Особенности абсорбционной осушки газа на Комсомольском месторождении

Для организации добычи 1,5 млрд. м3 газа в год на центральном куполе пробурены девять эксплуатационных скважин. Новые эксплуатационные скважины пробурены наклонно-направленным способом с отклонением на кровлю сеноманского продуктивного пласта 250 м и оснащаются лифтовой колонной диаметром 114 мм. В 2007 году утвержден проектный документ «Корректировка основных проектных решений по разработке центрального купола Комсомольского месторождения» (Протокол ЦКР Роснедра№ 72-р/2007 от 26 ноября 2007 г. (Дополнение к протоколу № 23-р/2004 от 14 апреля2004 от 2007 г.)). Работа выполнена по заданию ООО «Газпром добыча Ноябрьск» (протокол НТС от 09 октября 2007).С учетом результатов эксплуатационного бурения, промыслово-геофизических и газодинамических исследований вновь пробуренных скважин утверждены откорректированные технологические показатели разработки центрального купола на 2008;2010 гг. со снижением уровня годовой добычи газа до 0,45 млрд.

м3. Разработку купола предлагается осуществлять двумя кустами (шесть скважин) вместо трех (девяти скважин).В 2010 году ООО «Тюмен.

НИИгипрогаз" выполнил «Уточненный проект разработки сеноманской газовой залежи Комсомольского месторождения на период падающей добычи» .3 Особенности абсорбционной осушки газа на Комсомольском месторождении3.

1. Технология абсорбционной осушки газа.

Абсорбцией называется избирательное поглощение паров и газов жидкими поглотителями — абсорбентами. При контактировании влажного газа с абсорбентом абсорбция (поглощение водяного пара из газа) протекает до тех пор, пока парциальное давление водяного пара в газе не сравняется с давлением водяного пара, растворенного в абсорбенте, т. е. до наступления равновесного состояния. До настоящего времени в нашей стране наибольшее распространение получил абсорбционный метод с применением (ДЭГа), в то время как за рубежом чаще всего используетсятриэтиленгликоль (ТЭГ).Принципиальная технологическая схема установки абсорбционной осушки газа приведена на рисунке 3.

1.1. Рисунок 3.

1.1 — Принципиальная технологическая схема абсорбционной осушки газаA-1 — абсорбер; P-1 — десорбер; C-1 — сепаратор; Ф-1 — фильтр; T-1 — рекуперативный теплообменник «ДЭГ-ДЭГ»; X-1 — холодильник-конденсатор; И-1 — паровой испаритель; E-1, — рефлюксная емкость; E-2 — выветриватель; E-3 — буферная емкость; H-1, H-2, H-3 — насосы. Сырой газ из входного коллектора в количестве 10,8 млн. м3/сут, поступает в сепаратор первой ступени C-1, где от него отделяется сконденсированная жидкость и механические примеси. Очищенный от свободной жидкости газ с давлением 5,0÷5,5 МПа и температурой 25÷30 °Споступает на осушку в абсорбер А-1, на верхнюю тарелку которого подается регенерированный абсорбент. За счет противоточного контактирования абсорбента и газа последний осушается и, пройдя через фильтр Ф-1, поступает в магистральный газопровод. Назначение фильтра Ф-1 состоит в максимальном извлечении из газа капельного абсорбента. Насыщенный гликоль с низа абсорбера дросселируется в выветриватель Е-2 и далее через теплообменник T-1, в котором происходит его нагрев до 180 °C, под собственным давлением поступает в десорбер Р-1 на регенерацию. Установка регенерации абсорбента выполнена по схеме ректификации в тарельчатом или насадочном аппарате. С верха колонны пары воды с содержанием гликоля 0,5−1% охлаждаются в конденсаторе-холодильнике Х-1 до температуры 30 °Си сливаются в емкостьрефлюксную Е-1, откуда часть рефлюкса подается на орошение, а избыток сбрасывается в канализацию. Необходимое давление в колонне поддерживается вакуум-насосом Н-2. Для подогрева низа колонны используется паровой испаритель И-1, в котором в качестве теплоносителя используется водяной пар с температурой 170−180 °С или огневой подогреватель. Из испарителя И-1 регенерированный гликоль забирается насосом Н-1 и через рекуперативный теплообменник T-1 откачивается в емкость буферную Е-3, из которой насосами высокого давления подается наверх абсорбера А-1.

