Спосіб підготовки природного газу і установка для здійснення способу

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 подачу споживачеві, який відрізняється тим, що попередньо одержують низькокалорійний газ або інертний, змішують його з попередньо охолодженим газом, суміш газів направляють на додаткову сепарацію, після якої отриманий товарний газ на C2 2 92835 1 3 92835 4 ВАТ Видавництво «Надра», 1999. - 473 с; Лутошкін лювання (зниження тиску й температури до задаГ.С. Збір і підготовка нафти, газу й води. Підручник ної величини) у нього вводять інгібітор гідратоутдля технікумів. - М.: Надра, 1983. - 224с]. ворення. Підготовлений у сепараторах другого й Відомий спосіб підготовки продукції газоконнаступного ступенів товарний газ подають спожиденсатного родовища для транспорту, що включає вачеві. При цьому рідкий конденсат стабілізують із подачу пластового газу на сепарацію, виділення виділенням води, легких фракцій і/або додатково пластової води, конденсату й газу, охолодження підігрівають, після чого стабільний конденсат нагазу [див. патент України № 46371, М.кл. правляють на подальшу переробку й/або подають Е21В43/18, опубл. 15.05.2002]. Спосіб передбачає споживачеві. подачу газу зворотним потоком на рекуперацію і Найбільш близькою по призначенню, технічній його відвід споживачеві, при цьому з охолодженосутності й результату, що досягають, при викорисго газу шляхом низькотемпературної абсорбції танні є установка для збору й підготовки природабсорбують фракції пропан - бутану й більше важного газу, що містить, щонайменше, два газоріких вуглеводів знежиреним абсорбентом, що динних сепаратори із проміжним рекуперативним стримує регенерацію суміші потоків рекуперативтеплообмінником, роздільники, що з'єднані із сеного насиченого абсорбенту й нестабільного конпараторами, ємності для стабілізації конденсату денсату шляхом випарювання легких вуглеводнів. [див. там же]. На вході установка містить пристрій, Описаний вище спосіб підготовки продукції гащо дроселює, зі змінюваним прохідним перетизоконденсатного родовища для транспортування ном, виконаний із можливістю зниження тиску плазабезпечує підвищений вихід пропану, бутану й стового продукту, що надходить із свердловини, більш важких вуглеводнів, у тому числі при низьдо заданої величини. кому тиску на устя свердловини. Описані вище технічні рішення передбачають Однак, запропонована технологія приводить можливість забезпечувати оптимальні умови піддо зменшення обсягу товарного газу за рахунок готовки газу й конденсату відповідно до вимог ДЕбільш глибокого вилучення важких вуглеводнів РЖСТАНДАРТів, ОСТів або ТУ С3+. Однак, як і у вищеописаних технічних рішенВідомий також спосіб підготовки газоконденсанях, обсяг товарного газу зменшується за рахунок тної суміші до транспорту, що включає подачу видобування важких вуглеводнів С5+ або С3+. пластового газу в установку комплексної підготовТому, метою технічних рішень, що заявляють, ки газу, [див. опис до патенту РФ № 2294430, є збільшення обсягу товарного газу за умови заМ.кл.Е21В43/34, опубл. 27.02.2007], у якій його безпечення оптимальних фізико-хімічних властитричі сепарують, причому після кожного етапу севостей газу. парації його охолоджують. Перед кожним ступеВ основу винаходу поставлена задача вдосконем сепарації газ дроселюють, отримані в резульналення способу підготовки природного газу, у таті сепарації рідини (конденсат і вода) якому, внаслідок попередньої підготовки низькокарозділяють, отриманий нестабільний конденсат лорійного або інертного газу, змішування його з збирають і подають на подальшу переробку, а газ попередньо охолодженим газом, додаткової сепадегазації - споживачеві. рації суміші, після якої отриманий товарний газ Відомий пристрій для підготовки газоконденнаправляють у магістральний газопровід, при консатної суміші до транспорту, що містить сепаратотролі його складу й регулюванні при необхідності