ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1. ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, ЕГО СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКА,
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ 5
1.2. ПОДГОТОВКА ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО СЫРЬЯ 8
1.3. ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ТРАНСПОРТИРУЕМОГО ГАЗА 19
1.4. ВОЗНИКАЮЩИЕ НА ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИ
ЭКСПЛУАТАЦИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СЕПАРАТОРА 21
1.5. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С УНОСАМИ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА 24
1.6. ВНУТРИТРУБНЫЕ СЕПАРАТОРЫ 28
ГЛАВА 2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВНУТРИТРУБНОГО СЕПАРАТОРА 32
2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕСТОРОЖДЕНИИ 32
2.2. СХЕМА ПОДГОТОВКИ ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО СЫРЬЯ НА
УСТАНОВКЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКЕ ГАЗА МЕСТОРОЖДЕНИЯ N 32
2.3. ПРОБЛЕМЫ, ВЫЯВЛЕННЫЕ В ХОДЕ МОНИТОРИНГА УСТАНОВКИ
КОМПЛЕКСНОЙ ПОДГОТОВКИ ГАЗА МЕСТОРОЖДЕНИЯ N 36
2.4. УСТАНОВКА ВНУТРИТРУБНОГО СЕПАРАТОРА ДЛЯ РЕШЕНИЯ
ПРОБЛЕМЫ УНОСОВ ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА 39
2.5. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ПРИ ДВИЖЕНИИ ГАЗА ЧЕРЕЗ СОПЛО ЛАВАЛЯ 42
2.6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВНУТРИТРУБНОГО СВЕРХЗВУКОВОГО
СЕПАРАТОРА В ПО «UNISIM DESIGN» 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 51
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 53
Использование углеводородного сырья является неотъемлемой частью нашей современной жизни. Но не стоит забывать, что нефтяные и газоконденсатные ресурсы являются исчерпаемыми, в связи с чем важным аспектом является их рациональное использование [Гриценко, Истомин, с. 12].
На сегодняшний момент более значимую роль играет разработка газоконденсатных месторождений, так как газоконденсатные залежи по объемам намного превосходят нефтяные залежи, а также и в вопросе охраны окружающей среды газ является наиболее экологичным и безопасным, чем нефть.
До того, как мы сможем использовать газ в наших бытовых нуждах, ему необходимо пройти ряд технологических процессов, среди которых комплексная подготовка газа. На данном этапе газ готовится до товарных качеств (т.е. на данном этапе происходит отделение механических примесей, пластовой воды и побочных примесей других компонентов, которые содержатся в пласте). Подготовка газоконденсатного сырья происходит на установке комплексной подготовки газа (УКПГ). Одними из основных аппаратов на УКПГ являются сепараторы, на которых происходит отделение газа от жидкой фазы. У каждого сепаратора есть свои рабочие диапазоны по давлению, температуре и объему, в которых он работает эффективно. Но на практике нередко происходит так, что фактические параметры работы сепаратора на промысле выходят за его рабочие диапазоны. При выходе фактических параметров работы за границы, определенные производителем, товарный газ выходит из сепаратора совместно с капельной жидкостью, а эта жидкая фаза представляет из себя газовый конденсат, стоимость которого сейчас составляет порядка 20-25 тысяч рублей за тонну. То есть при выходе параметров работы сепаратора за рабочий диапазон газ при отделении «захватывает» с собой газовый конденсат, который потом сжигается на факеле, что ведет к огромным экономическим убыткам. Именно поэтому работа по недопущению уносов конденсата является очень актуальной.
Так на УКПГ нефтегазоконденсатного месторождения N произошла
подобная ситуация. Там зафиксированы уносы конденсата низкотемпературного сепаратора. Одним из наиболее экономичных и эффективных способов вернуть унесенный с газом конденсат является установка внутритрубного сепаратора.
Целью дипломной работы является практическая и экономическая оценка эффективности установки внутритрубного сепаратора на УКПГ нефтегазоконденсатного месторождения N.