3.2 Модернизация аппаратов осушки газа на Комсомольском месторождении.

Основной аппарат установки осушки — абсорбер (рисунок 3.

2.1) является одной из модификаций абсорберов многотарельчатой конструкции с пропускной способностью по осушке газа 10,8 млн. м3/сут. Основные элементы тарелок внутренней конструкции — это центробежные (вихревые) сепарационные и массообменные элементы и фильтр-патроны. Многолетняя эксплуатация подобного типа аппаратов показывает, что абсорберам присущи недостатки следующего характера:

значительные ежегодные эксплуатационные расходы на техническое обслуживание абсорберов, которые сопровождаются затратами на покупные материалы — фильтровальная ткань и рукавная сетка;

непродолжительный период непрерывной эксплуатации;

уже при проектной производительности наличие выноса жидкости из массообменной секции в верхнюю сепарационную секцию;

отсутствие резерва по эффективной производительности. Негативное влияние недостатков тарельчатых аппаратов возрастает в связи с условиями эксплуатации абсорберов: низкой температурой газа и наличием жидких углеводородов в осушаемом газе. В этой связи, целями модернизации аппаратов осушки являются следующие:

увеличение эффективной производительности аппаратов;

ликвидация выноса гликоля из массообменной секции в сепарационную при проектной и повышенной производительностях;

увеличение срока непрерывной безремонтной эксплуатации абсорберов и снижение расходов на их техническое обслуживание;

снижение потерь гликоля, связанных с его уносом из абсорберов. Рисунок 3.

2.1 — Абсорбер

Абсорбционное оборудование подвергается различным способам модернизации для улучшения эксплуатационных характеристик работы. Цель модернизации — качественная осушка газа в соответствии с требованиями НТД при производительности 10 млн. м3 газа в сутки. Рассмотрим наиболее перспективные технические решения. В последнее время в газовой промышленности находят широкое применение насадочные аппараты, которые представляют собой колонны, заполненные насадкой — телами с возможно более развитой поверхностью. Контакт фаз происходит на смоченной поверхности насадки, по которой жидкость стекает. Движение фаз осуществляется, как правило, противотоком, контакт фаз протекает непрерывно. В последнее время в Российской Федерации в связи с более жесткими требованиями к качеству подготовки газа, необходимостью создания аппаратов более совершенной конструкции, высокой эффективности и производительности повышенное внимание уделяется именно насадочному оборудованию, увеличивается внедрение колонн с насадками, идет накопление опыта их эксплуатации. Наиболее перспективное конструктивное решение, которое обеспечивает максимальную эффективность при подготовке газа к транспорту, достигается абсорберами, оснащенными регулярными насадками. На рисунке 3.

2.2 показан насадочный элемент регулярной насадки для тепломассоoбменных аппаратов. Насадка включает уложенные в пакет плоские, параллельные листы с выступами, которые располагаются под углом 25−45° относительно вертикали и выполнены в виде жгута из вязаного рукава, уложенного на лист по винтовой спирали со смещением витков относительно друг друга. Листы в пакете уложены таким образом, что выступы на поверхности листов, обращенных друг к другу, располагаются в противоположных направлениях. Листы могут быть рифленые и перфорированные. Работа регулярной насадкиосуществляется следующим образом. На верхний торец насадки происходит подача жидкой фазы, которая стекает по поверхности листовв виде тонкой пленки, при этом вступая во взаимодействие с восходящими потокамипара (газа). Выступы в виде гибкого жгута, выполненного из вязаного рукава, турбулизируют жидкостную пленку, тем самым способствуя увеличению контакта фаз из-за ее интенсивного обновления. Рисунок 3.

2.2 — Регулярная насадка для теплoмассообменных аппаратов.

Угол наклона 25−45° выступов к вертикальной оси и соответствующее их выполнение обеспечивают более рациональное использование рабочего объема насадочного слоя по причине эффективного перераспределения жидкости по поверхности насадочных элементов. Выполнение элементов насадки с выступами из вязаного рукава позволяет дополнительно получить эффект дренажа и сепарации, что исключает срыв капель при перемещении жидкости навстречу потоку газа. Описанная регулярная насадка достаточно легка в изготовлении, не требует изготовления штампов, если не изменяется конфигурация листа, что значительно снижает стоимость насадки и трудоемкость ее изготовления. Был проведен комплекс научно-технических работ по созданию и внедрению высокоэффективных регулярных насадок на газовых промыслах северных месторождений, позволяющих увеличить или, по крайней мере, сохранить проектную производительность технологических линий установок комплексной подготовки газа в условиях падающего пластового давления, при одновременном обеспечении качества подготавливаемого газа, значительном снижении безвозвратных потерь дорогостоящего абсорбента, а также уменьшении гидравлического сопротивления аппаратов в целом. Создание нового поколения массообменного оборудования с отечественными регулярными насадками позволило отказаться от закупок аналогичных импортных изделий, строительства дополнительных технологических линий, сократить эксплуатационные затраты при обслуживании оборудования, в целом повысить технико-экономические показатели производства. На рисунке 3.

