Повышение эффективности абсорбционной технологии подготовки природного газа в период падающей добычи (ЯНАО)

Мировые запасы природного газа по состоянию на конец 2017 г. составляли 187 трлн м3. За 2017 г. их прирост по отношению к предыдущему году составил 1,6 трлн. м3 или 3,1%. Российская Федерация является крупнейшим в мире поставщиком природного газа другим странам по магистральным трубопроводам. В 2017 г. страна достигла рекордных объемов экспортных поставок газа превысившие в 210,7 млрд. м3, что на 5,7 % больше чем в 2016г. Сейчас Россия по-прежнему удерживает пальму первенства по экспорту природного газа в кубометрах, опережая Катар и Норвегию [22].
В течение последних десятилетий роль и значение природного газа в энергобалансе мировой экономики постоянно возрастает, что обусловлено как его высокой эффективностью в качестве энергетического ресурса и сырья для промышленности, так и повышенной в сравнении с нефтью и углем экологичностью. Эта тенденция продолжится и в будущем, возможно, даже усилится за счет удешевления технологий сжижения природного газа и строительства новых магистральных газопроводов. Из приведенного выше следует, что эффективность эксплуатации газовых промыслов на территории Российской Федерации представляет важную часть газовой отрасли и мировых рынков природного газа. Рассматривая систему подготовки природного газа к магистральному транспорту, следует отметить, что ей присуще основные особенности, характерные для больших систем энергетики.
К ним относятся взаимосвязь с другими отраслями промышленности, территориальная распределенность, сложность, непрерывность развития и обновления, инерционность и непрерывность функционирования, многоцелевой характер и неравномерность процессов приема, сдачи природного газа и продуктов его переработки. Как известно добываемый природный газ содержит пары воды, которые при изменении термобарических параметров в системе магистрального транспорта приведут к образованию свободной воды, льда или гидратов. Это в свою очередь вызовет проблемы с
магистральным транспортом добываемого природного газа связанные с 15
накоплением жидкости в прямолинейной части трубопроводов, ее коррозией, образованием гидратных пробок и выходом из строя газоперекачивающих агрегатов. Поэтому добываемый природный газ перед магистральным транспортом проходит подготовку, основной целью которой является удаление из его состава содержащейся влаги до определенного количества. Наиболее распространенным способом подготовки природного газа к магистральному транспорту на территории Российской Федерации является процесс его абсорбционной осушки гликолями. При увеличении времени разработки газового месторождения происходит падение пластового давления и повышение влагосодержания добываемого природного газа. Это приводит к возникновению проблем в процессе его подготовки методом абсорбционной осушки гликолями, которые связаны с ухудшением качества подготавливаемого газа вследствие снижения эффективности массопередачи молекул воды из добываемого флюида в фазу гликоля на тарелках абсорбера и сокращения извлечения воды из насыщенного абсорбента в блоке его регенерации. На основании сказанного выше видно, что в целях обеспечения стратегических и экономических интересов страны необходимо развивать технологический процесс абсорбционной осушки природного газа гликолями. Поэтому представленная работа посвящена формулированию проблем, возникающих в процессе абсорбционной осушки природного газа гликолями и предложений по совершенствованию технологии рассматриваемого процесса.
В настоящее время большая часть разрабатываемых газовых месторождений на территории Российской Федерации находится в периоде падающей добычи или на приближении к поздней стадии разработки. Добываемый на данных месторождениях природный газ имеет значительно сниженное давление и повышенное влагосодержание относительно первоначальных (проектных) значений. Проблема качества транспортируемого газа из-за повышенной его влажности остается нерешенной и обостряется, становится ясно, что необходим не только
контроль качества газа, но и полноценный контроль за процессами подготовки 16

газа. Параметры процессов можно контролировать не только прямыми методами с помощью приборов, но и путем комплексного обследования, расчетов и анализов для последующей ликвидации проблемных моментов в технологии. Вследствие этого, несмотря на достижение требуемой степени осушки природного газа по точке росы по воде, в эксплуатации установок абсорбционной осушки гликолями наблюдается следующий ряд проблем:
 повышается кратность циркуляции абсорбента в системе;
 увеличивается содержание продуктов термодеструкции и минерализация абсорбента;
 повышается капельный унос абсорбента с осушенным газом в систему магистрального транспорта;
 усиливается коррозия оборудования; повышается потеря абсорбента вследствие испарения;
 сокращается время замены абсорбента;
 увеличивается энергопотребление на проведение процесса.
Перечисленные проблемы в эксплуатации установок абсорбционной осушки природного газа гликолями связаны с ухудшающейся эффективностью массопередачи воды из добываемого газа в фазу гликоля на тарелках абсорбера и снижающейся степенью регенерации насыщенного водой абсорбента в десорбционной колонне.
Улучшение технико-экономических показателей эксплуатации газовых промыслов и сокращение ранее перечисленных негативных факторов может быть достигнуто получением регенерированного абсорбента с остаточным содержанием воды на уровне не более 0,5 %.
Это может быть обеспеченно путем модернизации технологии осушки газа из одноступенчатой в двухступенчатую осушку газа с повторным использованием насыщенного абсорбента из второй ступени на первой. Однако, данный вопрос является слабо изученным в существующей научно-
17

технической литературе по рассматриваемому процессу, и проработка данного вопроса требует значительных временных и капитальных затрат.
В связи с этим являются актуальными проведение научного исследования в данном направлении, направленного на разработку альтернативного способа повышения эффективности абсорбционной технологии подготовки природного газа в период падающей добычи.
Двухэтапная абсорбционная технология осушки газа в период падающей добычи была уже реализована на Уренгойском месторождении, где показала стабильность работы установки подготовки газа и достаточно легкое достижение требуемой точки росы газа по влаге даже при самых неблагоприятных термобарических условиях [1].
Цель работы заключается в повышении эффективности абсорбционной технологии подготовки природного газа в период падающей добычи на месторождении М за счет дополнительной стадии рециркуляции насыщенного абсорбента. Предметом исследования является установка осушки газа на месторождении М.
Объект исследования – это технология абсорбционной осушки природного газа гликолями, осуществляемая на газовом промысле М.
Основные задачи исследований:
• анализ действующей технологии подготовки газа
• технологическое моделирование существующей технологической схемы подготовки газа на месторождении М в среде программы Aspen HYSYS®;
• моделирование технологической схемы двухэтапной осушки газа на месторождении М;
• анализ влияния на эффективность осушки природного газа гликолями давления, температуры, концентрации осушителя;
• анализ влияния вида и количества абсорбента на качество осушки газа при рабочих технологических параметрах;
• оценка технологической и экономической эффективности предлагаемой технологии.