Научная статья на тему 'Современное состояние технологий промысловой подготовки газа газоконденсатных месторождений'

Современное состояние технологий промысловой подготовки газа газоконденсатных месторождений Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
4108
808
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
газоконденсатное месторождение / низкотемпературная сепарация / низкотемпературная ректификация / абсорбция / дроссель / эжектор / турбодетандер / turbo-expander. / gas-condensate field / low-temperature separation / low-temperature distillation / absorption / throttle / ejector

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Прокопов Андрей Васильевич, Кубанов Александр Николаевич, Истомин Владимир Александрович, Федулов Дмитрий Михайлович, Цацулина Татьяна Семеновна

Рассмотрены современные технологии промысловой подготовки газа на газоконденсатных месторождениях, решающие задачу углубленного извлечения углеводородов С3+В или С5+В в составе товарного нестабильного или стабильного конденсата. Проанализированы дроссельная, эжекторная и турбодетандерная технологии подготовки газа, рассмотрены технологии с применением процессов ректификации и абсорбции. На основе опыта эксплуатации турбодетандерных агрегатов, эксплуатируемых на установках комплексной подготовки газа Бованенковского, Заполярного и Ямбургского нефтегазоконденсатных месторождений, выделены достоинства и недостатки, а также границы применимости технологии низкотемпературной сепарации с турбодетандерным агрегатом. Отмечено, что технологическая схема низкотемпературной сепарации с дросселем (эжектором) и пропановой холодильной установкой в некоторых случаях может служить альтернативой турбодетандерной технологии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Прокопов Андрей Васильевич, Кубанов Александр Николаевич, Истомин Владимир Александрович, Федулов Дмитрий Михайлович, Цацулина Татьяна Семеновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

State-of-art technologies for gas treatment at gas-condensate fields

States of art technologies for natural gas treatment at gas-condensate fi elds, which solve the task to increase extraction of hydrocarbons C3+ or C5+ as part of a trade unstable or stable condensate, are considered. JT-valve, ejector and turboexpander technologies of gas treatment and technique, using distillation and absorption pro cesses, are analyzed. On the basis of turbo-expander units operating experience at the Bovanenkovo gas-condensate fi eld, the Zapolyarnoe oil-gas-condensate fi eld and Yamburgskoe gas-condensate fi eld the advantages and disadvantages of LTS technology with turboexpander are highlighted, the limits of applicability of this technology are marked. It is noted that the JT-valve (or ejector) technology and propane refrigeration system in some cases can become an alternative to the turboexpander technology.

Текст научной работы на тему «Современное состояние технологий промысловой подготовки газа газоконденсатных месторождений»

ОБЗОРНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Ключевые слова:

газоконденсатное месторождение, низкотемпературная сепарация, низкотемпературная ректификация, абсорбция, дроссель, эжектор, турбодетандер.

Keywords:

gas-condensate field,

low-temperature

separation,

low-temperature

distillation,

absorption,

throttle,

ejector,

turbo-expander.

УДК 622.279.8

А.В. Прокопов, А.Н. Кубанов, В.А. Истомин, Д.М. Федулов, Т.С. Цацулина

Современное состояние технологий промысловой подготовки газа газоконденсатных месторождений

Газоконденсатные месторождения (ГКМ) Западной Сибири и полуострова Ямал в обозримой перспективе будут доминировать по отношению к газовым (практически бесконденсатным) сеноманским залежам. Содержание углеводородов С5+В в газоконденсатных залежах может составлять: от 2...3 г/м3 (аптские залежи Бованенковского и Харасавэйского месторождений) до 80.150 г/м3 (валанжинские залежи Уренгойского, Ямбургского, Заполярного и др. месторождений) и 350 г/м3 и выше для ачимовских залежей Большого Уренгоя. В настоящей работе рассмотрены особенности промысловых технологий подготовки газа на ГКМ с высоким содержанием С5+В.

Одним из требований основного нормативного документа, регламентирующего качество транспортируемых газов, - СТО Газпром 089-2010 - является обеспечение определенных значений температур точек росы по углеводородам и водной фазе. Важное дополнительное требование к подготовке газа месторождений Крайнего Севера - поддержание температуры газа на выходе установки комплексной подготовки газа (УКПГ) на уровне 0.-2 °С [1]. Достижение в промысловых условиях довольно жестких требований к точке росы газа по углеводородам коррелирует с задачей углубленного извлечения углеводородов С5+В или С3+В в составе товарного конденсата УКПГ.

