Повышение эффективности технологии подготовки нефтяного газа на нефтегазоконденсатном месторождении
В процессе исследования проводился анализ методов подготовки нефтяного газа, изучение действующей технологии подготовки нефтяного газа на месторождении К, моделирование процессов подготовки газа в программном комплексе Aspen HYSYS, расчет пропан-бутанового испарителя. Установлено, что дополнительного извлечения компонентов С3–С4 можно добиться, понизив температуру входного потока газа используя технологию низкотемпературной конденсации с внешним холодильным циклом. Для этого предложено использовать пропан-бутановый испаритель. Технология низкотемпературной конденсации позволит установке комплексной подготовки газа работать в летний период года.
Введение __________________________________________________________ 12
1 Направления и технологии использования нефтяного газа _______________ 14
2 Технологии отбензинивания газа ____________________________________ 19
2.1 Метод низкотемпературной сепарации ____________________________ 19
2.2 Метод низкотемпературной конденсации __________________________ 28
2.3 Адсорбционный метод _________________________________________ 29
2.4 Абсорбционный метод _________________________________________ 31
3 Постановка задачи исследования ____________________________________ 34
4 Объект и методы исследования ______________________________________ 35
4.1 Геологическая характеристика месторождения ____________________ 37
4.2 Физико-химические свойства флюида ___________________________ 37
4.3 Нефтеносность и литолого-петрофизическая характеристика пластов _ 37
4.4 Характеристика действующей установки подготовки газа ____________ 37
4.5 Моделирующая программа Aspen HYSYS ________________________ 46
5 Исследование влияния способов дополнительной осушки попутного нефтяного
газа на качество продукции __________________________________________ 52
5.1 Технология действующей установки подготовки нефтяного газа на
месторождении К _________________________________________________ 52
5.2 Моделирование технологии низкотемпературной сепарации и
низкотемпературной абсорбции _____________________________________ 57
5.3 Моделирование технологии низкотемпературной конденсации ______ 60
5.4 Расчет пропан-бутанового испарителя ___________________________ 65
5.5 Обсуждение результатов _______________________________________ 69
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ___ 74
6.1 Расчет капитальных вложений ___________________________________ 74
6.2 Расчет дополнительных эксплуатационных издержек _______________ 76
6.3 Расчет экономических показателей ______________________________ 77
7 Социальная ответственность ________________________________________ 81
7.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ____ 81
7.2 Производственная безопасность _________________________________ 84
7.3 Экологическая безопасность ____________________________________ 91
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях __________________________ 93
Заключение ________________________________________________________ 97
Список использованных источников ___________________________________ 99
Приложение А ____________________________________________________ 102
Попутный нефтяной газ является углеводородными газами, сопутствующие нефти и выделяющиеся при ее добыче на нефтяных и газонефтяных месторождениях. Они находятся в нефти в растворенном виде и выделяются из нее вследствие снижения давления при подъеме на поверхность земли.
Попутный нефтяной газ – ценный энергетический и химический ресурс. Поэтому для сохранения его потенциала важно качественно подготовить его в промысловых условиях в соответствии с выбранным направлением использования. При этом нужно обеспечить и высокие потребительские качества газа, и экономически оправданные затраты.
Правительство Российской Федерации постановило, что использование попутного нефтяного газа должно составлять не менее 95 % от объема его добычи. Не все методы утилизации попутного нефтяного газа эффективны для различных по объемам и условиям добычи месторождений, следует учитывать их преимущества и недостатки, а также особенности и эффективность каждого метода.
Главная сложность использования попутного нефтяного газа заключается в том, что его состав представляет собой смесь углеводородов. Состав может меняться в широких пределах в зависимости от состава скважинной жидкости, а также давления и температуры. Проблемы использования ПНГ заключаются в высоком содержании тяжелых углеводородов в газе, а именно: высокая сложность технологии их выделения, и проблемы дальнейшего использования продуктов, включая вопросы транспорта.
Одним из способов использования нефтяного газа является его закачка (сдача) в единую газотранспортную сеть. Но для этого требуется подготовка ПНГ с целью извлечения газового конденсата и удаления из него влаги до точки росы, исключающей гидратообразование при дальнейшем движении по газопроводу. Для эффективного отбензинивания газа на месторождениях
12
существуют установки комплексной подготовки газа и конденсата. На нефтегазоконденсатном месторождении К Томской области для подготовки нефтяного газа применяют технологию низкотемпературной сепарации, которая заключается в конденсации паров влаги и растворённых в газе тяжёлых углеводородов при температурах от минус 10 до минус 30 °С.
