газовую и жидкую фазу, замеряя количественное соотношение газа и жидкости (дебиты газа и углеводородного конденсата). Для получения состава смеси, например пластовой системы, газовую и жидкую части смешивают в соответствии с замеренным количественным соотношением. Полученную таким образом пробу смеси пластовой системы называют рекомбинированной.
1.2.Отбор проб газа
Отбор проб газа газовых, газоконденсатных и газонефтяных месторождений должен проводиться в соответствии с ГОСТом 18917-82.
Стандарт устанавливает методы отбора проб газа с устья скважины, сборных
5
линий, технологических установок и газопроводов.
Место отбора проб должно быть удобным для обслуживания и оборудовано пробоотборным устройством (вентиль, краник и др.) для входного штуцера пробоотборника. Условия и место отбора проб устанавливаются в зависимости от химического (компонентного) состава газа и требуемого вида анализа.
В зависимости от состава газа и условий отбора особые меры предосторожности при отборе проб следует применять в следующих случаях:
-температура газа выше температуры среды, в условиях которой производится отбор проб;
-в газе содержится сероводород и другие коррозионные примеси;
-в поток газа добавляются химические реагенты и другие добавки,
оказывающие влияние на состав газа; - температура и давление потока изменяются во время отбора проб
(например, пульсация давления); - в газе содержатся взвешенные частицы жидкости и поток имеет
двухфазное состояние.
Перечисленные факторы могут повлиять на отбор представительной пробы.
1.3.Технические средства для отбора проб газа
К техническим средствам относятся пробоотборные устройства – пробоотборники, пробоотборные линии, каплеуловители и другое вспомогательное и измерительное оборудование.
Пробоотборники различаются по давлению и по объему отбираемого газа.
При отборе проб газа под давлением применяют металлические пробоотборники (контейнеры) объемом до 1 дм3 и баллоны объемом до 40 дм3.
Объем пробоотборников должен полностью соответствовать объему газа,
6
необходимого для выполнения всех видов предполагаемых анализов.
Пробоотборники изготовляются из стали или другого газонепроницаемого металла или сплава, не взаимодействующего с газом и рассчитанные на рабочую температуру и максимальное рабочее давление газа.
На рисунке 1 и 2 показаны схематично пробоотборники, контейнер с двумя вентилями и баллон с одним вентилем.
При давлениях, близких к атмосферному, пробы газа отбираются в газовые пипетки и пикнометры, имеющие двуходовые или трехходовые краны,
а также в бутылки с пригнанными пробками. На рисунке 3 дана схема пробоотборной стеклянной пипетки.
При отборе проб под давлением пробоотборные линии изготовляются из стальных, медных или алюминиевых трубок внутренним диаметром 2-6мм.
Пробоотборные линии рассчитываются на рабочую температуру и максимальное рабочее давление газа, на них устанавливаются приборы контроля давления и температуры.
При наличии в составе газа сероводорода в качестве пробоотборных линий используются трубки из нержавеющей стали с внутренним диаметром 2- 4мм.
При давлениях, близких к атмосферному, пробоотборные линии изготовляются из стекла, пластмасс, кварца, фарфора, которые соединяются встык резиновыми или пластмассовыми муфтами.
Механические примеси, которые не нужно определять, улавливаются специальными фильтрами из стеклянной ваты или другого фильтрующего материала, устанавливаемыми в пробоотборной линии. Фильтр – это металлический патрон с уплотнительной крышкой, имеющий входное и выходное устройства.
При содержании в газе капельной (неуглеводородной) жидкости на пробоотборной линии монтируется каплеуловитель, представляющий собой
7
металлический сосуд с входным и выходным вентилями.
Рисунок 1 – Схема контейнера с двумя вентилями
Рисунок 2 – Баллон с одним вентилем
Рисунок 3– Пробоотборная стеклянная пипетка
8
Когда давление газа не достаточно для продувки заполнения пробоотборников и при отборе проб газа в бутылки используют запирающие жидкости. В качестве последних применяют раствор хлористого натрия (22%-
ный раствор NaCl в дистиллированной воде), глицерин и смесь равных объемов воды и глицерина. Использование таких жидкостей практически предотвращает растворение компонентов углеводородов в них.
1.4.Технология отбора проб
Пробы природного газа отбирают из газовых скважин, промысловых сборных сетей, газопроводов, сепараторов и других объектов.
Из газовых скважин местом отбора проб служит специальный пробоотборный вентиль или манометрический штуцер с вентилем,
установленный на головке скважины или на выкидной линии фонтанной арматуры. Для газоконденсатных скважин, дающих двухфазный поток, пробу газа отбирают из вентиля, установленного на выходе газа из сепаратора. Пробу углеводородной жидкости (конденсата) отбирают из вентиля, установленного для уровнемера или выкидной линии конденсата. Пробы газа отбираются в момент работы скважины, при этом не должно происходить скопление жидкости на забое (скорость газа на забое должна быть больше или равна 4м/с)
и в скважину не должны вноситься химические реагенты.
Местом отбора проб из газопровода служит штуцер, снабженный запорным вентилем, или манометрический штуцер, расположенный в верхней части горизонтального газопровода или на вертикальном участке трубопровода.
При отборе проб из аппаратов используется вентиль, установленный на выходном трубопроводе, при этом пробы отбирают при установившихся режимах работы аппарата.
Отбор проб газа для определения углеводородов, азота, кислорода,
9
водорода, гелия, аргона и двуокиси углерода при давлениях выше атмосферного и точке росы по влаге ниже температуры газа производят в двухвентильные контейнеры или одновентильные баллоны (рисунок 1 и 2). Перед отбором проб пробоотборную линию продувают газом в течение 1-2мин.
При отборе проб в двухвентильный контейнер выходной конец пробоотборной линии присоединяют к верхнему вентилю контейнера,
установленного вертикально. При полностью открытом верхнем и частично открытом нижнем вентиле продувают контейнер в течение 10-15мин со скоростью газа 2-3дм3/мин, закрывают нижний вентиль контейнера, в течение 1- 2мин выравнивают давление в нем до давления в точке отбора, затем закрывают верхний вентиль контейнера и вентиль на пробоотборной линии. Отсоединяют контейнер. Контейнер проверяют на герметичность поочередным погружением вентиля в сосуд с водой или способом мыльной пленки, вентили высушивают и по возможности закрывают предохранительными колпаками. Такой способ отбора проб иногда называют способом продувки.
При отборе проб в одновентильные баллоны с объемом до 40 дм3
выходной конец пробоотборной линии подключают к вентилю баллона,
полностью открывают и заполняют газом баллон, доводя давление в нем до давления в месте отбора пробы. Закрыв входной вентиль на пробоотборной линии, выпускают газ и медленно понижают давление в баллоне через вентиль приблизительно чуть больше атмосферного таким образом, чтобы не происходила конденсация газа. Операцию по наполнению и выпуску газа из баллона повторяют 5-8 раз, затем окончательно заполняют баллон газом,
закрывают вентили баллона и пробоотборной линии, отсоединяют его от пробоотборной линии и проверяют на герметичность способом мыльной пленки. Указанный способ отбора проб иногда называют методом прополаскивания.
Для определения сероводорода, меркаптановой серы, паров воды,
10