Повышение эффективности технологии подготовки природного газа в период падающей добычи

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АБСОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА 11
ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ СНИЖЕНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ НА ТЕХНОЛОГИЮ ОСУШКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА 15
ГЛАВА 3. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ 17
3.1 Геологическая характеристика месторождения 17
3.2 Состояние разработки месторождения 19
3.3 Физико-химические свойства флюида 20
3.4 Характеристика системы сбора месторождения Х 21
3.5 Характеристика действующей установки подготовки газа 26
3.6 Цех осушки газа 27
ГЛАВА 4. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 33
ГЛАВА 5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 34
5.1 Программный комплекс Aspen HYSYS 34
5.2 Методика проведения исследований по изучению влияния технологических параметров эксплуатации абсорбера на качество осушки природного газа гликолями 38
5.2.1 Анализ влияния на эффективность осушки природного газа гликолями при изменении давления в абсорбере 40
5.2.2 Анализ влияния на эффективность осушки природного газа гликолями изменения температуры контакта газ-гликоль в абсорбере 41
5.2.3 Анализ влияния на эффективность осушки природного газа гликолями изменения концентрации гликоля в регенерированном абсорбенте, поступающем в абсорбер 45
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ НА ПРОМЫСЛОВУЮ ТЕХНОЛОГИЮ ОСУШКИ ГАЗА МЕСТОРОЖДЕНИЯ Х 47
6.1 Технологическое моделирование существующей схемы подготовки газа на месторождении Х в среде программы Aspen HYSYS® 51
6.2 Технологическое моделирование предложенной технологической схемы двухступенчатой осушки газа для месторождения Х в среде программы Aspen HYSYS 53
6.3 Исследование влияния вида абсорбента на качество осушки газа 56
ГЛАВА 7. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 58
7.1 Сравнительный анализ действующей и модернизированной технологий подготовки газа 58
7.2 Оценка и расчет экономических показателей 61
7.3 Оценка технологической эффективности двухступенчатой осушки газа 64
7.4 Влияние вида абсорбента на качество осушки природного газа основными технологическими параметрами 65
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 66
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 69
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 70

Весь текст будет доступен после покупки

Мировые запасы природного газа по состоянию на конец 2017 г. составляли 187 трлн м3. За 2017 г. их прирост по отношению к предыдущему году составил 1,6 трлн. м3 или 3,1%. Российская Федерация является крупнейшим в мире поставщиком природного газа другим странам по магистральным трубопроводам. В 2017 г. страна достигла рекордных объемов экспортных поставок газа превысившие в 210,7 млрд. м3, что на 5,7 % больше чем в 2016г. Сейчас Россия по-прежнему удерживает пальму первенства по экспорту природного газа в кубометрах, опережая Катар и Норвегию [22].
В течение последних десятилетий роль и значение природного газа в энергобалансе мировой экономики постоянно возрастает, что обусловлено как его высокой эффективностью в качестве энергетического ресурса и сырья для промышленности, так и повышенной в сравнении с нефтью и углем экологичностью. Эта тенденция продолжится и в будущем, возможно, даже усилится за счет удешевления технологий сжижения природного газа и строительства новых магистральных газопроводов. Из приведенного выше следует, что эффективность эксплуатации газовых промыслов на территории Российской Федерации представляет важную часть газовой отрасли и мировых рынков природного газа. Рассматривая систему подготовки природного газа к магистральному транспорту, следует отметить, что ей присуще основные особенности, характерные для больших систем энергетики.
К ним относятся взаимосвязь с другими отраслями промышленности, территориальная распределенность, сложность, непрерывность развития и обновления, инерционность и непрерывность функционирования, многоцелевой характер и неравномерность процессов приема, сдачи природного газа и продуктов его переработки. Как известно добываемый природный газ содержит пары воды, которые при изменении термобарических параметров в системе магистрального транспорта приведут к образованию свободной воды, льда или гидратов. Это в свою очередь вызовет проблемы с магистральным транспортом добываемого природного газа связанные с накоплением жидкости в прямолинейной части трубопроводов, ее коррозией, образованием гидратных пробок и выходом из строя газоперекачивающих агрегатов. Поэтому добываемый природный газ перед магистральным транспортом проходит подготовку, основной целью которой является удаление из его состава содержащейся влаги до определенного количества. Наиболее распространенным способом подготовки природного газа к магистральному транспорту на территории Российской Федерации является процесс его абсорбционной осушки гликолями. При увеличении времени разработки газового месторождения происходит падение пластового давления и повышение влагосодержания добываемого природного газа. Это приводит к возникновению проблем в процессе его подготовки методом абсорбционной осушки гликолями, которые связаны с ухудшением качества подготавливаемого газа вследствие снижения эффективности массопередачи молекул воды из добываемого флюида в фазу гликоля на тарелках абсорбера и сокращения извлечения воды из насыщенного абсорбента в блоке его регенерации. На основании сказанного выше видно, что в целях обеспечения стратегических и экономических интересов страны необходимо развивать технологический процесс абсорбционной осушки природного газа гликолями. Поэтому представленная работа посвящена формулированию проблем, возникающих в процессе абсорбционной осушки природного газа гликолями и предложений по совершенствованию технологии рассматриваемого процесса.

