Изоэнтропийное расширение природного газа

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

ИЗОЭНТРОПИЙНОЕ РАСШИРЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА

1 2 3

Ишмурзин А.А. , Мияссаров Р.Ф. , Махмутов Р.А.

1Ишмурзин Абубакир Ахмадуллович - профессор, доктор технических наук; 2Мияссаров Руслан Фарисович - аспирант, кафедра технологических машин и оборудования; 3Махмутов Рустам Афраильевич - кандидат технических наук, Уфимский государственный нефтяной технический университет, инженер по ремонту 1 категории, ООО «Газпром добыча Ямбург», г. Уфа

Аннотация: промысловая подготовка природного газа газоконденсатных месторождений базируется на технологии низкотемпературной сепарации, извлечение жидких углеводородов из потока газа происходит путем снижения температуры с последующим разделением газовой и жидкой фаз. Самым распространенным способом понижения температуры на газовых промыслах является изоэнтропийное расширение, при помощи детандерного оборудования. Ключевые слова: турбодетандер, сепарация газа, ротор, температура сепарации.

Турбодетандеры — лопаточные машины непрерывного действия, в которых поток проходит через неподвижные направляющие каналы (сопла), преобразующие часть потенциальной энергии газа в кинетическую, и систему вращающихся лопаточных каналов ротора, где энергия потока преобразуется в механическую работу, в результате чего происходит охлаждение газа [4]. Эта работа может использоваться для выработки энергии, либо для компримирования газа. С термодинамической точки зрения это наиболее эффективный процесс (рисунок 1).

Рис. 1. Снижение температуры газа при изоэнтропийном

расширении газа

Подключение турбодетандерных агрегатов на УКПГ возможно согласно двум схемам: «компрессор-детандер» («К-Д») или «детандер-компрессор» («Д-К»). Фактические режимы работы УКПГ применительно к обоим вариантам подключения ТДА ограничиваются температурами НТС -35...-30°С [2]. Однако технологические

16

расчеты показывают, что при увеличении перепада давления могут быть достигнуты температуры сепарации до -55 °С [3].

Рис. 2. Схема установки низкотемпературной сепарации с турбодетандерным агрегатом;

С-1, С-2, С-3 - сепараторы; Т-1, Т-2 - теплообменники; Т - турбодетандер; К - компрессор;

Р-1, Р-2 - разделители

По сравнению со схемами, использующими изоэнтальпийное расширение, термодинамически эффективная технология НТС с ТДА обладает следующими преимуществами:

1) существенное снижение необходимого перепада давления для достижения определенной температуры газа;

2) более поздний ввод ДКС;

3) достижение более низких температур газа.

В то же время ТДА обладает рядом недостатков, которые отчетливо проявились в процессе эксплуатации установки:

1) сложные условия эксплуатации ТДА. Обрабатываемая среда - многофазный поток, состоящий из газа, капельной жидкости и механических примесей;

2) ТДА всегда работает с повышенными жидкостными нагрузками по входному потоку, часто с многократными превышениями по сравнению с требованиями производителей;

3) эксплуатация ТДА требует наличия квалифицированного персонала [4];

4) также довольно жесткие требование по качеству газа, подаваемого в турбодетандер, поэтому возникает необходимость в строительстве дополнительной ступени сепарации газа.

Список литературы

1. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. Москва,.Химия, 1981. 472 с.

2. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. Москва. Недра, 1999. 595 с.

3. Гриценко А.И., Истомин В.А., Кульков А.Н., Сулейманов Р.С. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. Москва. Недра, 1999. 473 с.

4. Мияссаров Р.Ф., Ишмурзин А.А., Махмутов Р.А. Оборудование низкотемпературной подготовки природного газа газоконденсатных месторождений // Технологии нефти и газа, 2017. № 3. С. 57-61.

5. Ишмурзин А.А., Мияссаров Р.Ф., Махмутов Р.А. Извлечение целевых компонентов в сверхзвуковом потоке газа // Проблемы науки, 2017. № 7 (20). С. 14-16.

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ СЕПАРАЦИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

1 2 3

Ишмурзин А.А. , Мияссаров Р.Ф. , Махмутов Р.А.

1 Ишмурзин Абубакир Ахмадуллович - профессор, доктор технических наук;

2Мияссаров Руслан Фарисович - аспирант, кафедра технологических машин и оборудования;

3Махмутов Рустам Афраильевич - кандидат технических наук, Уфимский государственный нефтяной технический университет, инженер по ремонту 1 категории, ООО «Газпром добыча Ямбург», г. Уфа

Аннотация: технологии низкотемпературной сепарации базируются на извлечении жидких углеводородов путем снижения температуры. В качестве источников производства холода используют дроссель, эжектор, турбодетандерный агрегат и другие устройства. В данной статье рассмотрены варианты применения газодинамических устройств в качестве холодопроизводящих элементов. Ключевые слова: эжектор, вихревая труба, дроссель, низкотемпературная абсорбция.

Использование эжекционных струйных течений газов позволяет интенсифицировать процессы очистки газов от механических примесей и капельной жидкости. Аппараты, в которых осуществляются указанные процессы, просты по конструкции и в изготовлении. Перепад давления, необходимый для достижения требуемого температурного уровня сепарации (-30.-25 °С), сопоставим с аналогичными параметрами дроссельной технологии [7]. Использование струйных аппаратов в системах сбора, подготовки и переработки нефтяных газов и газов дегазации конденсата позволяет создавать простые технологические установки, совмещающие в пределах одного аппарата несколько технологических процессов, например:

— абсорбции и сжатия газов;

— смешения, сжатия и глубокого охлаждения потоков газов;

Режим низкотемпературной абсорбции с эжектором реализован на Ямбургском газоконденсатном месторождении.

Режим является основным в холодный период, при этом турбодетандерные агрегаты выводятся из эксплуатации, а газ поступает по байпасам турбин и компрессоров ТДА. Часть газа из сепараторов поступает на эжекторы. Основной поток газа из сепараторов поступает через клапана регуляторы давления в низкотемпературные абсорберы, смешиваясь с газом, выходящим из эжекторов.

Низкотемпературная сепарация с применением вихревых труб.

Использование вихревых труб в качестве холодопроизводящего процесса, значительно эффективнее технологии НТС с дросселированием, но хуже чем с турбодетандерным агрегатом. Для условий расширения газа со свободным перепадом 5 МПа технологическая схема с трубой Ранка-Хилша, соответствует низкотемпературной сепарации в одну ступень [5]. В газовой отрасли компонентному разделению подвергаются довольно сложные углеводородные смеси, состоящие из различных углеводородов и примесей, концентрация которых колеблется в