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

где а = ап=17 в случае комплектования ПДКС поршневыми ком­ прессорами; а = ав= 11— при комплектовании ПДКС винтовыми компрессорами.

Мощность на сжатие газа в поршневых компрессорах рассчи­ тывается по формуле для адиабатического сжатия газа

Расход газа на собственные нужды КС определим по норма­ тивам: (7п= 0,32 м3,/л-с -ч; <7в= 0,615 м3/кВт -ч.

Мощность привода винтовых компресоров рассчитывается па

принят постоянным рн=0,015; "Пм = 0,965; т)а= 0,84.

На каждой ступени сжатия резерв компрессоров принимается равным 20%.

Результаты расчетов изменения мощности, капитальных вложе­ ний, годовых эксплуатационных расходов, численности работаю­ щих по годам эксплуатации для III варианта приведены в табл. G

ции число компрессорных агрегатов резко возрастает. Только в одном пятнадцатом году необходимо установить девять компрес­ соров.

В первые годы компрессорной эксплуатации мощность ком­ прессорных агрегатов большой единичной мощности используется неполностью. Для увеличения коэффициента использования мощ­ ности необходимо устанавливать на ПДКС агрегаты различной единичной мощности.

Расход газа Q для привода винтовых компрессоров с помощью авиационного двигателя НК-12МВ очень велик и в пятнадцатом

70

году эксплуатации составляет 1,49-10я м3. Необходимо принимать все меры для повышения к. и. д. используемого газа путем утили­ зации тепла продуктов сгорания топлива.

При использовании газоперекачивающего агрегата с центро­ бежными нагнетателями и приводом от авиационной газовой тур­ бины НК-12МВ 'число работающих агрегатов ГПА-Ц-6-3 [18] было бы больше. Потребовалось бы двухступенчатое сжатие газа, так как номинальная степень сжатия центробежных нагнетателей 1,6 при давлении на приеме КС рп=47 кгс/см2. Число компрессо-

ров, работающих параллельно, равнялось бы пц— ^ ^ =24.

С учетом 20% резерва это составит 29 компрессоров на каждой ступени сжатия, т. е. всего их было бы 58.

Из данных табл. 7 можно сделать следующие выводы.

1.Минимальные капитальные вложения в строительство про­ мысловых дожимных компрессорных станций получаются при использовании винтовых компрессоров.

2.Минимальные эксплуатационные расходы при работе ПДКС

будут в случае оборудования ее винтовыми компрессорами, одна­ ко при их использовании возрастает расход газа на привод ком­ прессора на (1,075—0,697) • 109 = 0,378-109 м3. Этот газ можно было бы реализовать по отпускной цене промышленным предприятиям и получить

0 , 3 7 8 - 109 - 15 с с с л

—-------------= 5,66-106 руб.

Юз

71

Двухступенчатое сжатие

Если принять в расчет отпускную цену газа магистральному газопроводу 6 руб/тыс. м3. можно было получить дополнительно

0 , 3 7 8 - 109 - 6 = 2,27-10е руб.

103

При учете этого газа по себестоимости его добычи в пятнад­ цатом году эксплуатации, т. е. по 2 руб/ тыс. м3, можно было бы сэкономить

компрессорных станциях, что очень важно в условиях севера.

4. Чем больше дожимных компрессорных станций, тем лучше технико-экономические показатели. В пределе на каждую сква­ жину следовало бы иметь свой дожимной компрессор.

Научно-технический прогресс в газовой промышленности харак­ теризуется концентрацией мощностей, увеличением единичной мощ­ ности агрегатов, повышением производительности общественного труда, внедрением автоматических систем управления, комплекс­ ным использованием природной энергии углеводородных и неугле­ водородных компонентов пластовых смесей.

В связи с этими требованиями, по-видимому, наилучшим бу­ дет II вариант с тремя компрессорными станциями. В этом случае на площадках дожимных КС могут размещаться и ком­ прессорные цехи установок искусственного холода.

