продуктивных горизонтов

Самым простым способом получения холода на УКПГ является изоэнтальпийное расширение газа. Этот процесс осуществля­ется с применением дроссельных устройств. Преимущества таких схем — их меньшая металлоемкость и высокая надеж­ность в работе.

Изменение температуры газа при его дросселировании на 1 кгс/см² называется дроссель-эффектом или коэффициентом Джоуля - Томсона. Различают два вида дроссель-эффекта: дифференциальный и интегральный.

Дифференциальный дроссель-эффект показывает снижение температуры газа при бесконечно малом изменении его давле­ния. В промысловой практике этим эффектом практически не пользуются.

На практике используют интегральный дроссель-эффект - изменение давления на значительную величину. Значение его можно определить по уравнению

D_i = (t₁ – t₂)/(P₁ – P₂), (7.5)

где P₁ и P₂ - давление газа до и после дросселирования, МПа;

t₁ и t₂ - температура газа в тех же условиях, °С.

Работу таких схем рассмотрим на примере установки НТС Уренгойского ГКМ (см. рис. 7.1).

В начальный период разработки месторождения, когда сы­рье имеет избыточное давление, газ с кустов скважин после дросселирования (при значениях входного давления ниже 12,8 МПа дросселирование газа не производится) поступает в блок первичного сепаратора С-1, где происходит отделение механических примесей, воды и углеводородного конденсата.

При снижении давления газа ниже расчетного перед уста­новкой НТС вводится в эксплуатацию компрессорная станция. При этом сепаратору С-1 отводится функция входного сепара­тора компрессорных агрегатов. Аппарат воздушного охлажде­ния АВО-1 также включается в схему вместе с компрессо­ром.

Из сепаратора С-1 газ последовательно проходит две ступе­ни теплообменников "газ-газ", где охлаждается обратным пото­ком газа, отводимым с верха сепаратора концевой ступени С-2. Между теплообменниками Т-1 и Т-2 установлен промежуточ­ный сепаратор С-4, в котором отделяется образовавшаяся в ре­зультате охлаждения газа в Т-1 жидкость. Дальнейшее охлаж­дение газа достигается за счет его дросселирования при сни­жении давления с 12,7 до 7,85 МПа (в начальный период экс­плуатации). В настоящее время эти параметры составляют 11 и 6 МПа соответственно. Охлажденный газ с температурой до -25...-30 °С поступает в низкотемпературный сепаратор С-2.

Отбензиненный и осушенный газ из низкотемпературного сепаратора последовательно проходит теплообменники второй и первой ступеней и после хозрасчетного замера подается в газовый коллектор. В зимний период производится охлажде­ние товарного газа с применением аппаратов воздушного ох­лаждения (АВО). В летний период товарный газ в газовый коллектор подается, минуя АВО.

Для обеспечения безгидратного режима работы установки НТС перед первым и вторым теплообменниками в поток газа вводится раствор метанола. По проекту предусматривалась ре­генерация насыщенного раствора метанола из разделителей Р-1 и Р-2 на отдельной установке. Характеристика разделите­лей приведена в табл. 7.6.

Потоки конденсата (смесь конденсата, пластовой воды и ин­гибитора) из сепараторов С-1 и С-4 объединяются и поступают в разделитель Р-1, а из низкотемпературного сепаратора С-2 -в разделитель Р-2. После частичной дегазации пооки конден­сатов объединяются и направляются на Уренгойский завод по переработке газового конденсата.

Со всех УКПГ нестабильный конденсат подается на УЗПГК самостоятельным конденсатопроводом диаметром 325 мм.

В начальный период эксплуатации УКПГ имело место не­четкое разделение фаз в разделителях: вследствие неудовле­творительной работы разделителей Р-1 и Р-2 около 10 % водно-метанольной смеси из разделителей попадало в конденсатопроводы [16]. Давление смеси на входе в конденсатопроводы из разных УКПГ составляло 5—7 МПа, а на входе в ЗПГК 4,5-6 МПа.

Температура гидратообразования нестабильного конденсата 18 °С. Наиболее низкая температура в конденсатопроводе на входе в УДК - минус 12 °С (зимний период), в среднем минус 8 °С.

Безгидратный режим работы конденсатопровода достигается при снижении температуры образования гидратов на 26 °С. Такое снижение DT требует поддерживать концентрацию ме­танола в жидкой фазе не ниже 45 % (масс.).

