книги из ГПНТБ / Ширковский, А. И. Добыча и подземное хранение газа учебное пособие

фу он нагревается. В этом случае шлейфы являются подогрева­ телями. При эксплуатации газоконденсатных залежей без под­ держания пластового давления давление газа в залежи, на забое и устье скважины, перед редукционным аппаратом р2 умень­ шается. Давление в низкотемпературном сепараторе поддержи­ вается постоянным. Следовательно, перепад давления &р= р2—рс, используемый для охлаждения газа при его расширении, умень­ шается. При эксплуатации газоконденсатных залежей в рыхлых или слабо сцементированных газоносных породах дебиты газовых

Ру = 64)

скважин уменьшаются. При неизменности давления в низкотем­ пературном сепараторе рс пропускная способность его будет ис­ пользоваться неполностью.

Для отделения газа от жидкости применяют сепараторы раз­ личной конструкции: 1 ) горизонтальный с жалюзи; 2 ) горизон­ тальный гравитационный; 3) циклонный СВЦ-5; 4) горизонталь­ ный гравитационный без жалюзи; 5) вертикальный гравитацион­

фактически отсепарированного объема конденсата <7ф к общему объему жидкой фазы в газе

Результаты исследований, проведенных авторами работы [15],

представлены на рис. 2 2 .

Эксплуатационные качества сепараторов определяются многи­ ми факторами, в том числе коэффициентом эффективности отде­ ления жидкости от газа; расходом металла; удельной затратой

J00

Тем не менее он позволяет использовать пластовое давление для

Установки НТС имеют следующие недостатки:

неэффективное использование давления в штуцере для полу­ чения низкой температуры;

уменьшение коэффициента теплопередачи от нагретого потока газа к холодному' из-за уменьшения скорости потока (числа Рейнольдса);

увеличение площади теплообменника вследствие уменьшения средней разности температур и коэффициента теплопередачи; неполное извлечение пропана и бутанов из обрабатываемого

сырья; недорекуперация холода из-за разности температур на теплом

котемпературного сепаратора.

Для более эффективного использования давления природного газа и получения низкой температуры в качестве редукционного

Удельное (на 1 кгс/см2 снижения давления) понижение темпе­

ском институте, по использованию обращенного винтового ком­

101

В начальный период эксплуатации УНТС использовались только теплообменники типа «труба в трубе». Коэффициент теп­

эквивалентный диаметр в (м), вычисленный для кольцевого се­ чения

При эксплуатации теплообменника «труба в трубе» во внут­ ренней трубе образуется жидкость, имеются потери тепла в окру­ жающую среду, которые приведут к существенной разнице вычис­ ленного (теоретического) и фактического коэффициента тепло­ передачи. Поэтому, стремясь получить наиболее надежные дан­

102

маем, что газоконденсатная смесь состоит из сухого газа, паров

качиваемого в поток газа для связывания воды и предотвраще­ ния гидратообразования

Холод, затрачиваемый на охлаждение и конденсацию диэти­ ленгликоля

103

Потери тепла в окружающую среду ориентировочно прини­ мают Qn=0,5 ккал/м3 [3] или определяют по формуле

( h - h )

Теоретические расчеты по определению площади теплообмен­ ника «труба в трубе» и практика эксплуатации установок НТС показывают, что величина площади увеличивается при уменьше­

т. е. теплообменники не нужны, так как при дросселировании га­

104

редуцирующий аппарат, или применять установку искусственно­ го холода.

Секции теплообменников присоединяют последовательно, так как это приводит к увеличению числа Re потока газа, коэффи­ циента теплопередачи, более значительному снижению темпера­ туры газа. Секции теплообменников изготовляют на заводах блоками. Зная зависимость изменения перепада давления на штуцере Ар во времени, можно рассчитать время начала уста­ новки первой и последующих секций теплообменника, продолжи­ тельность работы каждой из них, время ввода в работу аппара­ тов для более эффективного понижения температуры (детандеров) или время начала работы установки искусственного холода при достижении максимальной площади теплообменника.

Эксплуатационные качества теплообменников определяются значением коэффициента теплопередачи, величиной потерь дав­ ления охлаждаемого и охлаждающего потоков в теплообменнике, расходом металла на единицу площади теплообменника.

В промышленных установках используют теплообменники ти­ па «труба в трубе», кожухотрубные, кожухозмеевиковые и па­ нельные. Показатели металлоемкости теплообменников приведе­ ны в табл. 14.

Из данных табл. 14 следует, что наиболее экономичным теп­ лообменником является панельный, коэффициент теплопередачи которого изменяется от 250 до 350 ккал/м2 • ч • °С.

Количество холода, полученного при дросселировании газа в штуцере в процессе эксплуатации газоконденсатного месторож­ дения без поддержания пластового давления, уменьшается. Для получения сухого газа и стабильного конденсата необходимо под­ держивать в низкотемпературном сепараторе заданные темпера­ туру и давление. Это достигается последовательным осуществле­

105

соляпокислотная обработка, гидроразрыв пласта, осушка приза­ бойной зоны и др.); замена колонны фонтанных труб колонной большего диаметра; удаление жидкости с забоя скважин; про­ кладка параллельных шлейфов; очистка работавших или уста­ новка новых сепараторов, теплообменников.