ри, теплообмінники, роздільники [див. там же], що подачі низькокалорійного або інертного газу залезабезпечують три ступеня низькотемпературної жно від одержуваної якості товарного газу, забезсепарації. Сепаратори з'єднані з розділювачами печується новий технічний результат. рідкої й газоподібної фаз. В основу винаходу поставлена також задача Описані вище технічні рішення дозволяють піудосконалення установки для збору й підготовки дтримувати в низькотемпературному сепараторі газу, у якій, внаслідок установки додатково джеретемпературу й тиск, що забезпечують максимальла низькокалорійного або інертного газу, установну конденсацію важких вуглеводнів і безнасосний ки перед останнім сепаратором регульованого транспорт нестабільного конденсату на переробку, змішувача, один вхід якого з'єднаний із першим а газу в газопровід за рахунок їхнього надлишкововиходом рекуперативного теплообмінника, а друго тиску. У випадку його відсутності використовугий із джерелом низькокалорійного або інертного ють насоси, або тиск, створюваний дотискною газу, другий вихід згаданого теплообмінника з'єдкомпресорною станцією. наний із магістральним газопроводом або спожиОднак, як і в попередньому випадку, описана вачем товарного газу, при цьому на вході товарновище технологія збільшенню обсягу товарного газу го газу в магістральний або інший газопровід не сприяє. установлений аналізатор якості газу, який з'єднаНайбільш близьким до рішення, що заявляний із пристроєм регулювання подачі низькокалоють, по призначенню, технічній сутності й резульрійного або інертного газу в змішувач, установлетату, що досягають, при використанні є спосіб підний між другим входом у змішувач і джерелом готовки природного газу, що включає його низькокалорійного або інертного газу, забезпечуступінчату сепарацію шляхом поділу на рідку й ється новий технічний результат. газоподібну фази, проміжне охолодження відсепаВін полягає в одержанні газу із заданими фізированого газу першого ступеня, виділення й збір ко-хімічними властивостями, наприклад, калорійнірідкого конденсату, його дегазацію й подачу спостю. За рахунок цього з'являється можливість істоживачеві, [див. опис до патенту РФ №2173203, тно збільшити вихід товарного газу, з одного боку, М.кл. B01D19/00, опубл.10.09.2000.]. Після дросевключивши в товарний оберт низькокалорійний 5 92835 6 газ, а з іншого боку, виключити невиправдані вивідповідно його якості, важливим показником якого трати газу з підвищеними фізико-хімічними власє калорійність. тивостями, зокрема, калорійністю. Запропоновані рішення промислово застосовні Відомо, що товарна калорійність природного й можуть бути використані при підготовці газу, що газу встановлена ДЕРЖСТАНДАРТОМ. Так, у СНД добувають з газоконденсатних родовищ, що знатоварний газ повинен відповідати калорійності ходяться в розробці. Заропонований спосіб може 7600 ккал (прейскурант цін 03-04). Калорійність же бути використаний для підготовки газу магістральгазів більшості родовищ перевищує цю величину й них газопроводів перед подачею безпосередньо становить від 8000 до 9000 ккал і вище. Вимоги споживачам. інших держав дозволяють підтримувати калорійПриклад реалізації способу. ність нижче 7600 ккал. Технологічний процес підготовки товарного гаПоставлена задача вирішується тим, що у візу здійснюється в такий спосіб. Природний газ з домому способі підготовки природного газу, що вмістом важких вуглеводнів С5+ qК=22,8г/м3 (qК включає його ступінчату сепарацію шляхом поділу питомий вміст конденсату в газі, що добувають), на рідку й газоподібну фази, проміжне охолодженподається на перший ступінь сепарації при тиску ня відсепарованого газу першого ступеня, видіна вхідній гребінці 14,79МПа й далі в сепаратор лення й збір рідкого конденсату збирають, його першого ступеня при тиску Рвх.