Для реализации поставленной цели, мне необходимо выполнить ряд задач:
1) произвести мониторинг УКПГ месторождения N;
2) произвести анализ мирового опыта борьбы с уносами конденсата из низкотемпературных сепараторов;
3) произвести расчет изменения основных параметров внутритрубного сепаратора;
4) создать модель 38-сепаратора в ПО «UniSim Design»;
5) оценить его практическую и экономическую эффективность.
Как известно, природный газ является самым востребованным источником энергии, так как он является одним из самых дешевых и экологически безопасным для окружающей среды. Подготовка газа происходит на установке комплексной подготовки нефти (УКПГ) до товарных качеств, согласно СТО Газпром 089-2010.
В данной работе рассматривалась УКПГ месторождения N. Подготовка газа на УКПГ месторождения N выполняется по схеме трехступенчатой сепарации методом низкотемпературной сепарации (НТС) с применением эжектора или турбодетандерного агрегата (ТДА).
В рамках ВКР работы был произведен мониторинг УКПГ месторождения N. Мониторинг представляет из себя настройку флюидов и термобарических условий работы каждого аппарата, входящего в состав УКПГ, согласно фактическим данным. В рамках мониторинга было выявлено наличие уносов из низкотемпературного сепаратора С-3А в количестве 3.5 гр/м3. То есть с 1 м3 товарного газа уносится 3.5 грамм газового конденсата. Ситуация сложна тем, что конденсат, уносимый с товарным газом из низкотемпературного сепаратора, больше не проходит подготовку, и, соответственно, вернуть его в технологическую схему уже невозможно. Данный факт грозит предприятию серьезными убытками.
Для решения данной проблемы существуют различные пути решения. Так, например, для борьбы с уносами конденсата устанавливают дополнительные сепараторы, реконструируют или заменяют существующие сепарационные установки, повышают температуру и снижают давление в НТС, для снижения жидкостной нагрузки на сепаратор.
Для решения проблемы с уносами газового конденсата была выбрана установка 38-сепаратора на выходе из сепаратора С-3А. Выбор 38-сепаратора обоснован следующими причинами:
1) Реконструкция существующего аппарата не привела бы к полному избавлению от уносов газового конденсата, а лишь немного снизила бы их. Реконструкция аппарата позволяет увеличить пропускную способность сепаратора до 15 %, а в нашем случае требуемое увеличение пропускной способности составляет 64.9 %.
2) Строительство новой технологической линии на УКПГ обойдется предприятию на порядок дороже, чем строительство одного 38-сепаратора. Так, покупка нового низкотемпературного сепаратора обойдется предприятию примерно в 75 млн. рублей, а стоимость 38-сепаратора составляет порядка 9,5 млн. рублей. Но так как линии подготовки две, то необходимо установить два сепаратора, общие затраты составят 19 млн рублей.
3) Установка дополнительного наземного сепаратора после НТС невозможно ввиду отсутствия на УКПГ свободного места под новый аппарат.
4) Замена существующего сепаратора на сепаратор необходимой производительности по жидкости также невозможно, так как по габаритам необходимый сепаратор окажется значительно больше существующего, а места под его установку на УКПГ недостаточно.
Далее в работе был произведен расчет изменения основных параметров внутритрубного сепаратора, с целью определения рабочих диапазонов сепаратора, необходимых заводу изготовителю для подбора подходящего под наши условия аппарата. Так диапазон изменения скоростей составил от 11.5 до 325.8 м/с. Диапазон изменения давления составил от 28.0 до 61.9 бар. Диапазон изменения температуры составил от 253.9 до 212.4 К.
Затем в ПО «UniSim Design» была создана модель внутритрубного сепаратора. По результату расчета было определено, что установка сверхзвукового сепаратора на месторождении N позволит полностью избавиться от уносов конденсата с товарным газом, так как в результате расчета модели уносы газового конденсата выявлены не были.
По результатам экономической оценки NPV за год составил 116 млн. руб. При стоимости двух внутритрубных сепараторов в 19 млн рублей, срок их окупаемости составит 31 день.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