Наряду с этими мероприятиями на всем пути движения газа до штуцера необходимо использовать детандеры. Снизить темпе­ ратуру газа до заданной величины без затрат пластового давле­ ния можно путем использования искусственного холода.

Применение турбодетандеров в установках низкотемператур­ ной сепарации было предложено в 1962 г. А. И. Арутюновым н В. И. Ивановым. ВНИИГаз, ЮжНИИГипрогаз совместно с МВТУ им. Баумана разработали конструкцию опытного образца турбодетандера — компрессора (турбокомпрессора) и испытали его в 1965 г. на Шебелинском месторождении. В 1967—1968 гг.

принята в эксплуатацию в феврале 1971 г. на Шебелинском газо­ конденсатном месторождении.

Схема установки НТС с турбокомпрессором показана на рис. 24.

Блочно-комплектная турбохолодильная установка, разрабо­ танная УкрНИИГазом, состоит из блока турбодетандерного агре­ гата, блока теплообменников и блока сепарации. В блок турбо­ детандерного агрегата входят агрегат ТКО-25/64 на раме, маслосистема и газовая обвязка с запорной арматурой. Масса блока 14 т, габаритные размеры 13X3X3 м.

106

Блок теплообменников состоит из двух кожухотрубных тепло­ обменников типа Т-101 с теплопередающей поверхностью 500 м2. Масса блока 53 т, габаритные размеры 20X3X3 м.

Блок сепарации состоит из двух горизонтальных сепараторов, осуществляющих разделение ДЭГ и конденсата, и контрольноизмерительного.

Общая масса ТХУ ТКО-25/64 равна 150 т, габаритные разме­ ры 56X Ю м.

Рис. 24. Схема установки низкотемпературной сепарации газа с использованием турбодетандера—турбокомпрессора:

Давление на входе 64 кгс/см2 и ниже, расход газа через уста­ новку 2—4 млн. м3/сут, температура сепарации —30-=— 40° С.

Применение блочно-комплектных ТХУ по сравнению с обыч­ ными дает значительный экономический эффект (221,6 тыс. руб. на установку), исключает индивидуальное проектирование газо­ сборных пунктов, дает высокую степень заводской готовности (на площадке выполняется лишь соединение блоков между собой); уменьшение массы монтируемого оборудования в 4 раза, умень­ шение числа сепараторов в 10 раз, запорной арматуры в 20 раз, теплообменников в 30 раз, сокращает сроки монтажа УКПГ до

2 мес.

ТХУ при совместной работе с поршневыми компрессорными агрегатами типа 10 ГКН позволит осуществить эффективную подготовку газа в соответствии с ГОСТ в течение всего периода компрессорной эксплуатации промыслов вплоть до давления газа на входе в УКПГ, равного 5 кгс/см2.

Перспективным представляется использование турбодетанде­ ров с сепарационной ступенью, особенно винтовых детандеров, которые имеют следующие преимущества: 1) достаточно высокий адиабатический к. п. д.; 2) отсутствие мертвого объема и тру­ щихся элементов в рабочей полости машины; 3) отсутствие меха­ низма газораспределения; 4) полная уравновешенность, неболь­ шие габаритные размеры и масса; 5) простота конструкции и высокая надежность в эксплуатации; 6) возможность работы на влажном и запыленном газе; 7) отсутствие зон помпажа; 8) по­ логость характеристики машины.

107

охлаждения продукции газоконденсатных скважин до заданной температуры с целью извлечения конденсирующихся углеводоро­ дов и воды из потока. Первая установка низкотемпературной сепарации с использованием искусственного холода, разработан­ ная Востокгипрогазом, начала работать на Газлинском место­ рождении с сентября 1967 г. [13].

Схема УНТС на месторождении Газли приведена на рис. 25. Сырой газ из XII и XIII горизонтов после предварительной обработки на групповых пунктах поступает в общий газораспре­ делительный коллектор на головных сооружениях Газлинского месторождения. Из распределительного коллектора газ под давлением 55 кгс/см2 * и с температурой 30—35° С поступает на установку НТС. Эта установка состоит из семи одинаковых бло­

ше температуры образования кристаллогидратов. Далее газ поступает в абсорбер 2 для осушки. В нижней части абсорбера имеется скрубберная секция, в которой газ отделяется от жидко­ сти — углеводородного конденсата и воды, выделившихся в тепло­

холодильник 4.

По межтрубному пространству испарителя-холодильника цир­ кулирует жидкий испаряющийся аммиак с температурой —23° С. Газ, проходящий по трубам испарителя-холодильника, охлаж­ дается до —15° С. Перед входом в испаритель-холодильник газ в начальный период проходит через редукционный клапан, реду­ цируясь с 94 до 55 кгс/см2, в результате чего получается естест­ венный холод, количественно уменьшающийся по мере снижения давления перед клапаном. Редукционный клапан снимается, ког­ да давление газа перед ним близко к 55 кгс/см2.

* В начальный период эксплуатации месторождения.

108