Помощь студентам в учебе
Повышение эффективности абсорбционной осушки газа на Ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении (ЯНАО)
|
Реферат 12
Введение 17
1 Общие сведения о ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении 19
1.1 Геолого-промысловая характеристика месторождения 19
1.2 Определение проблемы и задачи исследования 20
1.3 Параметры газа 23
1.3.1 Характеристика исходного сырья 23
1.3.2 Характеристика изготовляемой продукции 23
2 Способы осушки природного газа 26
2.1 Адсорбция 29
2.1.1 Описание процесса 29
2.1.2 Твердые осушители 33
2.2 Гликолевая осушка 34
2.2.1 Описание процесса 35
2.2.2 Выбор гликоля 40
2.3 Факторы, влияющие на эффективность осушки 43
2.3.1 Температура контакта газ-абсорбент 43
2.3.2 Давление в абсорбере 43
2.3.3 Концентрация абсорбента 44
2.3.4 Расход абсорбента 45
3 Повышение эффективности абсорбционной осушки 46
3.1 Методика исследования 46
3.2 Программная среда «Honeywell Unisim Design» 46
3.3 Процесс осушки газа на УКПГ-7 47
3.4 Анализ влияния температуры контакта газ-абсорбент на
эффективность осушки 50
3.5 Анализ влияния давления в абсорбере на эффективность осушки 52
3.6 Анализ влияния концентрации регенерированного абсорбента на
эффективность осушки 54
3.7 Анализ влияния расхода регенерированного абсорбента на
эффективность осушки 56
3.8 Подбор оптимальных параметров осушки газа 57
3.9 Результаты исследования 59
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 62
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 63
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений 63
4.1.2 Технология QuaD 64
4.1.3 SWOT-анализ 66
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 69
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 69
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения 70
4.3 Бюджет научно-технического исследования 73
4.3.1 Расчет материальных затрат научно -технического исследования 74
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования 74
4.3.3 Основная заработная плата исполнительной темы 75
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды 78
4.3.5 Накладные расходы 79
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 80
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 81
4.5 Выводы по разделу 84
5 Социальная ответственность 88
Введение 88
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 88
5.2 Производственная безопасность 89
5.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов 90
5.3.1 Повышенный уровень шума 90
5.3.2 Повышенный уровень вибрации 91
5.3.3 Опасные и вредные производственные факторы, обладающие
свойствами химического воздействия на организм работающего человека 92
5.3.4 Отсутствие или недостаток необходимого искусственного освещения 93
5.3.5 Производственные факторы, связанные с электрическим током . 94
5.3.6 Сосуды под давлением 96
5.3.7 Взрывопожаробезопасность 98
5.4 Экологическая безопасность 100
5.4.1 Защита атмосферы 101
5.4.2 Защита гидросферы 102
5.4.3 Защита литосферы 103
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 103
Вывод по разделу 105
Заключение 106
Список литературы 108
Введение 17
1 Общие сведения о ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении 19
1.1 Геолого-промысловая характеристика месторождения 19
1.2 Определение проблемы и задачи исследования 20
1.3 Параметры газа 23
1.3.1 Характеристика исходного сырья 23
1.3.2 Характеристика изготовляемой продукции 23
2 Способы осушки природного газа 26
2.1 Адсорбция 29
2.1.1 Описание процесса 29
2.1.2 Твердые осушители 33
2.2 Гликолевая осушка 34
2.2.1 Описание процесса 35
2.2.2 Выбор гликоля 40
2.3 Факторы, влияющие на эффективность осушки 43
2.3.1 Температура контакта газ-абсорбент 43
2.3.2 Давление в абсорбере 43
2.3.3 Концентрация абсорбента 44
2.3.4 Расход абсорбента 45
3 Повышение эффективности абсорбционной осушки 46
3.1 Методика исследования 46
3.2 Программная среда «Honeywell Unisim Design» 46
3.3 Процесс осушки газа на УКПГ-7 47
3.4 Анализ влияния температуры контакта газ-абсорбент на
эффективность осушки 50
3.5 Анализ влияния давления в абсорбере на эффективность осушки 52
3.6 Анализ влияния концентрации регенерированного абсорбента на
эффективность осушки 54
3.7 Анализ влияния расхода регенерированного абсорбента на
эффективность осушки 56