На месторождении К компания столкнулась с проблемой недостаточного охлаждения потока газа в летнее время на установке комплексной подготовки газа, ведущей к не полному извлечению газового конденсата и влаги, что влечет за собой снижение физико-химических показателей газа, поставляемого и транспортируемого по магистральным газопроводам, а также к перегреву основного технологического оборудования.
Актуальность данной проблемы состоит в том, что из-за недостаточно низкой температуры сепарации газа эксплуатация установки комплексной подготовки газа нефтегазоконденсатного месторождения К в летний период невозможна, что влечет за собой экономические потери, связанные с простоем оборудования и снижением добычи. В настоящее время у компании нет единого решения данной проблемы.
Поиску способа достижения требуемого качества подготовленного газа и посвящена настоящая выпускная квалификационная работа.
Личный вклад заключается в сборе исходных данных для моделирования технологий подготовки газа, проведении расчетного исследования вариантов отбензинивания и охлаждения нефтяного газа, и разработке форм представления результатов.
Новизна работы заключается в предложении использования метода низкотемпературной конденсации для понижения температуры нефтяного газа на входе в установку комплексной подготовки на месторождении К.
Практическая значимость работы в том, что при предложенном способе дополнительного охлаждения газа, установка комплексной подготовки сможет обеспечить более глубокое извлечение из него компонентов С3–С4 и, как следствие, требуемое качество товарного нефтяного газа в летний период год.
На нефтегазоконденсатном месторождении К Томской области методом
утилизации попутного нефтяного газа является его комплексная подготовка на
установке и закачка в единую газотранспортную сеть, а также получение и
реализация смеси пропан-бутан технического. Эти методы помогают добиться
снижения сжигания попутного газа до 2 % от объема его добычи.
В работе решалась задача обеспечения качества товарного нефтяного газа
на нефтегазоконденсатном месторождении К в летний период времени. Были
рассмотрены основные технологии отбензинивания газа, проведено
моделирование в программном комплексе Aspen HYSYS и выполнен
сравнительный анализ методов подготовки попутного нефтяного газа.
Установлено, что использование технологии низкотемпературной
абсорбции, где в качестве поглотителей использовались стабильный и
нестабильный конденсат на установке комплексной подготовки газа не
целесообразно. Недостаточно низкая температура в абсорбере не обеспечит
снижение содержания компонентов C3-C4.
Понижения содержания компонентов C3-C4 можно добиться с помощью
дополнительного охлаждения потока нефтяного газа, входящего на установку
подготовки, по технологии низкотемпературной конденсации с внешним
холодильным циклом. Данная технология позволила получить дополнительное
охлаждение входного потока газа на 13 оС за счет дросселяции смеси пропан-
бутана технического с 8 МПа до 0,1 МПа в испарителе на входе в установку
подготовки газа, что привело к повышению качества и снижению температуры
точки росы по углеводородам для товарного газа с 0 оС до минус 23 оС.
Преимущество данной технологии заключается в том, что для
охлаждения газа используется смесь пропан-бутана технического, полученного
непосредственно на промысловой установке стабилизации конденсата.
Таким образом, технология низкотемпературной конденсации позволит
установке комплексной подготовки газа работать в летний период времени.
Полученные результаты моделирования в программном комплексе
подтверждены математическим расчетом пропан-бутанового испарителя по
методу Кузнецова и Судакова. Было выявлено, что для получения необходимой
температуры входного потока нефтяного газа, необходим расход смеси пропан-
бутана технического порядка 18 т/ч.
Для расчета экономической эффективности установки пропан-
бутанового испарителя был произведен подбор реального аппарата.
По значению поверхности теплообмена, равного 68,4 м2, полученного
расчетом по методу Кузнецова и Судакова, был произведен подбор реального
пропан-бутанового испарителя. Выбран испаритель марки 1000ИХ-I-10-1,6-
М1/25Г-4-4-У-И производства ЗАО «НЕФТЕГАЗХИММАШ» с кожухом
диаметром 1000 мм, на условное давление в трубах 10 МПа. Поверхность
теплообмена данного испарителя составляет 69,3 м2, что соответствует
расчетным значениям.
Таким образом, модернизация действующей установки комплексной
подготовки газа даст возможность дополнительно получать 211,6 млн.м3/год
осушенного газа, 39,7 тыс.т/год СПБТ. Годовой экономический эффект составит
964 млн. рублей, а капитальные затраты по установке испарителя окупятся в
течение двух месяцев.
Последние выполненные заказы
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
5 (18 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
5 (174 отзыва)
4.1 (20 отзывов)
4.8 (211 отзывов)
4.7 (46 отзывов)
5 (18 отзывов)
4.4 (93 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