=14,79МПа й темдегазацію і подачу споживачеві, відповідно до випературі 31 °С. находу, попередньо одержують низькокалорійний Газ, отриманий після відділення рідкої фази в або інертний газ, змішують його з попередньо охосепараторі першого ступеня 1 при тиску 14,79МПа лодженим газом, суміш газів направляють на доподається через теплообмінник і пристрій, що даткову сепарацію, після якої отриманий товарний дроселює, у якості якого використовують змішувач газ направляють у магістральний газопровід, при 6, охолоджують до температури -10°С при дросецьому контролюють його склад і при необхідності люванні з 14,79 до 5,5МПа. Далі цей газ калорійнірегулюють подачу низькокалорійного або інертностю 9352 ккал змішують із попередньо отриманим го газу залежно від одержуваної якості товарного газоподібним азотом і подають у сепаратор другогазу. го ступеня 7. Після відділення рідкої фази, отриВідповідно до винаходу, у якості інертного газу мана суміш калорійністю 7600 ккал через теплоовикористовують азот. бмінник 3 подається в газопровід або споживачеві. Поставлена задача вирішується також тим, що При цьому слід зазначити, що азот подається у відомій установці для збору й підготовки природв змішувач, що працює, на принципі ежектування ного газу, що містить, щонайменше, два газорігазу (тиск азоту 0,8-0,9МПа). Підвищення концентдинних сепаратори із проміжним рекуперативним рації азоту в суміші сприяє підвищенню ефективтеплообмінником, розділювачі, з'єднані із сепараності її сепарації. Вміст конденсату в газі сепарації торами, відповідно до винаходу, установка додатпри температурі -10°С складе 9,5г/м3. Товарний ково містить джерело низькокалорійного або інерпитомий видобуток конденсату складе 13,3 г/м3. тного газу, перед останнім сепаратором Конденсат, отриманий після першого й другого установлений регульований змішувач, один вхід ступенів сепарації, збирають у спеціальних ємносякого з'єднаний із першим виходом рекуперативтях для додаткової дегазації. Отриманий в резульного теплообмінника, а другий із джерелом низьтаті дегазації конденсату газ зі зниженим тиском кокалорійного або інертного газу, другий вихід зга2,5-3,0МПа й температурою ~20°С використовують даного теплообмінника з'єднаний із магістральним на власні потреби, а надлишок подають споживагазопроводом або споживачем товарного газу, при чеві. цьому на вході товарного газу в магістральний або У процесі одержання товарного газу за допоінший газопровід установлений аналізатор якості могою хроматографа здійснюють контроль якості газу, що з'єднаний із пристроєм регулювання потоварного газу. При необхідності корегування якодачі низькокалорійного або інертного газу, устаності газу в ту або іншу сторону за допомогою зворовленим між другим входом у змішувач і джерелом тного автоматичного зв'язку регулюють подачу в низькокалорійного або інертного газу. змішувач азоту. Відповідно до винаходу, у якості змішувача На фіг. показана схема установки. установка містить регульований ежектор. Установка для збору й підготовки природного Як видно з викладу сутності технічних рішень, газу, містить сепаратор 1 першого ступеня, перщо заявляють, вони відрізняються від прототипів і, ший вихід якого з'єднаний із розділювачем 2, друотже, є новими. гий з рекуперативним теплообмінником 3. Перший Рішення також мають винахідницький рівень. розділювач 2 виконаний із можливістю випуску Відоме використання регульованого дроселюючогазоподібної складової сирого конденсату, а також го пристрою із прохідним перетином, що змінюєтьіз можливістю утилізації води. Джерело, наприся та використовується для зниження пластового клад, газоподібного азоту містить повітряний комтиску на вході в установку попередньої підготовки пресор 4 й мембранний блок 5. Змішувач 6, викогазу [див. опис до патенту РФ № 2173203, М.кл. наний, наприклад, у вигляді регульованого B01D19/00, опубл. 