ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ ГАЗА

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

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

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

метанола, гликолей, других примесей и температуры точек росы влаги и углеводородов пробы отбирают непосредственно в прибор для анализа. При отборе малых объемов газа (при содержании сероводорода в газе более 5%)

используют стеклянные тарированные пипетки. Пробы отбирают методом продувки (10-15 – кратный объем пипетки) при создании небольшого

(относительно атмосферного) избыточного давления.

При отборе проб газа, содержащего конденсирующиеся углеводороды,

для предупреждения конденсации температура пробоотборной линии и контейнера должна быть не ниже температуры газа, при необходимости пробоотборная линия теплоизолируется или подогревается.

При отборе проб газа из системы, содержащей влагу, перед контейнером устанавливается каплеуловитель.

1.5.Отбор проб углеводородного конденсата и сжиженных нефтяных газов

Отбор проб углеводородного конденсата (сырого, имеющего давление насыщенных паров значительно больше атмосферного давления) проводится в соответствии с «Инструкцией по исследованию газоконденсатных месторождений на газоконденсатность», составленной ВНИИГАЗом.

Для отбора пробы сырого конденсата используются двухвентильные контейнеры объемом 150-200 см3. Нижний вентиль 3 контейнера, как показано на рисунке 4, присоединяется пробоотборной линией к пробоотборному вентилю 1 сборника конденсата или к вентилю уровнемерного стекла. К

верхнему вентилю 5 через манифольд 6 присоединяется образцовый манометр 7

со шкалой, равной 1,5÷2х кратному давлению отбора. Затем поочередно открываются пробоотборный вентиль 1 сборника конденсата (или вентиль уровнемерного стекла), нижний вентиль 3 и верхний вентиль контейнера 5, а

вентиль манифольда 8 – лишь на 3-5 оборотов (при шаге резьбы 1мм).

11

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Контейнер держится в вертикальном положении. Контейнер заполняется

конденсатом при давлении, близком к давлению в точке отбора до появления

через вентиль манифольда 8 углеводородного конденсата (обычно процесс

заполнения составляет 1-2мин). Далее закрываются вентиль манифольда 8,

верхний вентиль контейнера 5, а минуту спустя – нижний вентиль контейнера 3.

Для завершения отбора пробы сырого конденсата перекрывается

пробоотборный вентиль 1 сборника конденсата (или вентиль уровнемерного

стекла), контейнер отсоединяется от пробоотборной трубки, сборника

конденсата (вентиля уровнемерного стекла) и от манифольда. Контейнер

проверяется на герметичность способом мыльной пенки или погружением в

емкость с водой.

7

8

6

5

4

3

1 2

Рисунок 4 – Схема отбора пробы конденсата 1 – пробоотборный вентиль, 2 – пробоотборная линия, 3 – нижний вентиль

контейнера, 4 – 2-ухвентильный контейнер, 5 – верхний вентиль контейнера, 6 – манифольд, 7 – образцовый манометр, 8 – вентиль манифольда

12

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Отбор проб сжиженных нефтяных газов проводится в соответствии с приложением А ГОСТа 14921-78.

К сжиженным нефтяным углеводородным газам относятся пропан, бутан или смеси из них.

Пробы отбираются в контейнеры, методом продувки, выпуская часть пробы для создания 20%-ного газового пространства и наполнения жидкостью

80% его объема.

Пробы отбираются только из жидкой фазы при давлении выше давления насыщенных паров.

Отбор проб сжиженных газов в двухвентильные контейнеры проводится по аналогии с отбором проб конденсата. После отбора пробы в контейнере создают 20%-ный газовый объем. Для этого взвешивают заполненный контейнер и вычитают массу тары. Рассчитывают массу продукта, которую следует выпустить, чтобы получить 20%-ный объем над уровнем жидкой фазы в контейнере. Выпускают продукт открытием нижнего вентиля контейнера.

Закрывают нижний вентиль и вновь взвешивают контейнер. В случае необходимости операцию повторяют.

Создание газового объема предохраняет пробу продукта от возможной разгерметизации при повышении температуры.

1.6.Маркировка проб и условия транспортировки и хранения

Отобранные пробы природного газа, сырого конденсата, сжиженных нефтяных газов маркируют, т.е. на каждую пробу составляется этикетка.

На этикетке должны быть указаны:

- наименование объекта, где произведен отбор проб (месторождение,

скважина, газопровод, технологическая установка и др.); - линия, из которой отобрана проба;

13