3.8 Подбор оптимальных параметров осушки газа 57
3.9 Результаты исследования 59
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 62
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 63
4.1.1 Анализ конкурентных технических решений 63
4.1.2 Технология QuaD 64
4.1.3 SWOT-анализ 66
4.2 Планирование научно-исследовательских работ 69
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 69
4.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ и разработка
графика проведения 70
4.3 Бюджет научно-технического исследования 73
4.3.1 Расчет материальных затрат научно -технического исследования 74
4.3.2 Расчет амортизации специального оборудования 74
4.3.3 Основная заработная плата исполнительной темы 75
4.3.4 Отчисления во внебюджетные фонды 78
4.3.5 Накладные расходы 79
4.3.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта 80
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования .. 81
4.5 Выводы по разделу 84
5 Социальная ответственность 88
Введение 88
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 88
5.2 Производственная безопасность 89
5.3 Анализ опасных и вредных производственных факторов 90
5.3.1 Повышенный уровень шума 90
5.3.2 Повышенный уровень вибрации 91
5.3.3 Опасные и вредные производственные факторы, обладающие
свойствами химического воздействия на организм работающего человека 92
5.3.4 Отсутствие или недостаток необходимого искусственного освещения 93
5.3.5 Производственные факторы, связанные с электрическим током . 94
5.3.6 Сосуды под давлением 96
5.3.7 Взрывопожаробезопасность 98
5.4 Экологическая безопасность 100
5.4.1 Защита атмосферы 101
5.4.2 Защита гидросферы 102
5.4.3 Защита литосферы 103
5.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 103
Вывод по разделу 105
Заключение 106
Список литературы 108
Газовая промышленность является важной отраслью экономики России. По статистической оценке, «British Petroleum» за 2021 год мировой объем разведанных запасов природного газа составляет 188,1 трлн м3. Россия занимает первое место по запасам голубого топлива, запасы которой равны 37,4 трлн м3. По объему годовой добычи в том же году Россия уступила лишь США, достигнув отметки в 638,5 млрд м3. По сравнению с 2019 годом прирост добычи газа Российской Федерации составил 6,3 % [1].
Ямало-Ненецкий автономный округ - это регион, в котором сосредоточена большая часть отечественных запасов природного газа. На его территории расположено абсолютное большинство работающих ныне месторождений. Некоторые месторождения находятся на начальной стадии либо готовятся к разработке. Но всё большее количество месторождений переходят на завершающую стадию, где добыча газа стабильно падает, к таковым относится и Ямбургское нефтегазоконденсатное месторождение [2,3].
Период падающей добычи характеризуется следующими особенностями: снижение дебитов скважин, пластовых, забойных и устьевых давлений; падение отборов газа по причине истощения месторождения; повышенное влагосодержание газа; загрязнение диэтиленгликоля вследствие обводнённости скважин и т.д.
Водяные пары, содержащиеся в природном газе, зависят от температуры, давления и от времени разработки. В связи с этим газовые и газоконденсатные месторождения, находящиеся на завершающей стадии разработки, особенно подвержены повышенному влагосодержанию.
Температура точки росы должна регламентироваться со стандартами СТО Газпром 089-2010. В противном случае выносимая с потоком газа пластовая вода создаст широкий спектр проблем, благодаря которым достижение регламентирующей температуры точки росы газа по воде становится более трудоемким. К таким проблемам относят следующие:
- образование гидратов и конденсатных пробок;
- возникает необходимость более частой замены абсорбента;
- коррозия оборудования из-за наличия пластовой воды
- повышение энергетических затрат на функционирование оборудования.
Вышеперечисленные факторы определяют актуальность проблемы повышения абсорбционной осушки природного газа. Кроме того, в условиях сурового заполярного климата и вечной мерзлоты наиболее важную роль приобретают вопросы обеспечения надежности, промышленной и экологической безопасности.
Объектом исследования является установка подготовки природного газа к транспорту на Ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении.