10.09.2000]. У запропонованому ежектора, з'єднаний із виходом першого ступеня рішенні використаний не просто пристрій, що дротеплообмінника 3 й мембранним блоком 5. Вихід селює, зі змінним прохідним перетином, а регузмішувача 6 з'єднаний із сепаратором 7 другого льований змішувач, що забезпечує широкі можлиступеня. Сепаратор 7, як і сепаратор 1 першого вості регулювання складу товарного газу й ступеня, з'єднаний із розділювачем 8, який виконаний також із можливістю випуску газоподібної 7 92835 8 складової сирого конденсату й утилізації води. роси, тим самим забезпечує підвищення якості Сепаратор 7 з'єднаний із рекуперативним теплоопідготовки газу за рахунок додаткової конденсації бмінником 3. Обидва розділювачі з'єднані з наковажких вуглеводнів C5+. пичувальними ємностями 9. Між змішувачем 6 і Техніко-економічна оцінка використання замембранним блоком 5 установлений регулятор пропонованого способу й установки для реалізації потоку азоту 10. На виході з рекуперативного тепспособу виконана виходячи за умов використання лообмінника 3, що з'єднаний із магістральним гаустановки одержання азоту мембранним способом зопроводом або споживачем, установлений аналіпродуктивністю 50тис. м3/сут. з тиском на виході затор якості товарного газу 11, наприклад, 0,8-0,9 МПа. хроматограф, що в свою чергу з'єднаний зворотУстановка оснащена повітряним компресором ним зв'язком із регулятором подачі азоту 10. (ПК) і мембранним блоком (АУ), орієнтовна варУстановка працює в такий спосіб. Природний тість яких становить 7,18568млн.грн. газ родовища після проходження через систему Розрахунки виконані на прикладі одного з діюперепускних кранів надходить у сепаратор 1, у чих родовищ України при початковій калорійності якому з нього виділяють рідку фазу (конденсат і ~9352ккал. Відповідно до умов допустимого розводу). Виділена рідка фаза природного газу надведення природного газу при початковій калорійходить у розділювач 2, у якому виділяється газ ності 9352ккал до 19,1 % азотом додатковий об'єм дегазації, а конденсат, що залишився, розділяєтьтоварного газу за розглянутий період (25 років) ся на вуглеводневий конденсат і воду. Останню складе 237,68 млн. м3 (табл. 1). утилізують через спеціальний зливальний отвір При капітальних вкладеннях 7,18568млн.грн розділювача 2. Відсепарований газ після сепаранакопичений приведений вільний грошовий потік тора 1 першого ступеня подається в рекуперативскладе 133,319млн.грн.(табл.2), а строк окупності ний теплообмінник 3, де охолоджується зустрічним капіталовкладень складе 1 рік. Відрахування в потоком газу сепаратора 7 другого ступеня. У змібюджет складуть 195,90877млн.грн. шувачі 6 газ змішується, наприклад, з азотом, що У таблиці 1, що наведено нижче, показані надходить через регулятор подачі азоту 10. Зі об'єм газу, що добувають, і вихід товарного газу змішувача 6 газ подається в сепаратор 7 другого при використанні запропонованого способу й приступеня, у якому відбувається додаткове виділенстрою для підготовки природного газу. У таблиці 2 ня конденсату. Газ із сепаратора 7 через рекупепоказані основні техніко-економічні показники ративний теплообмінник 3 надходить до споживавпровадження технології на основі технічних річа. шень, що заявляють. Слід зазначити, що підвищена концентрація азоту в суміші із природним газом підвищує точку Таблиця 1 Вихідні дані Роки Видобуток газу сепарації, млн.м3 Товарний газ, млн м3 Товарний газ розведений азотом, млн. м3 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 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 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 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 9 92835 10 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 (7600ккал) 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 Показники 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 й установки для здійснення способу, а також таблиць, пропоновані технічні рішення дозволять збільшити вихід Комп’ютерна верстка В. Мацело товарного газу на 25,0% за період розробки родовища. Підписне Тираж 26 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