СПОСОБ ТРУБОПРОВОДНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ ГЕЛИЯ ОТ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОТРЕБИТЕЛЯМ
METHOD FOR PIPELINE TRANSPORTATION OF HELIUM FROM DEPOSIT TO USERS

Изобретение относится к области транспортировки гелия от месторождений удаленным потребителям.
Известен способ трубопроводной транспортировки гелия от месторождения к потребителям, в котором осуществляют транспортировку добываемого на месторождении гелийсодержащего природного газа по газопроводу на заводские технологические установки, где осуществляют осушку и очистку гелийсодержащего природного газа и получают из него гелиевый концентрат или гелий, а также очищенный товарный газ, который транспортируют по газопроводам-отводам промежуточным потребителям, а выделенный гелий или гелиевый концентрат закачивают в хранилище из металлических труб или возвращают по гелиепроводу в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки в составе природного газа к последующим по маршруту прокладки газопровода потребителям вплоть до конечного за счет энергии сжатия природного газа магистрального газопровода (патент RU 89660, МПК F17C 1/00, B65D 88/76 (2006.01), опубл. 10.12.2009 г.).
Недостатками известного способа являются:
- экономическая нецелесообразность транспортировки всего объема выделяемого гелия или производимого гелиевого концентрата конечному потребителю при существенно меньшем объеме его реализации (до 10%) и необходимости создания хранилища значительного объема (до 90%) вблизи потребителя, тем более трубопроводного типа;
- зависимость затрат на реализацию данного способа от количества промежуточных потребителей очищенного от гелия товарного природного газа на пути прокладки магистрального газопровода от эксплуатируемого месторождения до конечного потребителя, так как при этом возникает необходимость для каждого потребителя сооружать технологические установки для выделения гелия и возврата его в магистральный газопровод, соответственно, чем больше таких потребителей на маршруте газопровода, тем эффективность данного способа ниже;
- использование гелийсодержащего природного газа для собственных нужд на компрессорных станциях приводит к значительным потерям гелия (10-12%);
- трудности, возникающие с реализацией газов, получаемых при производстве гелиевого концентрата или гелия, в условиях отсутствия спроса на них у промежуточных потребителей товарного природного газа или при чрезмерной дороговизне поставки, особенно в суровых природно-климатических и сложных горно-геологических условиях в сочетании с бездорожьем.
Указанные недостатки приводят к значительным потерям гелия и трудностям при осуществлении реализации газов, выделенных из гелийсодержащего природного газа, что существенно удорожает реализацию известного способа, а в определенных условиях делает его осуществление нерентабельным.
Техническим результатом, на достижение которого направлен заявленный способ, является повышение эффективности транспортировки гелия и возможность реализации газов, получаемых наряду с гелием при очистке добываемого из месторождения природного газа.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе трубопроводной транспортировки гелия от месторождений потребителям, включающем транспортировку по магистральному газопроводу добываемого из эксплуатируемого месторождения гелийсодержащего природного газа на технологические установки, на которых получают гелиевый концентрат, согласно изобретению полученный гелиевый концентрат разделяют с помощью регулирующего устройства на два потока, один из которых направляют по газопроводам в хранилище гелиевого концентрата или в эксплуатируемое месторождение, а другой поток гелиевого концентрата направляют на установки жидкого и газообразного гелия, откуда чистый гелий далее подается в оперативное гелиехранилище и потребителям.
Указанный технический результат достигается также за счет того, что на технологических установках, на которых получают гелиевый концентрат, наряду с ним, при использовании низкотемпературных технологий, могут быть получены сжиженные углеводородные газы, которые частично или полностью регазифицируют, закачивают в газопровод и далее транспортируют на газохимический комплекс.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, на котором в качестве примера показана принципиальная схема реализации заявляемого способа.
На схеме отображены месторождение 1 гелийсодержащего природного газа (ГПГ) с эксплуатационными скважинами 2, внутрипромысловыми газопроводами 3 и установкой комплексной подготовки газа (УКПГ) 4. УКПГ связана с дожимной компрессорной станцией (ДКС) 5 газопроводом 6, а ДКС, в свою очередь, связана с головной компрессорной станцией (ГКС) 7 газопроводом 8. ГКС соединена с газоперерабатывающим заводом (ГПЗ) 9 магистральным газопроводом (МГ) 10 через линейные компрессорные станции (ЛКС) 11, а также трубопроводом 14 с эксплуатационными скважинами 12 малого месторождения - хранилища 13 гелиевого концентрата (ГК).
Газоперерабатывающий завод (ГПЗ) 9 оснащен разделительно-регулирующим устройством 15, а также газопроводом 16, по которому осуществляется подача полученного на ГПЗ гелиевого концентрата через нагнетательные скважины 18 в хранилище 13, и газопроводом 17, по которому, в случае переполненности хранилища 13, гелиевый концентрат подается обратно в месторождение 1. Кроме того, ГПЗ оснащен газопроводом 19 для подачи гелиевого концентрата на гелиевый завод (ГЗ) 20. Газопровод 16 оснащен запорными кранами 21, а при необходимости и гелиеперекачивающей компрессорной станцией (КСГП) 22.
ГЗ может быть оснащен или, как показано на чертеже, соединен с передвижными контейнерами 24 и 25 для перевозки соответственно газообразного (ГГ) и жидкого (ЖГ) гелия потребителям, а также с оперативным гелиехранилищем газообразного гелия (ХГГ) 23 трубопроводного или, как показано на чертеже, газгольдерного типа.