Предметом исследования является оценка влияния изменения параметров на работу абсорбционной колонны.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности абсорбционной осушки газа на УКПГ-7.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить особенности разработки Ямбургского месторождения;
- создать модель установки осушки газа в программе «Honeywell Unisim Design»;
- проанализировать влияние температуры контакта газ-абсорбент, давления в абсорбере, расхода и концентрации осушителя на температуру точки росы и количество уносимого с газом осушителя;
- повысить эффективность осушки газа абсорбционной осушкой подбором оптимальных параметров и определить положительный эффект от данной оптимизации;
Ямало-Ненецкий автономный округ - это регион, в котором сосредоточена большая часть отечественных запасов природного газа. На его территории расположено абсолютное большинство работающих ныне месторождений. Некоторые месторождения находятся на начальной стадии либо готовятся к разработке. Но всё большее количество месторождений переходят на завершающую стадию, где добыча газа стабильно падает, к таковым относится и Ямбургское нефтегазоконденсатное месторождение [2,3].
Период падающей добычи характеризуется следующими особенностями: снижение дебитов скважин, пластовых, забойных и устьевых давлений; падение отборов газа по причине истощения месторождения; повышенное влагосодержание газа; загрязнение диэтиленгликоля вследствие обводнённости скважин и т.д.
Водяные пары, содержащиеся в природном газе, зависят от температуры, давления и от времени разработки. В связи с этим газовые и газоконденсатные месторождения, находящиеся на завершающей стадии разработки, особенно подвержены повышенному влагосодержанию.
Температура точки росы должна регламентироваться со стандартами СТО Газпром 089-2010. В противном случае выносимая с потоком газа пластовая вода создаст широкий спектр проблем, благодаря которым достижение регламентирующей температуры точки росы газа по воде становится более трудоемким. К таким проблемам относят следующие:
- образование гидратов и конденсатных пробок;
- возникает необходимость более частой замены абсорбента;
- коррозия оборудования из-за наличия пластовой воды
- повышение энергетических затрат на функционирование оборудования.
Вышеперечисленные факторы определяют актуальность проблемы повышения абсорбционной осушки природного газа. Кроме того, в условиях сурового заполярного климата и вечной мерзлоты наиболее важную роль приобретают вопросы обеспечения надежности, промышленной и экологической безопасности.
Объектом исследования является установка подготовки природного газа к транспорту на Ямбургском нефтегазоконденсатном месторождении.
Предметом исследования является оценка влияния изменения параметров на работу абсорбционной колонны.
Целью выпускной квалификационной работы является повышение эффективности абсорбционной осушки газа на УКПГ-7.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
- изучить особенности разработки Ямбургского месторождения;
- создать модель установки осушки газа в программе «Honeywell Unisim Design»;
- проанализировать влияние температуры контакта газ-абсорбент, давления в абсорбере, расхода и концентрации осушителя на температуру точки росы и количество уносимого с газом осушителя;
- повысить эффективность осушки газа абсорбционной осушкой подбором оптимальных параметров и определить положительный эффект от данной оптимизации;
В данной работе для повышения эффективности абсорбционной осушки было исследовано влияние различных факторов, влияющие на температуру точки росы осушенного газа и количество уносимого с газом абсорбента в программной среде «Honeywell Unisim Design».
С целью уменьшения температуры точки росы был произведен подбор оптимальных параметров в различных диапазонах:
- температура контакта газ- абсорбент - 5-30 °С
- давление в абсорбере - 3-5,6 МПа;
- концентрация регенерированного абсорбента - 97,5-99,0%;
- расход регенерированного абсорбента - 100-1000 м3/ч;
Исследование влияния температуры контакта на температуру точки росы позволило сделать следующие выводы: увеличение первого приводит к увеличению второго. Так, при температуре контакта 5 °С точка росы равна - 27,79 °С, при 30 °С данное значение составляет +24,96 °С. Количество уносимого абсорбента при изменении температуры контакта от 5 °С до 30 °С возросло с 113,96 кг/ч до 1199,50 кг/ч.
Давление в абсорбере также играет большую роль в процессе осушки газа. При изменении давления от 3 МПа до 5,6 МПа температура точки росы и количество уносимого абсорбента увеличиваются с -27,54 °С до -7,12 °С и с 109,67 кг/ч до 428,78 кг/ч соответственно.