В отечественной газовой отрасли промысловую подготовку газа газоконденсатных месторождений с высоким конденсатным фактором осуществляют по технологии низкотемпературной сепарации (НТС), которая имеет несколько модификаций [2]. В качестве источников холодопроизводящего элемента используют дроссель, эжектор, турбодетандерный агрегат и другие устройства. Извлечение углеводородов С5+В с использованием таких технологий составляет 90.97 %, остаточное содержание С5+В в составе газа сепарации - около 5 г/м3, но может достигать 10 г/м3. Степень извлечения бутана, пропана и тем более этана в составе нестабильного конденсата не высока и составляет около 55, 35.40, или 7.10 % соответственно.

Увеличение извлечения С5+В из пластового газа может быть достигнуто совершенствованием технологических схем низкотемпературной сепарации и ректификации, а также разработкой перспективных комбинированных технологий, сочетающих адсорбционные, абсорбционные и низкотемпературные узлы подготовки газа.

НТС с изоэнтальпийным расширением газа

Технически наиболее простым способом охлаждения газа на УКПГ при наличии перепада давлений является его изоэнтальпийное расширение. Процесс изоэнтальпийного расширения реализуется в дроссельном и эжекторном устройствах. Технология НТС в отечественной практике используется с 60-х годов XX века на месторождениях Средней Азии, Оренбургском, Карачаганакском и др. ГКМ [3]. В настоящее время технология НТС эффективно применяется на многих газоконденсатных месторождениях Западной Сибири [4].

Установка НТС с дросселем, как правило, включает двух- или трехступенчатую сепарацию газа, его охлаждение между ступенями сепарации в рекуперативных те-

№ 3 (23) / 2015

VGN-3-23-2015-v24.indd 100

21.08.2015 9:59:39

Проблемы разработки и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений

101

плообменниках, изоэнтальпийное расширение газа, разделение в трехфазных разделителях отводимой из сепараторов жидкой фазы на нестабильный конденсат и водный раствор ингибитора гидратообразования (метанола или гликоля) с частичной их дегазацией. С термодинамической точки зрения изоэнтальпийное расширение газа не вполне эффективно в качестве холодопроизводящего процесса, поскольку потенциальная работа, которую мог бы совершить расширяющийся газ, усваивается потоком в виде теплоты. Тем самым эффективность дроссельной технологии охлаждения оказывается существенно ниже потенциально возможной.

Дроссельная технология НТС характеризуется низкими капитальными и эксплуатационными затратами и легкостью регулирования технологического процесса, но имеет ряд недостатков, которые наиболее ярко проявляются при высоких значениях температуры входного потока, а именно:

• требуемый перепад давления по установке составляет 5-6 МПа, что предполагает ранний ввод дожимной компрессорной станции (ДКС) иногда с самого начала эксплуатации месторождения;

• требуется компрессорная установка для утилизации низконапорных газов концевой ступени дегазации конденсата;

• в летний период не всегда обеспечивается отрицательная по Цельсию температура товарного газа, так как для выполнения этого условия требуются слишком высокие входные давления (12 МПа и более).

Вместе с тем при определенных условиях технология НТС с дросселем может успешно решать все задачи УКПГ и являться реальной альтернативой технологии НТС с турбодетан-дерным агрегатом (ТДА). Она может быть рекомендована в следующих случаях:

• на начальной стадии разработки месторождения при высоких давлениях входного газа;

• объектах, где отсутствует требование к подаче газа в магистральный газопровод (МГ) с низкой температурой. В этом случае появляется возможность осуществлять полную рекуперацию холода в рекуперативном теплообменнике «газ-газ» и достигнуть достаточно низких температур НТС за счет располагаемого перепада давления;

• если приходящий на УКПГ газ имеет низкие температуры (ориентировочно ниже

№ 3 (23) / 2015

10 °С), что характерно для разрабатываемых морских месторождений.