2.3 изображен абсорбер осушки газа с регулярной — пластинчатой насадкой. Рисунок 3.

2.3 — Абсорбер осушки газа с регулярной пластинчатой насадкой.

Технические решения с применением насадочных устройств позволяют не только создать технологическое оборудование, обеспечивающее на уровне мировых стандартов показатели назначения (диапазон эффективной работы, производительность, температуру точки росы по влаге, эффективность), но и произвести модернизацию существующих аппаратов для работы на завершающей стадии эксплуатации месторождений при пониженных давлениях, высоких температурах проведения процесса осушки и повышенном начальном влагосодержании газа без ввода дополнительного технологического оборудования. За последнее время на Комсомольском ГП на основании имеющегося опыта эксплуатации абсорбционного оборудования в зависимости от исходных требований и исходя из поставленных задач была произведена модернизация абсорберов осушки газа с применением насадочных массообменных устройств. Полная замена внутренних устройств в массообменной и в выходной сепарационной секциях на насадочные контактные элементы позволила в 1,2−1,5 раза увеличить проектную производительность установки подготовки газа, максимально снизить скорость потока газа в насадочной секции модернизированных абсорберов, приблизив ее к скорости газа в аппарате, снизить на порядок гидравлическое сопротивление аппаратов, уменьшить потери гликоля с осушенным газом до 0,1−3,5 г/1000 м газа против 10−15 г/1000 м и более на базовых образцах при меньшей (или такой же) производительности. Основным преимуществом регулярных насадок пакетного типа перед тарельчатыми массообменными элементами является их более высокая массообменная эффективность (глубина осушки газа) и эффективная производительность (минимальный унос при максимальном расходе газа через аппарат).

3.3 Структурированная насадка в аппаратах осушки.

Последнее время на газовых промыслах Севера Тюменской области для реконструкции абсорберов осушки газа начали использоваться структурированные насадки различных типов. На Комсомольском месторождении аппараты осушки газа были модернизированы с использованием структурированной насадки типа Меллапак 250 компании «SULZER CHEMTECH». Промысловые испытания модернизированных абсорберов на Комсомольском месторождении показали, что они позволяют повысить производительность технологической линии на 30%, уменьшить потери гликоля с осушенным газом до 5 г/тыс.

м3 и обеспечить качество подготовки газа в соответствии с требованиями отраслевого стандарта. В реконструированном аппарате демонтированы контактные тарелки в массообменной части и вместо их снизу по ходу газа размещены слоями пакеты насадки общей высотой 3,2 м. Высота одного слоя насадки (для монтажа ее через люк-лаз абсорбера) составляет 150 мм. Смежные слои насадки повернуты относительно друг друга на 900, чтобы обеспечить более равномерное распределение потоков гликоля и газа по сечению абсорбера. Подачу регенерированного гликоля осуществляют через специальный распределитель, который установлен над секцией, заполненной структурированной насадкой. Над распределителем гликоля установлен отбойник выполненный из пакетов структурированной насадки высотой 450 мм. Этот отбойник предназначен для улавливания капель гликоля, уносимого из нижней массообменной секции. Регулярная насадка «Mellapak 250Y» рисунок 3.

3.1, фирмы «SULZER CHEMTECH», достаточно сложна в изготовлении, т.к. состоит из отдельных структурообразующих элементов. Особенностью данной насадки является также необходимость качественного распределения жидкостных потоков по сечению аппарата. Рисунок 3.

3.1 Насадка «Mellapak 250Y» фирмы «SULZERCHEMTECH» По результатам испытаний абсорберов (таблица 3.

