Моделирование гидродинамических процессов протекающих внутри сепарационного оборудования, применяемых на газоконденсатных месторождениях

1. Введение 8
1.1. Актуальность темы исследования 8
1.2 Цель и задачи исследования: 9
1.3. Задачи исследования: 9
1.4. Объект исследования: 9
2. Литературный обзор 10
2.1. Технологические аспекты и нормативные стандарты, применяемые при подготовки природного газа к транспортировки по МГ. 10
2.2. Процесс первичной подготовки газа 11
2.3. Конструктивные особенности сепараторов 13
2.3.1. Конструкция сепаратора АО «ЦКБН» 13
2.3.2. Конструкция сепаратора ООО ИВЦ «Инжехим» 14
2.3.3. Конструкция сепаратора ООО «Зульцер Хемтех» 16
3. Математическое моделирование внутренних устройств сепаратора 19
3.1 Общие сведения 19
3.2 Формулы, лежащие в основе моделирования 22
3.2.1 Уравнение переноса массы 22
3.2.2 Уравнение сохранение импульса 22
3.2.3 Многофазный поток 23
3.2.4 Уравнение движения 23
3.3. Моделирование узла входа газа 25
3.3.1 Анализ полученных результатов 34
3.4. Моделирование прямоточного элемента 36
3.4.1. Центробежные элементы тангенциальным подводом 37
3.4.2. Центробежные элементы с осевым подводом. 45
3.5. Сопротивление в центробежном элементе 50
3.6. Оценка эффективной работы центробежных элементов по проекту ЦКБН 51
4. Явление вторичного уноса в центробежных элементах. 56
4.1. Борьба с вторичным уносом 60
5. Заключение. 61
6. Список использованной литературы. 63

Весь текст будет доступен после покупки

1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Разработка газоконденсатных месторождений и дальнейшая подготовка природного газа для подачи в магистральные газопроводы (МГ) ведется различными методами. На территории России и за рубежом применяются в основном три метода осушки – это абсорбционный, адсорбционный и низкотемпературная сепарация газа. Каждый метод имеет свои особенность и различия по применяемым оборудованиям. Но непосредственно перед осушкой природный газ подвергается предварительной очистки от воды и механических примесей. Данный этап обусловлен применением различных видов сепарационного оборудования. От качества предварительной очистки газа перед осушкой напрямую зависит бесперебойная и безаварийная работа технологического оборудования. Это связано с тем, что наличие в составе природного газа пластовой воды и механических примесей приводит к повышенному коррозионному износу основных частей и деталей оборудования, агрегатов. Так же часто наблюдается отложение солей на рабочих поверхностях оборудования, влияющих на режим технологического процесса.
Многочисленные осложнения, возникающие от наличия в составе природного газа воды и механических примесей, не всегда прогнозируются или учитываются на стадии проектирования оборудования. Это связано с трудоемкостью расчетов и малыми применениями цифровых технологий на стадии разработки и проектирования технологического оборудования.
Сепарационное оборудование, применяемое на современных газовых месторождениях, основано на действии нескольких явлений, существенный вклад в эффективность работы сепаратора вносят центробежные силы. Поэтому в данной диссертационной работе было принято решение, изучить возникающие гидродинамические процессы внутри сепарационного оборудования, то есть в элементах, где отделение от газового потока воды и механических примесей происходит центробежными силами. Полученные знания помогут повысить эффективность работы новых проектируемых сепараторов. Увеличить применение цифровых технологий в нефтегазовой отрасли нашей страны.