Дроссельная технология НТС может успешно применяться с обеспечением не только требуемого уровня температуры НТС, но и отрицательной температуры газа на выходе в течение 9-10 месяцев в году, если в технологическую схему УКПГ включить воздушное охлаждение газа первичной сепарации.

Другим устройством, используемым в технологических схемах НТС, является эжектор. Отличие эжекторного устройства от дроссельного заключается в возможности вовлечения (эжекции) низконапорных газов концевой дегазации конденсата в основной поток. Один из вариантов технологической схемы НТС с эжектором приведен на рис. 1.

Представленная схема в настоящее время используется для подготовки газа валан-жинских залежей Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ) [5, 6]. Отличительной особенностью схемы является двухступенчатое редуцирование газа: в эжекторе и на дроссельном устройстве. Это позволило отсрочить ввод собственной ДКС, более полно использовать сеноманскую ДКС и добиться более низкой температуры НТС. На валанжинских УКПГ отработаны технологические решения по рециркуляции антигидратного реагента - метанола [7].

Эжекторное устройство характеризуется простотой конструкции, малыми габаритами и надежностью эксплуатации. Перепад давления, необходимый для достижения требуемого температурного уровня сепарации (-30...-25 °С), сопоставим с аналогичными параметрами дроссельной технологии. Достижение более низких температур технологически затруднено вследствие увеличения количества низконапорных газов дегазации конденсата.

Важным элементом технологии НТС является рекуперативный теплообменник. В случае реализации более полной рекуперации холода низкотемпературного потока (если требование к низкой температуре товарного газа отсутствует) при соответствующей поверхности рекуперативного теплообмена технология НТС с применением изоэнтальпийного расширения может полностью обеспечить соблюдение требований к круглогодичной подготовке газа. Что позволит отказаться от применения турбохолодильной техники.

VGN-3-23-2015-v24.indd 101

21.08.2015 9:59:39

102

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Рис. 1. Вариант технологической схемы подготовки газа НТС с эжектором:

С-1, С-2, С-4 - сепараторы; Р-1, Р-2 - разделители; АВО - аппарат воздушного охлаждения; Т-1, Т-2 - теплообменники; Д - дроссель; БЕ - буферная емкость; Э - эжектор

Технология НТС с ТДА

Технологические схемы НТС с ТДА в последнее время получили широкое распространение в газовой отрасли. За последние три года в ПАО «Газпром» введены в эксплуатацию ТДА на УКПГ Бованенковского (30 агрегатов) и Заполярного НГКМ (7 агрегатов). В отечественной газовой отрасли продолжается активное внедрение ТДА в промысловые технологии подготовки газа. Массовое использование ТДА обусловлено возможностью достижения значительно более низких температур по сравнению с дроссельной или эжекторной технологиями при том же перепаде давления. Потребность в ТДА в ближайшие 10 лет оценивается в количестве более 40 единиц.

Технология предполагает использование политропного, близкого к изоэнтропийному расширения газа в качестве холодопроизводящего процесса. Расширяющийся газ совершает работу, причем КПД процесса превышает 80 %, только 15-20 % располагаемой работы переходят в теплоту (в отличие от изоэтальпийного расширения газа в дросселирующем устройстве).

Подключение турбодетандерных агрегатов на УКПГ возможно согласно двум схемам: «ком-

прессор-детандер» («К-Д») или «детандер-компрессор» («Д-К») [8].

Примером применения ТДА в составе промысловых объектов подготовки газа с подключением согласно схеме «К-Д» является УКПГ-1В Ямбургского НГКМ (рис. 2). В зимний период работа УКПГ-1В осуществляется по технологии НТС с эжектором, ТДА включаются только в теплый период года.

Примером установки НТС с ТДА в обвязке «Д-К» является УКПГ Бованенковского НГКМ [9] (рис. 3).

