Использование струйных насосов для утилизации попутного газа на месторождениях

Вопрос утилизации попутного газа в нашей стране полностью не решен, не смотря на наличие всего комплекса технологий и оборудования, необходимых для практически полного использования нефтяного газа в нефтегазовом комплексе, а также принципиального решения основных технических и технологических проблем. Дело в том, что стоимость внедрения многих технологий высокая, и срок окупаемости затрат большой.

Кроме того, необходимость утилизации попутных газов, кроме экономических интересов, еще обусловливается и предотвращением экологического загрязнения. В Российской Федерации одним из основных условий получения лицензии на разработку нефтяных месторождений является обязательная утилизация 90-95 % попутных нефтяных газов.

Наиболее перспективным методом использования нефтяного газа для ряда месторождений может стать его централизованный сбор и переработка на НПЗ. Но для этого потребуются реконструкция некоторых нефтегазодобывающих объектов; строительство и внедрение межпромысловых газопроводов, компрессоров, мультифазных насосов для перекачки газожидкостной смеси до центральных пунктов сбора газа; внедрение установок подготовки и очистки газа от сероводорода; реконструкция ГПЗ со строительством установки сероочистки газа и компрессорной станции.

При невозможности централизованного сбора газа на месторождениях попутный газ можно использовать на местах, например, путем внедрения электроагрегатов для выработки электроэнергии, где в качестве топлива будет использован очищенный нефтяной газ.

Простой, технологичной и недорогой является установка со струйными насосами для утилизации попутных газов. В качестве примера можно рассмотреть схему, представленную на рис. 12.1.

Cтруйные насосы можно использовать для утилизации попутного газа при значительных перепадах его давления в процессе эксплуатации месторождения. В этом случае отпадает необходимость в строительстве дорогостоящих дожимных компрессорных станций, в закупке импортного оборудования и значительных эксплуатационных затратах на электроэнергию, ремонт и обслуживание.

Рисунок 12.1. Последовательно-параллельная установка струйных насосов на технологической линии месторождения Кокдумалак:

1 - всасываемый попутный газ; 2 - рабочий активный газ; 3 - струйные насосы; 4 –манометры

Например, система струйных насосов и сами насосы прошли лабораторные и опытно-промышленные испытания на крупных насосных станциях Узбекистана.

Для эксплуатации на месторождении Кокдумалак струйные насосы соединяются попарно последовательно-параллельным способом (рис. 12.2).

Рисунок 12.2. Конструкция струйного насоса:

1 - пружина; 2 - поршень; 3 - подвижная ось; 4 - сопло; 5 - камера смешения; 6 регулирующая игла; 7 - всасывающий патрубок; 8 - напорный патрубок

При этом рабочий природный газ по напорному газопроводу подается одновременно в сопла струйных насосов двух ступеней. Под действием кинетической энергии струи во всасывающем патрубке струйного насоса первой ступени создается разряжение, которое в свою очередь обусловливает движение попутного газа по всасывающему газопроводу. Рабочий и всасываемый газы смешиваются в струйном насосе первой ступени. Смесь поступает во всасывающий патрубок струйного насоса второй ступени, во всасывающей камере которой также создается разряжение. Рабочий и всасываемый газы смешиваются в струйном насосе второй ступени, и смесь поступает в магистральный газопровод.

В каждом струйном насосе предусмотрена регулирующая игла, соединенная толкателем с подвижной осью, на которой установлен поршень, подпружиненный относительно корпуса. При снижении давления рабочего газа в напорном газопроводе падает давление газа в напорном патрубке и, следовательно, снижается давление газа на поршень. Под действием пружины поршень вместе с осью перемещается в осевом направлении, и игла частично перекрывает сопло, уменьшая площадь его поперечного сечения, что приводит к увеличению скорости рабочего газа и автоматическому восстановлению всасывающих способностей струйного насоса.

Данная схема обладает и тем преимуществом, что с подключением третьей ступени она будет работать и при более низком давлении.

Для определения области регулирования разработана методика расчета характеристик струйного насоса при изменении внешних рабочих параметров.

Проведенные исследования и расчеты показали, что на одной технологической линии УПК можно утилизировать 0,45-0,47 млн. м³/сут., при установке струйных насосов на четырех технологических линиях - 1,80-1,88 млн. м³/сут. попутного газа, или около 670 млн. м³/год.

Расчеты также показали, что с 2004 до 2023 г. струйными насосами можно утилизировать 6,5 млрд. м³ попутных газов месторождения Кокдумалак с давлением р = 1,8-2,0 МПа.

Следует особо отметить, что данная технология утилизации попутного газа имеет следующие преимущества:

· снижение отрицательного воздействия на окружающую среду;

· отсутствие затрат дополнительной энергии извне;

· использование существующего газопровода для транспортировки;

· отсутствие необходимости в обслуживающем персонале.