Практична робота № 9
Тема роботи: Застосування газогідратної технології для підвищення ефективності експлуатації газових(газоконденсатних) родовищ на компресорній стадії розробки
Мета роботи: Розглянути властивості газогідратів, які можуть використовуватися в газогідратних технологіях. Ознайомитися з технологіями для підвищення ефективності експлуатації газових(газоконденсатних) родовищ на компресорній стадії розробки.
Теоретичний матеріал
Накопичені знання про гідрати відкривають можливості їх використання при створенні:
1. Енергозберігаючих технологій, технологій розділення газових сумішей, зберігання і транспортування природного газу у вигляді гідратів.
2. Опріснення води шляхом утворення гідратів газів з розсолів.
3. Використання процесів гідратоутворення для розсіяння туманів і хмар
4. Підвищення тиску газу шляхом перекладу їх через гідрат в обмеженому об'ємі.
5. Застосовувати газогідратні технології для підвищення ефективності експлуатації газових(газоконденсатних) родовищ на компресорній стадії розробки.
Установка, запатентована в ПолНТУ, може застосовуватися для підготовки природного газу відноситься до газової промисловості, а саме до видобування і підготовки природного газу при розробці газових і газоконденсатних родовищ (свердловин) в період зниження пластового тиску, аж до повного їх виснаження.
Пропонується установка підготовки природного газу, яка містить сепаратор фазового розділення продукції свердловини, дотискувальну компресорну станцію, блок осушки стиснутого газу, з’єднані трубопроводами, і відрізняється тим, що дотискувальна компресорна станція складається з ежекторів попереднього і остаточного стисненя, апаратів повітряного охолодження, газогідратних дотискувачів, теплообмінників, реактора утворення газогідратів, холодильної машини, причому дія на потік газу відбувається в двох послідовно встановлених по лінії руху газу робочих пристроях пропонованої установки – ежекторах попереднього і остаточного стиснення за рахунок подачі на них газу високого тиску одержаного в результаті переводу частини газового потоку через газогідратний стан у реакторі утворення газогідрату і, як мінімум, двох циклічно працюючих газогідратних дотискувачах. Дія на потік газу при його видобуванні зі свердловини виявляється у створенні додаткової депресії на пласт по лінії всмоктування ежектора попереднього стиснення і його компримуванні по лінії нагнітання до тиску гідратоутворення, а також у компримуванні до запланованого тиску у ежекторі остаточного стискування. Для здійснення процесу ежектування необхідна кількість газу відбирається з основного потоку на ділянці між ежекторами попереднього і остаточного стискування, охолоджується в теплообмінниках і подається в реактор утворення газогідрату, де переводиться в газогідратну форму в результаті контакту з попередньо охолодженою водою, що циркулює в системі, а утворений газогідрат почергово надходить в газогідратні дотискувачі до їх максимального заповнення і плавиться в обмеженому просторі з виділенням газового потоку високого тиску. Для охолодження потоків газу і води перед їх подачею в реактор утворення газогідратів, відводу теплоти гідратоутворення із реактора утворення газогідратів та підводу необхідної кількості теплоти для почергового плавлення газогідрату використовується холодильна машина, наприклад пароежекторна пропанова холодильна машина, випарник якої розміщений в реакторі утворення газогідратів а конденсатори холодильної машини в газогідратних дотискувачах.
На рис. 9. 1 показана схема установки для підготовки природного газу (у варіанті з двома газогідратними дотискувачами), де 1 - сепаратор фазового розділення продукції свердловини; 2 - ежектор попереднього стиснення 3, 13 - апарати повітряного охолодження; 4, 5, 6, 15, 16 – трьохходові крани; 7 – дросель; 8 – ежектор остаточного стисненя; 9 - блок осушки стиснутого газу; 10 – випарник холодильної машини; 11 - реактор утворення газогідратів; 12 - теплообмінник; 14 – тепловикористовуючий агрегат холодильної машини; 18, 20 - газогідратні дотискувачі;17, 19 - конденсатори холодильної машини;
І – продукція газової ( газоконденсатної) свердловини; ІІ, ІV – конденсат; ІІІ – стиснений газ;
V – рідкий пропан на випаровування; VI – газоподібний пропан після випаровування; VII – газоподібний пропан на конденсацію; VIII – зконденсований пропан; IX – підвод теплоти.
Установка у варіанті з двома газогідратними дотискувачами працює наступним чином.