Последовательность процессов компримирования и детандирования в схеме НТС (подключение ТДА по схемам «К-Д» или «Д-К») оказывает существенное влияние на технологические параметры работы установки и выходы товарной продукции. Фактические режимы работы УКПГ применительно к обоим вариантам подключения ТДА ограничиваются температурами НТС -35...-30 °С. Однако технологические расчеты показывают, что при увеличении перепада давления могут быть достигнуты температуры сепарации до -55 °С. При этом выявляется различие между схемами подключения. Подключение «К-Д» обеспечивает

№ 3 (23) / 2015

VGN-3-23-2015-v24.indd 102

21.08.2015 9:59:39

Проблемы разработки и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений

103

Обработанный газ

Рис. 2. Один из возможных вариантов технологической схемы НТС с ТДА с обвязкой по схеме «компрессор-детандер»:

С-1, С-3 - сепараторы; Р-1, Р-2 - разделители; Т-1, Т-2, Т-3 - теплообменники; А-1 - отдувочная колонна; А-2 - абсорбер; КРР-1, КРР-2 - краны-регуляторы расхода; КРД-1, КРД-2 - краны-регуляторы давления; Е - емкость; Н-1, Н-2 - насосы; Э-1 - эжектор; остальные обозначения см. в экспликации к рис. 1

постоянную температуру НТС около -35 °С круглогодично. Работа технологической схемы при подключении ТДА по схеме «Д-К» позволяет более полно использовать холод окружающей среды. Так, в зимний период может быть достигнута температура сепарации -50 °С, однако летом - всего лишь -25 °С. Для УКПГ месторождений Крайнего Севера, когда холод окружающей среды используется 9 месяцев в году, среднегодовая температура сепарации по такой схеме подключения ТДА составит примерно -45 °С.

По сравнению со схемами, использующими изоэнтальпийное расширение, термодинамически эффективная технология НТС с ТДА обладает следующими преимуществами:

1) существенного снижения требуемого перепада давления для достижения необходимой температуры газа;

2) более позднего ввода ДКС, причем с меньшим давлением нагнетания;

3) достижения значительно более низких температур газа при том же перепаде давления;

4) безальтернативности применения ТДА для подготовки газа месторождений Крайнего

№ 3 (23) / 2015

Севера, на которых требуется не только обеспечить минимальные температуры НТС, но и отрицательную температуру подготовленного газа на выходе из установки (на входе в газопровод). В первую очередь это касается летнего сезона, когда охлаждение газа за счет АВО резко сокращается или прекращается вовсе, при этом вынужденно снижается рекуперация холода в теплообменниках «газ-газ».

В то же время ТДА обладает рядом недостатков, которые отчетливо проявились в процессе эксплуатации установки НТС с ТДА на УКПГ Бованенковского НГКМ:

1) сложные условия эксплуатации ТДА. Эксплуатация УКПГ всегда характеризуется переменными режимами работы как по расходным, так и по термобарическим параметрам. Обрабатываемая среда - многофазный поток, состоящий из газа, углеводородной жидкости, водного раствора антигидратного реагента (метанола или этиленгликоля), пластовых механических примесей, продуктов воздействия на пласт и компрессорного масла ДКС;

2) ТДА всегда работает с повышенными жидкостными нагрузками по входному пото-

VGN-3-23-2015-v24.indd 103

21.08.2015 9:59:40

104

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Рис. 3. Типовая технологическая схема НТС с ТДА с обвязкой по схеме «детандер-компрессор»:

10С-1, 20С-1, 20С-2 - сепараторы; 10ДР-1, 10ДР-2 - дегазаторы-разделители;

10ФС-1 - фильтр-сепаратор; 20 Д-1- дегазатор; 20ФХ-1 - воздушный холодильник; 20ТД-1 - турбодетандерный агрегат; 20Т-1, 20Т-2 - теплообменники; 20АР-1- арматурный узел; УСКиРМ - установка стабилизации конденсата и регенерации метанола

ку, часто с превышениями в десятки раз по отношению к требованиям производителей ТДА. Надо отметить, что еще не создан надежный и приемлемый по цене сепаратор, способный обеспечить капельный унос углеводородного конденсата и ингибитора гидратообразования менее 20 мг/м3;

3) компрессор ТДА вносит теплоту в систему подготовки газа, что снижает эффект охлаждения газа в турбодетандере и критично для установок НТС, где нужно обеспечить отрицательные температуры товарного газа;

4) эксплуатация ТДА требует наличия специально подготовленного персонала - специалистов по компрессорной и турбохолодильной технике. Учитывая массовый рост количества эксплуатируемых ТДА, это требование выполнить непросто;