3.1), модернизированных насадкой «Зульцер» и различной по конструкции верхней фильтрующей секции аппаратов, проведенных на расходах газа до 495 тыс. м3/час установлено, что эффективность работы модернизированных аппаратов на нагрузках, превышающих проектные для не модернизированных абсорберов, обеспечивает унос жидкости в пределах нормы. Таблица 3.

3.1 — Характеристика модернизированных абсорберов.

Технические показатели.

Абсорбер осушки газа с регулярной насадкой «МЕLLАPAK 250Y» Диаметр абсорбера, мм1800.

Производительность аппарата по газу, млн. м3/сут9,98−10,8Количество гликоля, м3/ч1,52Давление, рабочее, Мпа6,12Рабочая температура, °С12,5Точка росы осушенного газа по влаге, °Сминус 18Унос гликоля из аппарата, г/1000 м3 газа0,255−0,32Количество гликоля, улавливаемого фильтр-коалесцирующей ступенью, г/ 1000 м³ газа0,247−0,99Сопротивление аппарата, кгс/см20,118−0,141Заключение.

В работе приведена информация о географическом расположении Комсомольского газоконденсатного месторождения, а также краткая история его освоения. Подробно рассмотрена геолого-физическая характеристика продуктивных пластов, стратиграфия, тектоника, нефтегазоносность, а также приведены сведения о запасах и свойствах пластовых флюидов. Во второй части приводится анализ системы разработки, включающий анализ показателей разработки Комсомольского месторождения, показателей работы фонда скважин, а также анализ основных проектных решений. В специальной части курсовой работы рассматриваются особенности абсорбционной осушки газа на Комсомольском месторождении, приводится общая информация о технологии абсорбционной осушки газа, описание технологической схемы. Далее описывается модернизация аппаратов осушки с установкой регулярной пластинчатой насадки. Приводятся результаты проведенныхиспытаний по производительности (Qг =10,8 млн. м3/сут. при Р = 6,3 МПа), температуре точкиросы газа по влаге (минус 20 °С), уносу гликоля из аппарата (0,03−0,4 г/1000 м3газа), а также по выносу абсорбента на фильтрующую секцию (0,28−0,32 г/1000 м3 газа).Промысловые испытания модернизированных аппаратов на Комсомольском месторождении показали, что они позволяют увеличить производительность технологической линии на 30%, снизить потери гликоля с осушенным газом до 5 г/тыс. м3 и обеспечить качество подготовки газа в соответствии с требованиями отраслевого стандарта.

Список используемых источников

.

ШешуковН.Л. Сбор и подготовка продукции газовых и газоконденсатных месторождений:

учебноепособиедлястудентоввузов / Н. Л. Шешуков. — Тюмень: Изд-во ТГУ, 2013. — 100 с. (Осипова О.

О. Технология переработки нефти и газа: метод.

указания / О. О. Осипова.

— Ухта: УГТУ, 2010. — 26 с.: ил. Технология переработки нефти и газа.

В 2-х ч. Ч. 1: первичная переработка нефти: учеб. пособие для вузов /.

Под ред. О. Ф. Глаголевой, В. М. Капустина. — М.: Колос, 2005.

— 400 с.: ил. Алиев З. С., Бондаренко В. В. Руководство по проектированию разработки газовых и газонефтяных месторождений. — Печора: Изд-во «Печорское время», 2002. — 894с. Кустышев А. В. Эксплуатация скважин на месторождениях Западной Сибири.

Тюмень: Изд-во «Вектор Бук», 2002. 168 с." Коррективы технологических показателей разработки Комсомольского нефтегазоконденсатного месторождения", институт «Тюмен.

НИИгипрогаз" (Протокол ЦКР Роснедра № 23-р/2004 от 24 мая 2004 г.).Салихов З. С., Демин В. М., Ананенков А. Г. и др. «Анализ и перспективы модернизаций десятимиллионных абсорберов гликолевой осушки в целях поддержания высокого качества продукции ООО «Ямбурггаздобыча». В сб. Материалы НTС ОAО «Газпром», Ямбург, май 2000, OOО «ИРЦ Газпром», Москва 2000.

Лончаков Г. А., Кульков А. Н., Зиберт Г. К. Технологическиепроцессы подготовки природного газа и методы расчета оборудования. — М.: ООО «Недра — Бизнесцентр», 2000, — 279 с.: ил. — ISBN.

5−8365−0047−9.Мановян А. К. Технология первичной переработки нефти и природного газа Учеб. пособие для вузов. — 2-е изд. — М.: Химия, 2001. — 568 с.