Рис. 9.1. Схема установки для підготовки природного газу (у варіанті з двома газогідратними дотискувачами)
Наприклад, продукція газової (газоконденсатної) свердловини (потік І) при температурі 25 оС і тиску 0,8 МПа, поступає в сепаратор 1, де відділяється від механічних домішок, конденсату води та вуглеводнів (потік ІІ) і направляється в ежектор попереднього стиснення 2 де він стискується до тиску гідратоутворення (Рг = 2,5 МПа) газом високого тиску, який утворюється при плавленні газогідратів почергово в газогідратних дотискувачах 18 або 20 при тискові 12 – 16 МПа. Після ежектора попереднього стиснення 2 від газового потоку відбирається частина газу і після охолодження в апараті повітряного охолодження 3 надходить до реактора утворення газогідратів 11 в якому він при контакті з водою, що також після охолодження надходить до нього, утворює газогідрат при тиску Рг = 2,5 МПа і середній температурі 3 оС. Відвід теплоти гідратоутворення із реактора утворення газогідратів 11 (потоки V і VI) відбувається завдяки розміщеному в ньому випарнику 10 холодильної машини 14. Частина відібраного газу, що не увійшла у склад газогідрату повертається через ежектор остаточного стиснення 8 в основний газовий потік. Вуглеводневий конденсат, що утворюється в реакторі гідратоутворення в результаті попереднього стискування і охолодження гідртоутворюючого газу виводиться у вигляді потоку IV. Утворений газогідрат через трьохходовий кран 6 почергово надходить в газогідратні дотискувачі 18 і 20 (до максимальної їх загрузки) і внаслідок почергового підключення через трьохходові крани 15 і 16 в роботу конденсаторів холодильної машини 17 і 19 (потоки VII і VIII), розміщених в газогідратних дотискувачах 18 і 20, плавиться в обмеженому просторі при тиску 12 - 16 МПа і температурі 25 - 28 оС з утворенням потоку газу високого тиску та води. Вода після закінчення стадії плавлення газогідрату із газогідратних дотискувачів 18 і 20 після охолодження в апараті повітряного охолодження 13 і в теплообміннику 12 до темпратури 1–2 оС надходить в реактор утворення газогідратів 11, причому цей процес відбувається шляхом поступового заміщення (витіснення) води в газогідратному дотискувачі 18 чи 20 утвореним газогідратом в міру його надходження із реактора утворення газогідратів 11. Потік газу високого тиску, що утворюється в результаті почергового плавлення газогідратів в газогідратних дотискувачах 18 чи 20 (переключення відбувається трьохходовим краном 4) розділяють на дві частини, однією з яких здійснюють ежектування потоку газу в ежекторі попереднього стиснення 2, а іншою ежектують і стискують другий потік газу в ежекторі остаточного стиснення 8 до тиску Рн = 6,0 МПа, необхідного для його підготовки і подачі в газопровід, причому в кінці стадії плавлення газогідрату, коли тиск виділеного газу стає нижчим за необхідний для ефективної роботи ежекторів попереднього 2 і остаточного 8 стиснення цей потік направляється на повторне гідратоутворення в реактор гідратоутворення 11 через трьохходовий кран 5 і дросель 7. Стиснений газ після ежектора остаточного стиснення 8 надходить в блок осушки стиснутого газу 9, а з нього в трубопровід (потік ІІІ ). для роботи пароежекторної пропанової холодильної машини 14 може бути використано практично будь-яке джерело теплової енергії (потік ІХ).
Технічним результатом застосування установки є скорочення терміну відбору запасів вуглеводневої сировини з покладів на завершальній стадії розробки, незалежно від початкового, збільшення величини потенційних видобувних запасів.
Крім того відпадає необхідніссть у використанні дорогого і складнадного в обслугованні компресорного обладнання.
Запитання і завдання для самоконтролю
1. Чи можна розглядати природні газові гідрати як нетради-ционный джерело вуглеводневої сировини?
2. З якими чинниками пов'язана проблема генезису природних газових гідратів? Що істотно загострює проблему техногенного гідратоутворення?
3. Чи є пошук шляхів скорочення експлуатаційних витрат на попередження гідратоутворення в нафтогазопромислових системах важливим завданням?
4. Поясніть суть газогідратної технології для підвищення ефективності експлуатації газових(газоконденсатних) родовищ на компресорній стадії розробки.
5. Визначите у загальних рисах основні етапи, напрями і перспективи фізико-хімічних досліджень газових гідратів.
6. Яка практична важливість газових гідратів? Обгрунтуйте вашу точку зору.
7. Складіть презентацію, що розкриває основні досягнення в дослідженнях природних газових гідратів і напрями, які пропонується реалізувати в сучасній науці.