5) разработка исходных требований к ТДА обусловливает проведение многочисленных расчетных исследований установки НТС с охватом сезонных изменений и всего жизнен-

ного цикла месторождения. Для выполнения этой задачи нужны высококвалифицированные и опытные технологи, которые имеются далеко не во всех организациях;

6) в процессе эксплуатации ТДА довольно часто приходится останавливать, а вместе с ним и технологическую линию (в проектах, как правило, не предусматривают резерва ТДА на каждой технологической линии). Выход новой (резервной) линии на требуемый температурный режим работы происходит в течение 20...40 мин. Это означает, что за такое время в МГ поступает некондиционный газ с повышенными точками росы;

7) в случае применения этиленгликоля в качестве антигидратного реагента перед расширением в турбодетандере газ необходимо осушить в специальном абсорбере высококонцентрированным (не менее 83.85 %) водным раствором гликоля, так как впрыск жидкости (антигидратного реагента) в поток перед детандером недопустим по условиям эксплуатации турбомашин.

№ 3 (23) / 2015

VGN-3-23-2015-v24.indd 104

21.08.2015 9:59:40

Проблемы разработки и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений

105

Таким образом, технология НТС с ТДА является оптимальной для подготовки газа месторождений Крайнего Севера, на которых требуется одновременно обеспечить минимальные температуры НТС и отрицательную температуру подготовленного газа на выходе из установки НТС. Тогда как при проектировании обустройства остальных объектов целесообразно рассматривать альтернативные технологии с использованием дросселя, эжектора, установок генерации внешнего холода, устройств газодинамической сепарации (38-сепараторов) и др.

НТС с внешним холодильным циклом

В качестве хладагента используются пропан и смеси углеводородов. В отечественной практике пропановая холодильная установка (ПХУ) была внедрена на Оренбургском газоперерабатывающем заводе, она позволила проводить процесс сепарации газа на температурном уровне -30 °С [10]. Установки НТС с холодильным циклом позволяют продлить период работы УКПГ без ДКС и снизить энергетические затраты на компримирование газа на ДКС примерно на 50 % по сравнению с эжекторной или дроссельной технологиями. При этом резко сокращается количество газоперекачивающих агрегатов. Применение ПХУ потребует включения в схему НТС дожимного компрессора на газах концевой ступени дегазации конденсата.

Холодильная установка представляет собой самостоятельный технологический объект с собственной инфраструктурой, в частности с довольно сложной системой хранения хладагента, что требует значительного увеличения площади застройки завода. В целом технология НТС с ПХУ на температурном уровне до -30.. ..-25 °С может и должна рассматриваться как реальная альтернатива турбодетандерной или дроссельной (эжекторной) технологиям.

НТС с газодинамическим сепаратором

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Устройства газодинамической сепарации, или 38-сепараторы, [11] пока не получили широкого распространения в практике подготовки газа, однако они обладают определенными достоинствами, которые позволяют им занять промежуточное положение между дросселем (эжектором) и ТДА. По простоте конструкции и энергетическим затратам на ДКС данное устройство близко к эжектору, а по выходу углеводородного конденсата - к ТДА.

№ 3 (23) / 2015

Применение абсорбционной технологии в промысловых условиях

Как отмечалось ранее, традиционные технологии НТС на температурном уровне сепарации около -30 °С характеризуются недостаточно глубоким извлечением этана, пропан-бутанов и даже углеводородов С5+В.

Первые попытки более глубокого извлечения ценных компонентов в составе продуктового нестабильного конденсата предпринимались в 80-90 годы прошлого века. Был разработан и внедрен на УКПГ-1В Ямбургского НГКМ технологический процесс промысловой низкотемпературной абсорбции (ПНТА). Аналогичный процесс также реализовали на УКПГ-8В Уренгойского НГКМ [12]. Дополнительное извлечение углеводоро-

дов С3+В по технологии ПНТА осуществляется на традиционном уровне сепарации около -30 °С за счет абсорбции этих компонентов из газа низкотемпературной сепарации. В качестве абсорбента применяется дегазированный и охлажденный конденсат, выделенный на 1-й ступени сепарации (см. рис. 2). Извлечение углеводородов по технологии ПНТА на УКПГ-1В Ямбургского НГКМ по сравнению с «классической» технологией НТС при идентичных термобарических параметрах работы возросло со 100 до 115 г/м3, при этом следует иметь в виду, что увеличение выхода товарного нестабильного конденсата происходило в основном за счет углеводородов С3-С4.