При отсутствий винтовых компрессоров необходимых парамет­ ров и типоразмеров для самостоятельной работы в условиях ДКС промыслов в настоящее время целесообразно использовать вы­ пускаемые типы винтовых компрессоров на первых ступенях сжатия газа перед поршневыми компрессорами. Такая комбина­ ция позволит уменьшить общее число агрегатов на ДКС и капи­ тальные вложения в ее строительство.

При наличии в газоносной провинции нескольких газовых (газоконденсатных) месторождений они соединяются или кольце­ вым межпромысловым коллектором, или лучами к межпромысло­ вому пункту сбора и переработки газа и конденсата в товарные продукты (рис. 14). В некоторых случаях на территории межпро­ мыслового газосборного пункта строится дожимная компрессорная

работающие с одинаковой степенью сжатия газа. В этом случае возможно иметь только два различных давления в полукольцах коллектора и две степени сжатия газа в компрессорах МПГСП.

73

Высокие давления газа в начальный период работы месторожде­ ний могут использоваться для получения холода или механиче­ ской работы на промыслах.

Во втором варианте газовые месторождения работают неза­ висимо друг от друга, могут не иметь своих собственных ПДКС.

гп

Рис. 14. Схемы межпромыслового сбора и транспорта газа:

а — с кольцевым газосборным коллектором; б — лучевая

На МПГСП можно устанавливать разнотипные компрессорные агрегаты по характеру сжатия газа и единичной мощности, вы­ сокое давление одного промысла может использоваться для по­ лучения холода или механической работы на межпромысловом газосборном пункте.

§ 20. Влияние режима эксплуатации месторождения на технико-экономические показатели магистрального газопровода небольшой длины

При газовом режиме эксплуатации залежи различное по ве­ личине давление в начале магистрального газопровода может создаваться и поддерживаться с помощью ПДКС. В этом случае изменяются лишь технологические параметры работы пли тип дожимных компрессоров.

При водонапорном режиме эксплуатации месторождения раз­ личные, но постоянные во времени давления газа, поступающего в магистральный газопровод, могут создаваться закачкой воды в залежь. В этом случае не строят ПДКС и промежуточные КС на начальном участке магистрального газопровода.

74

Длины участков и соответствующие им толщины стенок для III варианта приведены ниже.

длина участка 275 км. Следовательно, в головной участок входят в общем слу­ чае ПДКС, КС и линейная часть.

Основные технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам

конечные на 8,2%; начальная и конечная себестоимость газа соответственно на 22,4 и 12,6%, конечная численность работающих на 9,15%. Лишь металловложе-

первые годы построить ПДКС и оборудовать ее передвижными центробежными нагнетателями с приводом от газовой турбины. При этом значительно снизятся начальные капитальные вложения, численность работающих и металловложения.

75

Глава II

ДОБЫЧА ГАЗА ИЗ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§ 21. Фазовые превращения газоконденсатных смесей

Пластовая газоконденсатная смесь в общем случае состоит из большого числа углеводородов (метана, этана, пропана, изобу­ тана, нормального бутана, пентана, гексана, гептана, октана, но­ нана, декана и более тяжелых), азота, сероводорода, углекисло­ ты, гелия, паров воды. Эта слож­ ная система при изменении тем­ пературы и давления ведет себя иначе, чем индивидуальные чи­ стые углеводороды.

При повышении давления и неизменной температуре или по­ нижении температуры и постоян­ ном давлении происходят процес­ сы конденсации пара в жидкость. Зависимость давления от темпе­ ратуры для чистого углеводорода, называемая кривой испарения (линия ОК на рис. 15) является граничной кривой, ниже которой имеется одна паровая фаза, вы­ ше, в области повышенных давле­ ний,— одна жидкая фаза. Линия испарения есть граница скачкооб­ разного изменения агрегатного состояния вещества: жидкость — пар.

Конечная точка этой линии К является критической. Она ха­ рактеризует максимальную температуру tK, при которой еще воз­ можно иметь границу раздела фаз, т. е. паровая и жидкая фазы еще могут существовать в равновесии при различных физических свойствах паровой и жидкой фаз. При температуре выше крити­ ческой нельзя превратить паровую фазу в жидкую при сколь угодно большом повышении давления. Критическим называется давление паров вещества при критической температуре (Рк)-

77

Объем вещества при критических температуре и давлении (рк и /ц), отнесенный к одному молю или другой единице массы ве­ щества, критическим мольным или удельным объемом.