Весь текст будет доступен после покупки

2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ И НОРМАТИВНЫЕ СТАНДАРТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ ПОДГОТОВКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА К ТРАНСПОРТИРОВКИ ПО МГ
С целью повышения надежности магистральных газопроводов [1] и создания безопасных условий труда разрабатываются отраслевые стандарты, в которых прописываются требования к природному газу, правила эксплуатация магистральных газопроводом. На сегодняшний день, крупным поставщиком природного газа на территории Российской Федерации, является ПАО «Газпром», который осознает свою ответственность в области промышленной безопасности, в области охраны труды, производственной деятельности и вводит ряд отраслевых стандартов.
Известно, что на сегодняшний день природный газ перед подачей в систему МГ должен соответствовать СТО Газпром 089-2010 для транспортировки в однофазном состоянии, а сами МГ эксплуатируются согласно СТО Газпром 2-3.5-454-2010. Для выполнения данного требования, проводят отбор газа с последующим анализом состава осушенной продукции на выходе из установок комплексной подготовки газа.
На сегодняшний день, эффективность работы сепаратора определяют путем проведения замеров уноса капельной влаги на основании Р Газпром 2-3.3-727-2013 «Замер уноса капельной жидкости и механических примесей» [2]. Объектом исследования являются уносимые из технологического оборудования (сепарационного и абсорбционного) капельная жидкость и/или механические примеси при концентрации до 5,0 мг/м3 с потоком газа, движущимся по трубопроводу.
Двигаясь по трубопроводу, капельная жидкость распределяется между ядром газового потока и внутренней поверхностью трубопровода. Механические примеси движутся вместе с капельной жидкостью в потоке газа.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Перечень действующих нормативных документов по транспорту газа ОАО «Газпром» (утвержден ОАО «Газпром» 29 мая 2006 г.)
2. Р Газпром 2-3.3-727-2013. ЗАМЕР УНОСА КАПЕЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ
3. Гурбанов А.Н. Высокоэффективное сепарационное оборудование для очистки природного газа и газов нефтепереработки// Нефтепромысловое дело. - 2017. - № 6. - С. 45-50.
4. Арнольд К. Справочник по оборудованию для комплексной подготовки нефти. Промысловая подготовка углеводородов: пер. с англ. / К. Арнольд, М. Стюард. – М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2011. – 776 с.
5. Фарахов М.И., Лаптев А.Г., Башаров М.М. Импортозамещение по аппаратам очистки газов от дисперсной фазы в нефтегазохимическом комплексе // Химическое и нефтехимическое машиностроение. 2016. №5. С. 14- 16.
6. Кубанов А.Н., Истомин В.А., Федулов Д.М., Исмагилов И.И. и т.д. Требования к сепарационному оборудованию УКПГ месторождений полуострова Ямал // Газовая промышленность. 2018. № 10 (775). С. 34-41.
7. «Дополнение к технологическому проекту разработки сеноманской газовой залежи Ямбургского нефтегазоконденсатного месторождения», выполнен ООО «ТюменНИИгипрогаз», 2017 год. 1183 с.
8. Каган А.М., Лаптев А.Г., Пушнов А.С., Фарахов М.И. Контактные насадки промышленных тепломассобменных аппаратов; под ред. А.Г. Лаптева. Казань: Отечество, 2013. 454 с.
9. Патент №2666443 ВО1D 45/22. РФ Сепаратор для очистки газа от примесей / Фарахов М.И., Николаев О.А., Агеев А.Л. и др. Заявл. 16.11.2011, опубл. 20.01.2013. Патентообладатель – ООО «Газпром добыча Ямбург». [Электронный ресурс].
10. Андреев О.П., Арабский А.К., Ахметшин Б.С., Ершов А.А., Зиазов Р.Н., Кудояр Ю.А., Сафронова Н.И. (б.д.). Новые технологии газовой, нефтяной промышленности, энергетики и связи. Материалы ХХII Международного конгресса. Сборник трудов. О комплексном подходе при выборе эффективного технологического оборудования очистки газа на поздней стадии разработки месторождений, 22. Калининград.
11. Кудояр Ю.А., Ершов А.А., Сафронова Н.И., Зиазов Р.Н. (2014). О комплексном подходе при выборе эффективного технологического оборудования очистки газа на поздней стадии разработки месторождений. Газовая промышленность(708).
12. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 1999. - 473 с.
13. Пигарев А.А., Толстов В.А., Немцов М.В., Соколов В.А., Кудояр Ю.А., Малышкин М.А. Новое оборудование для очистки природного газа перед промысловой ДКС на Ямсовейской месторождении//Газовая промышленность. -2008. -№ 1. -С. 79-81.
14. Гасумов Р.А., Минликаев В.З. Повышение и восстановление производительности газовых и газоконденсатных скважин/ООО «Газпром экспо», 2010. -478 с.
15. Каспарянц К.С., Кузин В.И., Григорян Л.Г. Процессы и аппараты для объектов промысловой подготовки нефти и газа. -М.: Недра, 1977. -254 с.
16. Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. -М.: Недра, 1986. -261 с.
17. Ефимов В.В., Халиулин Д.В. Предупреждение образования газовых гидратов на элементах внутренних устройств входных сепараторов при промысловой подготовке газа сеноманской залежи Ямбургского НГКМ//Научно-технический журнал Экспозиция НЕФТЬ & ГАЗ. -2012. -№ 19. -С. 17-20.

Весь текст будет доступен после покупки