Технология ПНТА обладает следующими недостатками, которые не позволяют проводить дальнейшее тиражирование этой технологии на других объектах.

1. В верхней части абсорбера происходит контакт товарного газа с абсорбентом, в составе которого содержатся тяжелые углеводороды С10-С20. Контакт происходит при температурах -30 °С и ниже, вследствие чего существует прямая опасность замерзания и отложения тугоплавких парафинов внутри абсорбера (данные явления имели место на УКПГ-1В). Кроме того, существенное негативное влияние оказывает даже небольшой капельный унос «тяжелого» абсорбента на точку росы товарного газа по углеводородам. Данные особенности процесса не позволяют проводить подготовку газа и извлечение конденсата при температурах -33.-30 °С.

2. Технология ПНТА применима только в том случае, если товарным продуктом УКПГ является нестабильный газовый конденсат.

VGN-3-23-2015-v24.indd 105

21.08.2015 9:59:40

106

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

3. Отсутствуют возможности регулирования количества и компонентного состава абсорбента. В частности, в процессе разработки месторождения количество абсорбента значительно снижается.

Полноценный классический процесс низкотемпературной абсорбции реализован на Орен-бурском газоперерабатывающем заводе [10]. Несмотря на имеющиеся серьезные недостатки, процесс ПНТА может быть усовершенствован в части организации циркуляционных потоков абсорбента с целью регулирования его количества и компонентного состава.

Применение процесса ректификации в промысловых условиях

Наиболее радикальным способом углубленного извлечения конденсата является реализация процесса НТС на температурном уровне -55.. .-50 °С. Реализация НТС на более низком температурном уровне нецелесообразна в промысловых условиях, так как не только усложняется технология, но также возникает необходимость применения высоколегированных сталей, что резко удорожает УКПГ. Кроме того, на данном температурном уровне в промысловых условиях происходит интенсивная конденсация нецелевого компонента - метана, который выделяется при дегазации и фактически превращается в «паразитный» поток.

Проведение процесса при столь низких температурах требует включения в технологическую схему УКПГ ректификационной колонны. Технологические схемы, содержащие в себе ректификационную колонну, интегрированную в общую схему подготовки газа, получили название низкотемпературной сепарации и ректификации (НТСР) [13, 14]. Разнообразие технологий НТСР [15, 16] связано с особенностями состава месторождения и требованиями к жидкой продукции. По данной технологии можно получать нестабильный, деэтанизированный или стабильный конденсаты. Технология НТСР на указанном температурном уровне позволяет извлекать в продуктовый нестабильный конденсат 98.99 % углеводородов С5+В, 60.70 % пропан-бутанов и 20.25 % этана от их содержания в сырьевом потоке. Изначально она разработана для извлечения на месторождениях Надым-Пур-Тазовской нефтегазовой области углеводородного конденсата, подлежащего переработке на действующем заводе деэтанизации и строящемся в Новом Уренгое газохимическом комплексе.

Один из вариантов технологии НТСР с получением товарного нестабильного конденсата приведен на рис. 4, он реализован в проекте обустройства валанжинских залежей Заполярного НГКМ [15]. В технологии НТСР в качестве питания ректификационной колонны используется нестабильный конденсат 1-й ступени сепарации, а в качестве орошающего потока -конденсат, выделенный на последующих ступенях сепарации. В орошении колонны практически не содержатся «тяжелые» углеводороды.

Таким образом, технология НТСР является перспективной применительно к решению задачи углубленного извлечения ценных углеводородов на газоконденсатных месторождениях ПАО «Газпром».