Температура, при которой средняя молекулярная кинетиче­ ская энергия становится равной потенциальной энергии притя­ жения, называется критической, так как при более высокой тем­ пературе невозможно существование жидкой фазы.

Математически критерием критического состояния является равенство

где Тк — точка перегиба изотермы на плоскости р—V' при крити­ ческих давлении и объеме.

На рис. 15 изображена фазовая диаграмма газоконденсатной смеси. Кривая ССК— линия кипения. Выше этой линии — одна жидкая фаза. Линия СКБСККДИ — линия конденсации. Правее и ниже нее — одна газовая фаза. Внутри линии ССКСККИ —двух­ фазная область, область одновременного сосуществования паро­ вой и жидкой фаз. Цифры на линиях означают процентное объ­ емное содержание жидкой фазы в смеси.

имеется граница раздела фаз пар — жидкость.

Рассмотрим изотермический процесс уменьшения давления от точки А. В точке А углеводородная смесь находится в области газовой фазы. При снижении давления путем увеличения объема сосуда высокого давления при неизменном составе смеси до точ­

При дальнейшем снижении давления объем образовавшейся жидкой фазы увеличивается и в точке В достигает максималь­

В до точки Д ранее образовавшаяся жидкая фаза будет умень­ шаться в объеме, испаряться и в точке Д испарится последняя капля жидкости.

При снижении давления от точки В до точки Д происходит процесс обычного испарения жидкости при уменьшении давления. Дальнейшее падение давления от точки Д до точки Е не влечет за собой фазовых превращений, смесь находится в одной газовой фазе. Процесс обратной конденсации наблюдается только в ин­ тервале температур Ти—Ткк.

78

Рассмотрим процесс изобарического (при постоянном давле­ нии) снижения температуры от точки а. В точке а газоконден­ сатная смесь находится в одной жидкой фазе. При ее охлажде­ нии до точки б фазовых переходов нет. В точке б образуется первый пузырек пара. Образование паровой фазы при понижении температуры при постоянном давлении называется процессом обратного испарения. При снижении температуры от точки б до точки в объем паровой фазы увеличивается и в точке в дости­ гает максимума. Область СквСрбСи называется областью явлений обратного испарения, а линия СрбСк — линией температур мак­ симального испарения.

При понижении температуры от точки в до <3 объем образо­ вавшейся паровой фазы уменьшается, паровая фаза конденси­ руется и в точке д сконденсируется последний пузырек пара. При уменьшении температуры от точки в до точки д происходит процесс нормальной конденсации. Дальнейшее снижение темпера­ туры от точки д до точки е не вызывает фазовых переходов, углеводородная смесь находится в одной жидкой фазе. Явление обратного испарения наблюдается только в интервале изменения

давлений рк—рр.

Образование жидкой фазы в пористой среде приводит к по­ терям жидкости. При разработке газоконденсатной залежи без поддержания пластового давления в условиях газового режима потери жидкого конденсата в пласте могут составлять 30—60% от начального (потенциального) содержания конденсата (С5+) в пластовом газе. Эти потери могут составлять миллионы тонн.

Процесс конденсации в пористой среде с ее громадной удель­ ной поверхностью протекает иначе, чем в сосуде PVT при боль­

кость будет криволинейной. В связи с проявлением капиллярных сил давление начала образования жидкой фазы в капиллярах будет больше, чем в сосуде PVT, объем образовавшейся жидко­ сти при одинаковых давлениях в паровых фазах будет больше в пористой среде, чем в сосуде PVT, объем оставшейся жидкой фа­ зы в пористой среде будет больше, чем в сосуде PVT, при оди­ наковом давлении.

Увеличение коэффициента извлечения конденсата и нефти из

сухих углеводородных газов; 3) применением термических мето­ дов воздействия на пласт с целью повышения его температуры,

79