Спосіб підготовки природного газу

1. Спосіб підготовки природного газу, що включає його ступінчату сепарацію шляхом поділу на рідку й газоподібну фази, проміжне охолодження відсепарованого газу першого ступеня, виділення й збір рідкого конденсату, його дегазацію й 3 рації рідини (конденсат і вода) розділяють, отриманий нестабільний конденсат збирають і подають на подальшу переробку, а газ дегазації - споживачеві. Описане вище технічне рішення дозволяє підтримувати в низькотемпературному сепараторі температуру й тиск, що забезпечують максимальну конденсацію важких вуглеводнів і безнасосний транспорт нестабільного конденсату на переробку, а газу в газопровід за рахунок їхнього надлишкового тиску. У випадку його відсутності використовують насоси, або тиск, створюваний дотискною компресорною станцією. Однак, як і в попередньому випадку, описана вище технологія збільшенню об'єму товарного газу не сприяє. Найбільш близьким до рішення, що заявляють, по призначенню, технічній сутності й результату, що досягають, при використанні є спосіб підготовки природного газу, що включає його ступінчату сепарацію шляхом поділу на рідку й газоподібну фази, проміжне охолодження відсепарованого газу першого ступеня, виділення й збір рідкого конденсату, його дегазацію й подачу споживачеві, [див. опис до патенту РФ № 2173203, М. кл. В01D19/00, опубл. 10.09.2000.]. Після дроселювання (зниження тиску й температури до заданої величини) у нього вводять інгібітор гідратоутворення. Підготовлений у сепараторах другого й наступного ступенів товарний газ подають споживачеві. При цьому рідкий конденсат стабілізують із виділенням води, легких фракцій і/або додатково підігрівають, після чого стабільний конденсат направляють на подальшу переробку й/або подають споживачеві. Описане вище технічне рішення передбачає можливість забезпечувати оптимальні умови підготовки газу й конденсату відповідно до вимог ДЕРЖСТАНДАРТів, ОСТів або ТУ. Однак, як і у вищеописаних технічних рішеннях, об'єм товарного газу зменшується за рахунок видобування важких вуглеводнів C5+ або С3+. Тому, метою технічного рішення, що заявляють, є збільшення об’єму товарного газу за умови забезпечення оптимальних фізико-хімічних властивостей газу. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу підготовки природного газу, у якому, внаслідок попередньої підготовки низькокалорійного або інертного газу, змішування його з попередньо охолодженим газом, додаткової сепарації суміші, після якої отриманий товарний газ направляють у магістральний газопровід, при контролі його складу й регулюванні при необхідності подачі низькокалорійного або інертного газу залежно від одержуваної якості товарного газу, забезпечується новий технічний результат. Він полягає в одержанні газу із заданими фізико-хімічними властивостями, наприклад, калорійністю. За рахунок цього з'являється можливість істотно збільшити вихід товарного газу, з одного боку, включивши в товарний оберт низькокалорійний газ, а з іншого боку, виключити невиправдані витрати газу з підвищеними фізико-хімічними властивостями, зокрема, калорійністю. 44249 4 Відомо, що товарна калорійність природного газу встановлена ДЕРЖСТАНДАРТОМ. Так, у СНД товарний газ повинен відповідати калорійності 7600 ккал (прейскурант цін 03-04). Калорійність же газів більшості родовищ перевищує цю величину й становить від 8000 до 9000 ккал і вище. Вимоги інших держав дозволяють підтримувати калорійність нижче 7600 ккал. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі підготовки природного газу, що включає його ступінчату сепарацію шляхом поділу на рідку й газоподібну фази, проміжне охолодження відсепарованого газу першого ступеня, виділення й збір рідкого конденсату збирають, його дегазацію і подачу споживачеві, відповідно до корисної моделі, попередньо одержують низькокалорійний або інертний газ, змішують його з попередньо охолодженим газом, суміш газів направляють на додаткову сепарацію, після якої отриманий товарний газ .направляють у магістральний газопровід, при цьому контролюють його склад і при необхідності регулюють подачу низькокалорійного або інертного газу залежно від одержуваної якості товарного газу. Відповідно до корисної моделі, у якості інертного газу використовують азот. Як видно з викладу сутності технічного рішення, що заявляють, воно відрізняються від прототипу і, отже, є новими. Відоме використання регульованого дроселюючого пристрою із прохідним перетином, що змінюється та використовується для зниження пластового тиску на вході в установку попередньої підготовки газу [див. опис до патенту РФ № 2173203, М. кл. В01D19/00, опубл. 10.09.2000]. У запропонованому рішенні використаний не просто пристрій, що дроселює, зі змінним прохідним перетином, а регульований змішувач, що забезпечує широкі можливості регулювання складу товарного газу й відповідно його якості, важливим показником якого є калорійність. Запропоноване рішення промислово застосовне й можуть бути використане при підготовці газу, що добувають з газоконденсатних родовищ, що знаходяться в розробці. Запропонований спосіб може бути використаний для підготовки газу магістральних газопроводів перед подачею безпосередньо споживачам. Приклад реалізації способу. Технологічний процес підготовки товарного газу здійснюється в такий спосіб. Природний газ з вмістом важких вуглеводнів С5+ qк=22,8 г/м3 (qк питомий вміст конденсату в газі, що добувають), подається на перший ступінь сепарації при тиску на вхідній гребінці 14,79 МПа й далі в сепаратор першого ступеня при тиску Рвх.