Промысловая подготовка нефти и газа Лектор: доцент кафедры ХТТ и ХК, к.т.н. Попок Е.В.

Состав природного газа и газового конденсата Природный газ Метан Алифатические насыщенные углеводороды Водород Окись углерода Сероводород Инертные газы Пары воды Продукция газовой промышленности Природные и нефтяные газы в качестве топлива Чистые газообразные углеводороды Жидкие смеси углеводородов Твердые продукты

Гидратообразование Все углеводородные газы в реальных условиях содержат водяной пар. Его количество при заданных температуре и давлении газа строго определенно. Насыщение газов водяным паром возможно до предельного давления, равного упругости насыщенного пара при заданной температуре. Гидраты – твердые соединения, в которых молекулы газа при определенных значениях температуры и давления заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образованной молекулой воды с помощью водородных связей.

Гидратообразование Химические формулы гидратов С 3 H 8 18Н 2 O С 2 Н 6 8Н 2 O СН 4 7Н 2 O

Последствия гидратообразования Схема накопления гидратов на замерной диафрагме: 1 – газопровод; 2 – гидраты; 3 – диафрагма Схема заполнения гидратами горизонтальной трубы: 1 – газопровод; 2 – гидраты

Ингибиторы гидратообразования Ингибиторы гидратообразования подразделяются на три класса: 1. Традиционные термодинамические ингибиторы – вещества, растворимые в воде, меняющие ее активность и, как следствие, смещающие трехфазное равновесие газ – водная фаза – газовые гидраты в сторону более низких температур (алифатические спирты, гликоли, водные растворы неорганических солей); 2. Кинетические ингибиторы гидратообразования, прекращающие на время процесс образования гидратов (потенциальная замена термодинамическим ингибиторам); 3. Реагенты, практически предотвращающие (или резко замедляющие) отложение гидратов за счет частичной блокировки жидкой водной фазы, предотвращают прямой контакт газ – вода, обеспечивая тем самым многофазный транспорт продукции скважин в режиме гидратообразования.

Способы подготовки газа и газового конденсата Способы подготовки природного газа и газового конденсата: Низкотемпературная сепарация Низкотемпературная конденсация Адсорбция Абсорбция

Установка низкотемпературной сепарации Низкие температуры можно получать при изоэнтальпийном охлаждении газа в дросселирующих устройствах и изоэнтропийном – в турбодетандерах, пульсационных охладителях и др. Показатели Дроссель Парокомпрессорная холодильная машина Турбодетандерный агрегат Термодинамическая эффективность источника холода 0,0250,0930,094 Термодинамическая эффективность установки НТС 0,0190,0280,038 Удельный расход топлива, м 3/1000 м 3 газа 6,2004,1002,900

Установка низкотемпературной сепарации Принципиальная технологическая схема низкотемпературной сепарации:1,4 – сепараторы; 2,6 – теплообменники; 3 – эжектор; 5,7 – разделители; 8 – подогреватель

Установка низкотемпературной сепарации

Установка абсорбционной подготовки газа Абсорбция основана на способности абсорбентов поглощать из природного газа преимущественно тяжелые углеводороды и отдавать их при нагревании. В качестве поглотителя используют соляровое масло, керосин, лигроин и более тяжелые фракции добываемого конденсата, а также диэтиленгликоль и триэтиленгликоль. В ходе процесса осушаемый газ на тарелках абсорбера контактирует в противотоке с подаваемым сверху гликолем. Давление в абсорбере не превышает 120 атм., а температура гликоля порядка 40°C

Установка абсорбционной подготовки газа Сырой газ со сборного пункта поступает во входной (первичный) сепаратор 1, где от него отделяется жидкая фаза и далее поступает в абсорбер 22, где он осушается, контактируя с раствором концентри­рованного гликоля. Осушенный газ, пройдя фильтр для улавливания мелкодисперсного гликоля 10, поступает в магистральный газопровод или подается потребителю. В схему входит колонна регенерации на­сыщенного гликоля 23, а также теплообменники 5, 6, 7, насосы 11, 12 и емкост­ное оборудование 8, 9.

Установка адсорбционной подготовки газа Адсорбция основана на избирательном свойстве твердых пористых веществ (адсорбентов) поглощать жидкую фазу. С помощью адсорбционных установок, кроме осушки газа улавливают конденсат углеводородов. В качестве адсорбентов используют активированный уголь, цеолиты (молекулярные сита), боксит, силикагель, алюмогель. Эти адсорбенты изготавливаются в виде шариков и гранул для уменьшения гидравлического сопротивления в слое, через который пропускается газ. Адсорбционные методы обеспечивают глубокое извлечение тяжелых углеводородов, но, в то же время, имеют более высокую стоимость, так как периодически требуют замены адсорбента.

Установка адсорбционной подготовки газа 1, 2 – абсорберы; 3 – печь нагрева; 4 – сепаратор; 5, 6, 7 – емкости сбора

Установка низкотемпературной конденсации Низкотемпературная конденсация – этот процесс проводится при более низких температурах, чем низкотемпературная сепарация и позволяет извлекать из газа этан и более тяжелые углеводороды. В аппаратурном оформление этого процесса наряду с эффектом дросселирования применяется также искусственное охлаждение пропановым холодом или каскадного холодильного пропан- этанового цикла. Благодаря чему возможно извлечение из газа до 90% этана, 99% пропана и 100% всех остальных углеводородов. В предлагаемых установках для создания искусственного холода чаще всего применяются турбодетандеры, в которых энергия расширяющегося газа рекуперируется для создания холода или компрессорные холодильные машины, хладагенты, в которых обычно – фреон, этан, пропан.

Установка низкотемпературной конденсации К-1 – ректификационная колонна; Т-1 – теплообменник; Т-2 – подогреватель; Х-1 – пропановый холодильник газа; ХК-1 – конденсатор-холодильник; С-1 – сепаратор; С-2 – рефлюксная емкость; Н-1, Н-2 – насосы; I – исходный газ; II – отбензиненный газ; III – нестабильный бензин.

Классификация компрессоров Поршневые компрессоры – характеризуются возвратно- поступательным движением поршня в цилиндре и принужденным сжатием газа вследствие уменьшения объема рабочей камеры. 17

Классификация компрессоров Ротационные компрессоры – характеризуются непрерывным вращением ротора и принужденным сжатием газа. 18

Классификация компрессоров Центробежные компрессоры (турбокомпрессоры) – характеризуются непрерывным действием вращающегося рабочего колеса и сжатием газа под действием инерционных сил без принудительного сжатия. 19

Классификация компрессоров Струйные компрессоры характеризуются истечением газа из конических насадок и сжатием газа вследствие изменения его скорости. 20