Весь текст будет доступен после покупки

Сущность процесса абсорбционной осушки природного газа заключается в удалении воды из добываемого флюида вследствие его контакта с абсорбентом [2]. В процессе абсорбционной осушки абсорбент насыщается водой. После чего осуществляется его регенерация в процессе десорбции воды из насыщенного абсорбента до определенной степени и циркуляционная подача обратно в процесс абсорбции. В качестве абсорбента в данном процессе используются гликоли – диэтиленгликоль и триэтиленгликоль [4]. При использовании метода абсорбционной осушки природных газов гликолями для подготовки к магистральному транспорту предъявляются следующие основные требования к компонентно-фракционному составу:
• содержание метана должно быть не менее 97 %;
• содержание углеводородов С5Н12+высшие не более 0,2 %;
• содержание сернистых соединений должно отсутствовать или быть в следовом количестве [1].
В различных странах отраслевые ведомства устанавливают различные нормы влагосодержания природного газа перед подачей в магистральные газопроводы [5]. В США это 112 мг воды на стандартный м3 осушенного газа (мг/ст. м3 газа) [4]. В Канаде – 64 мг/ст. м3 газа [6]. В Российской Федерации требования по содержанию влаги в осушенном газе, подаваемом в магистральные газопроводы, регламентируется отраслевым стандартом СТО Газпром 089-2010, в котором основным показателем подготовки газа является точка росы по воде [7]. Данный показатель при давлении в магистральном газопроводе равном 5,5 МПа должен быть в холодный период года не выше минус 20 ОС, а в теплый период года не выше минус 10 ОС [8]. Это соответствует влагосодержанию 30мг/ст. м3 газа и 65 мг/ст. м3 газа [2]. В основной научно-технической литературе по процессу абсорбционной осушки природного газа гликолями [2, 9, 1, 4,] приводится теоретическое описание процесса абсорбции применительно к аналогичному рассматриваемому случаю. Теоретическая база абсорбционной осушки основывается на общих положениях процесса абсорбции, которых описываются в литературе по массообменным процессам [10, 11, 12]. Описание используемых установок для абсорбционной осушки природного газа гликолями представлено и подробно рассмотрено в основной научно-технической литературе по данному процессу [7, 2, 1, 4, 13]. В состав установок абсорбционной осушки природного газа гликолями входит два основных блока:
• блок абсорбционной осушки;
• блок регенерации насыщенного водой абсорбента.
Основными аппаратами установки абсорбционной осушки природного газа гликолями являются абсорбер и десорбционная колонна насыщенного водой абсорбента [2, 4, 14]. Абсорбер представляет собой многофункциональный аппарат, который в настоящее время состоит из трех основных секций: сепарационной, массообменной и фильтрационной [8, 7, 1, 15]. Сепарационная секция предназначена для улавливания капельной воды, поступающей с потоком добываемого природного газа [1]. В массообменной секции осуществляется извлечение воды, находящейся в газовом состоянии с поступающим потоком флюида, вследствие абсорбции гликолем [14]. Фильтрационная секция предназначена для улавливания абсорбента, уносимого в капельном виде с потоком осушенного газа из массообменной секции [1]. Десорбционная колонна представляет собой полную колонну тарельчатого типа, с числом контактных устройств порядка 15 [2, 16].
Вопрос рассмотрения совершенствования конструкции основных технологических аппаратов процесса абсорбционной осушки природного газа гликолями в научно-технической литературе уделено недостаточно внимания [1, 6, 17]. На основании этого в представленной работе данный вопрос рассматриваться будет рассматриваться. Общие представления о технологическом режиме эксплуатации установок абсорбционной осушки природного газа гликолями описываются технологическими режимами работы абсорбера и десорбционной колонны [2, 1, 4]. В качестве примера в таблице 1.1 приведены диапазоны изменения основных параметров работы данных аппаратов на основе литературных данных [1, 19].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. – М.: Недра, 1999. – 473с.
2. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. – М.: Химия, 1981. – 472 с.
3. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке. –М: Химия, 1981. – 352 с.
4. Жданова Н.В., Халиф А.Л. Осушка углеводородных газов. – М.: Химия, 1984. – 189 с.
5. Кэрролл Д. Гидраты природного газа. Пер. с англ. – М.: ЗАО «Премиум Инжиниринг», 2007 – 316 с.
6. Кэмпбелл Д.М. Очистка и переработка природных газов. – М. Недра, 1977. – 360 с.
7. Алиев Р.А., Белоусов В.Д., Немудров А.Г., Юфин В.Л., Яковлев Г.И. Трубопроводный транспорт нефти и газа. Учебник для ВУЗов, 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1988. – 368 с.
8. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. – 596 с.
9. Багатуров С.А. Курс теории перегонки и ректификации. – М.: Гостоптехиздат. 1954. – 478 с.
10. Технологические процессы и методы расчета оборудования установок подготовки углеводородных газов: учебное пособие / Г.К. Зиберт, Е.П. Запорожец, А.Г. Зиберт, И.М. Валиуллин, Н.Н. Андреева. – М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2015. – 447 с.
11. Арнольд К., Стюарт М. Справочник по оборудованию для комплексной подготовки газа. Промысловая подготовка углеводородов / Перевод с англ. – М.: ООО «Премиум Инжиниринг», 2012. – 630 с.

Весь текст будет доступен после покупки