=14,79 МПа й температурі 31 °С. Газ, отриманий після відділення рідкої фази в сепараторі першого ступеня 1 при тиску 14,79 МПа подається через теплообмінник і пристрій, що дроселює, у якості якого використовують змішувач 6, охолоджують до температури -10 °С при дроселюванні з 14,79 до 5,5 МПа. Далі цей газ калорійністю 9352 ккал змішують із попередньо отриманим газоподібним азотом і подають у сепаратор другого ступеня 7. Після відділення рідкої фази, 5 44249 отримана суміш калорійністю 7600 ккал через теплообмінник 3 подається в газопровід або споживачеві. При цьому слід зазначити, що азот подається в змішувач, що працює, на принципі ежектування газу (тиск азоту 0,8-0,9 МПа). Підвищення концентрації азоту в суміші сприяє підвищенню ефективності її сепарації. Вміст конденсату в газі сепарації при температурі -10 °С складе 9,5 г/м3. Товарний питомий видобуток конденсату складе 13,3 г/м3. Конденсат, отриманий після першого й другого ступенів сепарації, збирають у спеціальних ємностях для додаткової дегазації. Отриманий в результаті дегазації конденсату газ зі зниженим тиском 2,5-3,0 МПа й температурою ~20 °С використовують на власні потреби, а надлишок подають споживачеві. У процесі одержання товарного газу за допомогою хроматографа здійснюють контроль якості товарного газу. При необхідності корегування якості газу в ту або іншу сторону за допомогою зворотного автоматичного зв'язку регулюють подачу в змішувач азоту. Слід зазначити, що підвищена концентрація азоту в суміші із природним газом підвищує точку роси, тим самим забезпечує підвищення якості підготовки газу за рахунок додаткової конденсації важких вуглеводнів С5+. 6 Техніко-економічна оцінка використання запропонованого способу виконана виходячи за умов використання установки одержання азоту мембранним способом продуктивністю 50тис. м3/сут. з тиском на виході 0,8-0,9 МПа. Установка оснащена повітряним компресором (ПК) і мембранним блоком (АУ), орієнтовна вартість яких становить ~7,18568 млн. грн. Розрахунки виконані на прикладі одного з діючих родовищ України при початковій калорійності ~9352 ккал. Відповідно до умов допустимого розведення природного газу при початковій калорійності 9352 ккал до 19,1 % азотом додатковий об'єм товарного газу за розглянутий період (25 років) складе 237,68 млн. м3 (табл. 1). При капітальних вкладеннях ~7,18568 млн. грн накопичений приведений вільний грошовий потік складе 133,319 млн. грн. (табл. 2), а строк окупності капіталовкладень складе 1 рік. Відрахування в бюджет складуть 195,90877 млн. грн. У таблиці 1, що наведено нижче, показані об'єм газу, що добувають, і вихід товарного газу при використанні запропонованого способу й пристрою для підготовки природного газу. У таблиці 2 показані основні техніко-економічні показники впровадження технології на основі технічних рішень, що заявляють. Таблиця 1 Вихідні дані Роки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Усього за період Видобуток газу сепарації, млн. м3 69,24 69,10 63,73 57,99 55,25 50,76 47,75 46,34 43,20 41,69 40,14 38,56 36,99 35,39 33,73 32,11 30,49 30,55 28,91 28,89 28,87 27,29 27,25 25,65 25,62 1015,49 Товарний газ, млн. м3 68,65 68,51 63,18 57,49 54,77 50,32 47,33 45,94 42,83 41,33 39,79 38,22 36,67 35,08 33,44 31,84 30,23 30,28 28,66 28,64 28,62 27,05 27,02 25,43 25,40 1006,73 Товарний газ розведений азотом, млн. м3 84,85 84,68 78,10 71,07 67,70 62,20 58,51 56,78 52,94 51,09 49,19 47,25 45,33 43,36 41,34 39,35 37,37 37,43 35,43 35,40 35,38 33,44 33,40 31,43 31,39 1244,41 Додатковий обсяг товарного газу, млн. м3 16,21 16,17 14,92 13,57 12,93 11,88 11,18 10,85 10,11 9,76 9,40 9,02 8,66 8,28 7,90 7,52 7,14 7,15 6,77 6,76 6,76 6,39 6,38 6,00 6,00 237,68 7 44249 8 Різниця між видобутим і товарним газом прийнята на рівні 0,863 % згідно СОУ 11.2-30019775-054:2005. Таблиця 2 Основні техніко-економічні показники впровадження технології приведення калорійності газу до товарного значення (7600 ккал) Показники На родовищі України на повну потужність азотної установки продуктивністю 50тис. м3/сут. 237,68 7 185,68 80 686,12 339,47 299 619,24 299 590,93 133 319,29 1 195 908,77 371,34 Додатковий обсяг газу, млн. м3 Капітальні вкладення, тис. грн. Експлуатаційні витрати, тис. грн. Собівартість продукції, грн. /тис. м3 Чистий прибуток, тис. грн. Вільний грошовий потік, тис. грн. Накопичений наведений вільний грошовий потік, тис. грн. Строк окупності, років Відрахування в бюджет, тис. грн. Рентабельність, % Як видно з опису способу, а також таблиць, запропоноване технічне рішення за період роз Комп’ютерна верстка Д. Шеверун робки родовища дозволить збільшити вихід товарного газу на 25,0 %. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601