С увеличением концентрации абсорбента увеличивается и температура точки росы. При изменении концентрации от 97,5 % масс. до 99,0 % масс. температура точки росы уменьшается от -15,7 °С до -32,83 °С, количество уносимого абсорбента увеличиваются с 1 77,13 кг/ч до 199,57 кг/ч соответственно.
Расход подаваемого абсорбента в данной модели установки осушки газа влияет значительно меньше в отличии от вышеперечисленных параметров. При изменении расхода абсорбента от 100 м3/ч до 1000 м3/ч температура точки росы уменьшается с -6,38 °С до -21,08 °С, количество уносимого абсорбента также увеличивается с 143,44 кг/ч до 188,02 кг/ч.
Путем подбора оптимальных данных была получена наименьшая температура точки росы осушенного газа с применением ДЭГ при значениях:
- давление в абсорбере 3 МПа;
- температура контакта газ-ДЭГ 5 0С;
- концентрация ДЭГ 99,0 % масс.;
- расход 1000 м3/ч.
Температура и количество уносимого с газом ДЭГ уменьшились на 16,64 оС (44,11 %) и, соответственно, на 123,3 кг/ч (65,58 %). Использование концентрации гликоля 99,5 % приведет к большим потерям абсорбента. В связи с этим концентрация ДЭГ составила 99 %. Вышеперечисленные результаты свидетельствуют о положительном применении оптимизации параметров с целью повышения эффективности абсорбционной осушки газа. Применение триэтиленгликоля позволит значительно уменьшить количество уносимого с газом абсорбента.
С целью уменьшения температуры точки росы был произведен подбор оптимальных параметров в различных диапазонах:
- температура контакта газ- абсорбент - 5-30 °С
- давление в абсорбере - 3-5,6 МПа;
- концентрация регенерированного абсорбента - 97,5-99,0%;
- расход регенерированного абсорбента - 100-1000 м3/ч;
Исследование влияния температуры контакта на температуру точки росы позволило сделать следующие выводы: увеличение первого приводит к увеличению второго. Так, при температуре контакта 5 °С точка росы равна - 27,79 °С, при 30 °С данное значение составляет +24,96 °С. Количество уносимого абсорбента при изменении температуры контакта от 5 °С до 30 °С возросло с 113,96 кг/ч до 1199,50 кг/ч.
Давление в абсорбере также играет большую роль в процессе осушки газа. При изменении давления от 3 МПа до 5,6 МПа температура точки росы и количество уносимого абсорбента увеличиваются с -27,54 °С до -7,12 °С и с 109,67 кг/ч до 428,78 кг/ч соответственно.
С увеличением концентрации абсорбента увеличивается и температура точки росы. При изменении концентрации от 97,5 % масс. до 99,0 % масс. температура точки росы уменьшается от -15,7 °С до -32,83 °С, количество уносимого абсорбента увеличиваются с 1 77,13 кг/ч до 199,57 кг/ч соответственно.
Расход подаваемого абсорбента в данной модели установки осушки газа влияет значительно меньше в отличии от вышеперечисленных параметров. При изменении расхода абсорбента от 100 м3/ч до 1000 м3/ч температура точки росы уменьшается с -6,38 °С до -21,08 °С, количество уносимого абсорбента также увеличивается с 143,44 кг/ч до 188,02 кг/ч.
Путем подбора оптимальных данных была получена наименьшая температура точки росы осушенного газа с применением ДЭГ при значениях:
- давление в абсорбере 3 МПа;
- температура контакта газ-ДЭГ 5 0С;
- концентрация ДЭГ 99,0 % масс.;
- расход 1000 м3/ч.
Температура и количество уносимого с газом ДЭГ уменьшились на 16,64 оС (44,11 %) и, соответственно, на 123,3 кг/ч (65,58 %). Использование концентрации гликоля 99,5 % приведет к большим потерям абсорбента. В связи с этим концентрация ДЭГ составила 99 %. Вышеперечисленные результаты свидетельствуют о положительном применении оптимизации параметров с целью повышения эффективности абсорбционной осушки газа. Применение триэтиленгликоля позволит значительно уменьшить количество уносимого с газом абсорбента.