Для определения расхода ингибитора гидратообразования в конденсатопроводах предложено уравнение, которое приведено в гл. 3 настоящей работы.

При снижении давления ниже определенного уровня в схе­му установки включается входной компрессор (рис. 7.10). В этом случае сепаратор С-1 выполняет функцию входного сепа­ратора. Сжатый газ перед поступлением в рекуперативные теплообменники охлаждается в аппарате воздушного охлажде­ния ВХ-1. Согласно расчетным данным, приведенным на рис. 7.11, при дожатии газа до 12,5 МПа (степень сжатия газа 2,2) температура газа на выходе из КС (без промежуточного ох­лаждения) может составить 96 °С (при КПД компрессора 0,75).

Рис. 7.10. Принципиальная технологическая схема

установки НТС с дожимной КС

Эти данные должны быть учтены при выборе аппаратов воздушного охлаждения.

Производительность технологических линий НТС по газу составляет 5 млн. м³/сут. (На УКПГ-1ав предусмотрена одна нитка производительностью 10 млн. м³/сут.) Всего на УКПГ установлено от четырех (УКПГ-5в) до восьми ниток (УКПГ-1ав).

Обобщение опыта эксплуатации технологических установок и экспериментальные исследования, проведенные в 1986-1996 гг. сотрудниками ВНИИгаза и ПО "Уренгойгаздобыча", поз­волили сделать ряд выводов о работе систем сбора и УКПГ и выявить ряд особенностей проектных решений, часть из ко­торых изложена ниже. (Эти особенности на различных этапах эксплуатации промысловых систем сбора и обработки газа проявились в различной степени.)

Все технологические линии УКПГ обеспечивают нормаль­ную работу установок с проектной производительностью по газу.

На установке НТС при перепаде давления 5,0-5,5 МПа в низкотемпературном сепараторе температура газа достигает минус 25-30 "С. При этом из газа извлекаются 92-97 % углево­дородов С_3+в.

Промысловые исследования, проведенные на отдельных нитках установки НТС, показали эффективность впрыска пе­ред низкотемпературным сепаратором части нестабильного конденсата, выделяющегося в сепараторе первой ступени, в поток газа перед низкотемпературным сепаратором. При опти­мальном объеме впрыскиваемого конденсата дополнительное извлечение углеводородов С_3+в, достигало 5-12 г/м³, в том чис­ле С_5+в - 1,5—1,7 г/м³. Хотя положительный эффект от впрыс­ка конденсата подтвержден промышленными испытаниями, по­стоянный впрыск его не производится. Это в той или иной степени объясняется следующими факторами:

прирост добычи конденсата не превышает 2-3 % от общей добычи нестабильного конденсата на промысле, и при сущест­вующей системе учета этот прирост практически не фиксиру­ется;

содержание углеводородов С_3+в в газе, уходящем с УКПГ, нормативными документами не регламентируется, и, следова­тельно, нет заинтересованности производственников в более глубоком извлечении С_3+в;

загрузка технологических линий по жидкости неравномерна и существует опасность переполнения жидкостью низкотемпе­ратурных сепараторов. Температура в С-2 при впрыске кон­денсата повышается на 1-3°С. Кроме того, эффективность от впрыска конденсата снижается при уменьшении потенциально­го содержания С_5+в в добываемом газе, что наблюдается в про­цессе разработки месторождения.

Для снижения количества легких углеводородов в транс­портируемом нестабильном конденсате на промысле осуществ­ляется частичное разгазирование конденсата непосредственно на УКПГ, что улучшает работу конденсатопроводов за счет уменьшения пульсации и снижает энергозатраты на УЗПГК за счет уменьшения газов деэтанизации, поступающих на компримирование.

В настоящее время на УКПГ выделившиеся при разгазировании конденсата газы подаются в низкотемпературные сепа­раторы с помощью эжекторов, установленных на ряде техно­логических ниток УКПГ. Давление разгазирования на каждом УКПГ подбирается таким образом, чтобы обеспечить требуемое давление конденсата, поступающе­го на УЗПГК. При проведении частичного разгазирования конденсата с последующим эжектированием газов несколько повысился удельный выход нестабильного конденсата как за счет дополнительной обработки газа выветривания в низкотем­пературном сепараторе, так и за счет снижения давления в конечной ступени сепарации.