2
6
Очищенный на ГПЗ от гелиевого концентрата товарный природный газ по трубопроводу 26 подается потребителю, а фракция сжиженных углеводородов С-С (например, сжиженных углеводородных газов), полученных на установках по производству гелиевого концентрата наряду с гелиевым концентратом при применении низкотемпературных технологий, по трубопроводам 27 и 34 через регазификационную установку (РУ) 35 подается на газохимический комплекс (ГХК) 28, где происходит последующее производство и поставка потребителям газохимической продукции (полиэтилен, полипропилен и др.).
Для производства товарного природного газа из гелийсодержащего и подачи его промежуточным потребителям, а также для его использования в качестве топливного газа на любой из компрессорных станций размещают технологические установки (ТУ) 29, например мембранного типа, для получения гелиевого концентрата и последующего его возврата, как правило, в магистральный газопровод для дальнейшей транспортировки на ГПЗ в составе природного газа. С этой целью ТУ соединяют трубопроводами 30, 31, 32 и 33 с МГ, газоперекачивающими агрегатами компрессорной станции, например ЛКС, и потребителями товарного природного газа (населенные пункты, промышленные предприятия, ТЭЦ и др.).
Описанная принципиальная схема реализации предлагаемого способа функционирует следующим образом.
2
6
Добытый на эксплуатируемом месторождении 1 гелийсодержащий природный газ по эксплуатационным скважинам 2 и газопромысловым трубопроводам 3 поступает на установку комплексной подготовки газа 4, где его очищают от воды, механических примесей и подают по газопроводу 6 на дожимную компрессорную станцию 5. Далее гелийсодержащий природный газ из дожимной компрессорной станции 5 по газопроводу 8 и магистральному газопроводу 10, с помощью головной и линейной компрессорных станций 7 и 11 поступает на газоперерабатывающий завод 9, где на технологических установках по производству гелиевого концентрата из гелийсодержащего природного газа получают гелиевый концентрат и очищенный товарный природный газ (ТПГ). На указанных технологических установках при применении, например, низкотемпературных технологий, наряду с гелиевым концентратом также получают углеводороды С-С (например, сжиженные углеводородные газы: этан, пропан, бутан и другие компоненты). Далее полученный гелиевый концентрат подают на расположенное на газоперерабатывающем заводе 9 распределительно-регулирующее устройство 15, из которого одна часть потока гелиевого концентрата по газопроводу 16 поступает в нагнетательные скважины 18 хранилища 13 гелиевого концентрата или по газопроводу 17 - обратно в эксплуатируемое месторождение 1 в случае переполненности хранилища 13, а другая часть гелиевого концентрата поступает по газопроводу 19 на гелиевый завод 20, в котором на установках жидкого и газообразного гелия из гелиевого концентрата производят соответственно чистый (ЧГ) жидкий и газообразный гелий (ЖГ, ГГ). Жидкий гелий распределяют в передвижной контейнер 25 и поставляют потребителям. Часть же газообразного гелия частично направляют на хранение в оперативное гелиехранилище 23 для компенсации неравномерности подачи и обеспечения спроса на гелий, а оставшуюся часть распределяют в передвижные контейнеры 24 и поставляют потребителям.
2
6
Очищенный на газоперерабатывающем заводе 9 товарный природный газ подают по трубопроводу 26 потребителям, а полученные углеводороды С-С (например, сжиженные углеводородные газы) направляют в газохимический комплекс 28 для производства газохимических продуктов и дальнейшей поставки их потребителям.
Для снижения возможных потерь гелиевого концентрата, например, при разрыве газопровода 16, на последнем устанавливают запорно-предохранительные устройства 21, управление которыми осуществляют, например, с компрессорных станций 7 и 11 магистрального газопровода 10.
Помимо газоперерабатывающего завода 9, для получения товарного природного газа и использования его также в качестве топливного газа на компрессорных станциях, гелийсодержащий природный газ по трубопроводу 30 подают на технологические установки 29, например, мембранного типа, с помощью которых выделяют гелиевый концентрат и возвращают его по трубопроводу 32 в магистральный газопровод 10, а очищенный товарный природный газ по трубопроводу 31 подают к газоперекачивающим агрегатам, например, линейной компрессорной станции 11 и/или по трубопроводу 33 направляют к промежуточным потребителям.
Преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем:
- возможность разделения и гибкого управления потоками производимого гелиевого концентрата путем регулирования объемов гелиевого концентрата, поставляемого в гелиехранилище и к потребителям, в зависимости от спроса на гелий, а также использования газопровода или газгольдеров в качестве оперативного гелиехранилища газообразного гелия при колебаниях текущего спроса на гелий;
- обеспечение раздельного и независимого транспорта товарного природного газа и произведенного гелиевого концентрата и гелия на производственные объекты (ХГГ, ТУ, ГПЗ, РУ, ГХК) и к конечным потребителям;
- обеспечение очищенным товарным природным газом всех промежуточных потребителей по всему маршруту транспортировки.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет повысить эффективность транспортировки гелия потребителям за счет совершенствования технологии в направлении обеспечения раздельного транспорта природного газа и гелиевого концентрата, разделения и регулирования потоков гелиевого концентрата, направляемых в гелиехранилище и к потребителю, а также избежать трудностей при реализации сжиженных углеводородных газов, получаемых при производстве гелиевого концентрата, за счет обеспечения их регазификации и последующей транспортировки по газопроводу на газохимический комплекс.