Криогенные технологии

Низкотемпературные процессы извлече-

ния углеводородов на температурном уровне -100.-90 °С и ниже используются только в заводских условиях, например на Астраханском газоперерабатывающем и Оренбургском гелиевом заводах, которые расположены в непосредственной близости от промысловых УКПГ. Эти примеры показывают, что промысловая низкотемпературная сепарация газа, совмещенная с заводской переработкой в рамках одного промыслового объекта, может успешно работать, обеспечивая максимально высокий выход жидкой товарной продукции и соблюдение требований к качеству товарного газа по температурам точек росы с большим запасом.

Достижение низких температур обеспечивается применением турбохолодильной техники или холодильных циклов [17-20]. Такие схемы позволяют практически полностью извлекать С5+В, бутаны в количестве 99, 95 % пропана и 60.80 % этана [17, 19]. Единым для всех схем такого типа является ступенчатое охлаждение газа с последующим разделением газожидкостного потока в низкотемпературной зоне. Разделение охлажденной газожидкостной смеси на газ деэтанизации и широкую фракцию углеводородов (ШФЛУ) осуществляется в ректификационной колонне.

Иная картина наблюдается на отдаленных месторождениях Крайнего Севера и полуострова Ямал, где отсутствуют потребители эта-новой фракции, а ее транспорт с УКПГ на дальние расстояния требует самостоятельной сети этанопроводов. Здесь целесообразно на промыслах максимально полно извлекать конди-

№ 3 (23) / 2015

VGN-3-23-2015-v24.indd 106

21.08.2015 9:59:40

Проблемы разработки и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений

107

Товарный газ

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема НТСР:

Р-1, Р-2, Р-3 - разделители; ВХ-1, ВХ-2 - воздушные холодильники; К-1 - колонна ректификации; КУ-1 - компрессорная установка; П-1 - печь подогрева конденсата; ВМР - водно-метанольный раствор

ционный стабильный конденсат, а этан, пропан и бутаны оставлять в газе, подлежащем дальнему транспорту по МГ. Для квалифицированного и максимально полного извлечения стабильного конденсата применима одна из модификаций технологии НТСР на температурном уровне сепарации -45...-40 °С [13].

***

По проведенному анализу низкотемпературных технологий промысловой подготовки газа можно сделать следующие выводы.

1. Актуальной задачей на действующих газоконденсатных промыслах является снижение содержания С3+В или С5+В в подготовленном газе и увеличение выхода товарного углеводородного конденсата.

2. Доминирующим процессом подготовки газа на газоконденсатных месторождениях Крайнего Севера служит низкотемпературная сепарация с турбодетандерными агрегатами. Однако данная технология обладает не только важными преимуществами, но и рядом серьезных недостатков.

№ 3 (23) / 2015

3. При проектировании УКПГ на новых объектах подготовки конденсатсодержащих газов рекомендуется наряду с технологией НТС с ТДА рассматривать технологии НТС с пропановыми холодильными установками, а в некоторых случаях - НТС с использованием дроссельного устройства или устройств газодинамической сепарации. Выбор того или иного варианта технологии при проектировании обустройства газоконденсатного месторождения обусловлен составом пластового газа, а также технико-экономическими, логистическими и многими другими факторами.

4. Развитие промысловых технологий обработки углеводородного сырья должно идти по пути дальнейшего снижения содержания С3+В или С5+В в подготовленном газе и увеличения извлечения жидких углеводородов за счет применения усовершенствованных абсорбционных процессов и технологии с использованием ректификации.

VGN-3-23-2015-v24.indd 107

21.08.2015 9:59:40

108

Научно-технический сборник • ВЕСТИ ГАЗОВОЙ НАУКИ

Список литературы

1. Ходанович И.Е. Тепловые режимы магистральных газопроводов / И.Е. Ходанович, Б.Л. Кривошеин, Р.Н. Бикчентай. - М.: Недра, 1971. - 216 с.

2. Истомин В.А. Низкотемпературные процессы промысловой обработки природных газов. -Ч. I / В.А. Истомин. - М.: ИРЦ Газпром,

1999. - 76 с.

3. Бекиров Т.М. Сбор и подготовка к транспорту природных газов / Т.М. Бекиров,

A. Т. Шаталов. - М.: Недра, 1986. - 261 с.

4. Касперович А.Г. Балансовые расчеты при проектировании и планировании переработки углеводородного сырья газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений: учебн. пособ. / А.Г. Касперович, Р.З. Магарил. - М.: КДУ, 2008. - 412 с.

5. Николаев О. А. Обеспечение эффективной эксплуатации валанжинских УКПГ после ввода ДКС и насосной станции подачи конденсата Уренгойского НГКМ / О. А. Николаев,

О.П. Кабанов, Н.А. Цветков и др. // Газовая промышленность. - 2013. - № 4. - С. 31-34.

6. Ланчаков Г.А. Повышение эффективности добычи и подготовки газа валанжинских залежей Уренгойского комплекса /

Г.А. Ланчаков, В. А. Ставицкий, Н. А. Цветков и др. // Актуальные вопросы и научнотехнические решения по технике и технологии добычи, извлечения и подготовки углеводородного сырья к транспорту на газоконденсатных месторождениях: материалы заседания секции «Добыча и промысловая подготовка газа и газового конденсата» НТС ПАО «Газпром». - М.:

ИРЦ Газпром, 2006. - С. 43-47.

7. Истомин В. А. Методические рекомендации по предупреждению гидратообразования на валанжинских УКПГ Уренгойского ГКМ. -Ч. II: Анализ эффективности различных вариантов нетрадиционного использования летучего ингибитора гидратов - метанола /

B. А. Истомин, А.Г. Бурмистров, В.П. Лакеев и др. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 1991. -157 с.

8. Кубанов А.Н. Применение турбохолодильной техники на УКПГ: компрессор-детандер или детандер-компрессор / А. Н. Кубанов,

А.В. Козлов, А.В. Прокопов и др. // Наука и техника в газовой промышленности. - 2011. -№ 3. - С. 55-62.

9. Кубанов А.Н. Технологический анализ работы турбохолодильной техники на начальном этапе эксплуатации УКПГ-2В Бованенковского НГКМ / А.Н. Кубанов, М.А. Воронцов,

Д.М. Федулов и др. // Вести газовой науки: Проблемы эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтегазоконденсатных месторождений. - М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2013. - № 4 (15). - С. 84-89.

10. Бекиров Т. М. Технология обработки газа

и конденсата / Т.М. Бекиров, ГА. Ланчаков. -М.: Недра, 1999. - 596 с.

11. Андреев О.П. Технологические схемы УКПГ на основе 3Б-технологии для северных нефтегазоконденсатных месторождений /

O. П . Андреев, Р. М. Минигулов,

P. В. Корытников и др. // Наука и техника

в газовой промышленности. - 2009. - № 2. -

С. 4-10.

12. Бекиров Т. М. Анализ работы опытной установки промысловой низкотемпературной абсорбции / Т.М. Бекиров, Е.Н. Туревский,

B. В. Брагин и др. - М., 1995. - 39 с.

13. Кубанов А.Н. Пути решения задачи подготовки газа неоком-юрских залежей месторождений полуострова Ямал с получением стабильного конденсата / А.Н. Кубанов, А.В. Козлов,

Т. С. Цацулина и др. // Наука и техника в газовой промышленности. - 2010. - № 4. -

C. 54-60.

14. Кубанов А.Н. Интенсификация промысловой низкотемпературной обработки природных газов на северных месторождениях: дис. ... канд. техн. наук / А.Н. Кубанов. - М., 1998.

15. Пат. 2476789 РФ / Приоритет 24.08.2011 г.

16. Пат. 2124682 РФ / Приоритет 02.11.1995 г.

17. Юшина В.С. Современное состояние технологии выделения легких углеводородов / В. С. Юшина, Е. Н. Туревский, Л. В. Грипас

и др. - М.: ИРЦ Газпром, 1994. - 87 с.

18. Берлин М.А. Квалифицированная первичная переработка нефтяных и природных углеводородных газов / М. А. Берлин,

В.Г. Гореченков, В.П. Капралов. - Краснодар: Советская Кубань, 2012. - 520 с.

19. Пат. 2382301 РФ / Приоритет 20.10.2008 г.

20. Пат. 2382302 РФ / Приоритет 20.10.2008 г.

№ 3 (23) / 2015

VGN-3-23-2015-v24.indd 108

21.08.2015 9:59:40

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.