Газоперерабатывающий кластер
GAS PROCESSING CLUSTER

Изобретение относится к области рационального использования природных ресурсов и может быть применено в газодобывающей, газоперерабатывающей, газохимической и химической промышленности.
Изобретение предполагает комплексную переработку в регионе добычи низконапорного природного газа давлением не более 22 Атм. и ориентировано на вовлечение в топливный баланс страны неиспользуемых на сегодняшний день источников углеводородного сырья, сравнимых по запасам с уникальными месторождениями и позволяет с максимальной эффективностью объединить в одном газоперерабатывающем комплексе несколько технологий.
Естественный углеводородный низконапорный газ состоит в основном из смеси предельных углеводородов, более 90% которых составляет метан, являющийся ценным химическим сырьем. Известен способ доразработки водоплавающей залежи с запасами низконапорного газа, включающий продолжение ее разработки на основе пробуренных вертикальных добывающих скважин и компримирование газа для подачи его в магистральный газопровод, в пределах зоны установки комплексной подготовки газа - УКПГ, где за счет конусообразования происходит поступление пластовой воды в добывающие вертикальные скважины, осуществляют бурение одной или нескольких горизонтальных скважин для добычи воды из интервалов ниже текущего уровня газоводяного контакта - ГВК и выше его начального уровня, а в периферийных зонах, за пределами зон разбуривания УКПГ, осуществляют бурение одной или нескольких горизонтальных нагнетательных скважин для закачки воды в интервалы ниже текущей отметки ГВК и вытеснения малоподвижного периферийного низконапорного газа в сторону добывающих вертикальных скважин.
(Патент РФ №2594496, МПК Е21В 43/20, опубликовано: 20.08.2016.) Известен способ добычи низконапорного газа Данный способ по пункту 1 предусматривает продолжение разработки залежи газа на основе пробуренных вертикальных скважин и компримирование газа для подачи его в магистральный газопровод. Согласно изобретению применительно к сеноманской залежи газа Западной Сибири увеличивают активность проявления водонапорного бассейна - степень проявления водонапорного режима. На приеме головной компрессорной станции создают такое давление, которое обеспечивает магистральный транспорт газа и такую объемную (3D) динамику подъема газоводяного контакта, при которой существует возможность периодического заблаговременного отсечения, уменьшения обводняющихся интервалов перфорации цементными заливками. Для этого темпы выработки запасов залежи газа регулируют с применением 3D газогидродинамической модели продуктивного пласта. (Патент РФ 2278958, МПК Е21В 43/20, опубликован 27.06.2006,). Известен способ добычи, сбора, подготовки и транспортировки низконапорной газожидкостной смеси при разработке газоконденсатного месторождения, включающий использование добывающих скважин с высокими и низкими устьевыми давлениями, установки подготовки газа с контрольным сепаратором, поглощающей скважины, газосборного коллектора, трубопроводов и перерабатывающего завода, при этом используется подземная емкость, через которую осуществляется эксплуатация добывающей скважины при снижении устьевого давления добывающей скважины ниже минимального внутритрубного давления в газосборном коллекторе, вытеснение жидкой фазы по центральной лифтовой колонне происходит путем создания фронта оттеснения и перемещения границы раздела «газ-конденсат» к подошве подземной емкости за счет направления газожидкостной смеси добывающей скважины с высоким устьевым давлением в пространство между лифтовыми колоннами подземной емкости, контроль завершения этапов вытеснения газового конденсата и воды из подземной емкости осуществляется по изменению устьевого давления в трубном пространстве центральной лифтовой колонны подземной емкости, учет количества вытесненного из подземной емкости газа, газового конденсата и воды осуществляется по расходомерам, установленным соответственно на выходе из подземной емкости, входе на перерабатывающем заводе и устье поглощающей скважины. (Патент РФ 2657910, МПК Е21В 43/20, Е21В 43/34, опубликован 18.06.2018). Перечисленные выше патенты решают проблемы только извлечения и транспортировки, в лучшем случае позволяют усовершенствовать лишь одну конкретную особенность этой сложной как в техническом, так и в экономическом отношении системы.
Известен газохимический кластер, включающий газодобывающее звено, осваивающее куст из нескольких газоконденсатных месторождений, газоперерабатывающее звено, газохимическое звено и газотранспортирующее звено, при этом в газодобывающем звене природный газ извлекают из залежей сеноманского, валанжинского и ачимовского горизонтов, извлеченные природные газы с содержанием этана менее 3-4% объема объединяют в поток товарного топливного газа, поступающий под давлением в коридор магистральных газопроводов газотранспортирующего звена с системой дожимных компрессорных станций, а извлеченные природные газы с содержанием этана более 3-4% объема объединяют в поток этансодержащего углеводородного газа, поступающий на предприятия газоперерабатывающего звена или направляемый под давлением в отдельный газопровод коридора магистральных газопроводов газотранспортирующего звена с системой дожимных компрессорных станций, на предприятиях газоперерабатывающего звена поток этансодержащего углеводородного газа подвергают фракционированию с разделением на метан, этан, пропан или смесь этана и пропана и широкую фракцию легких углеводородов, при этом метан подают на газодобывающее звено для смешения с потоком товарного топливного газа, этан, пропан или смесь этана и пропана и широкую фракцию легких углеводородов направляют под давлением в отдельные газопроводы коридора магистральных газопроводов газотранспортирующего звена с системой дожимных компрессорных станций или используют в качестве сырья на установках пиролиза газохимического звена, где продукты реакции после печей пиролиза подвергают разделению на этилен и пропилен, подаваемые далее в качестве сырья на установки нефтехимического синтеза газохимического звена, а также парафиновые углеводороды, возвращаемые на рециркуляцию в печи пиролиза, или на этилен, пропилен или смесь этилена и пропилена и широкую фракцию легких углеводородов, направляемые под давлением в отдельные газопроводы коридора магистральных газопроводов газотранспортирующего звена с системой дожимных компрессорных станций, дожимные компрессорные станции, обеспечивающие перекачку соответствующих продуктов по газопроводам коридора магистральных газопроводов газотранспортирующего звена, снабжают топливом по дополнительным газопроводам из потока товарного топливного газа, транспортируемого под давлением в коридоре магистральных газопроводов газотранспортирующего звена, обеспечивающего поступление, соответственно, товарного топливного газа, этансодержащего углеводородного газа, этилена и иных видов транспортируемых продуктов внутренним потребителям на всем протяжении коридора магистральных газопроводов, а также сжижение газообразных углеводородных продуктов в целях экспортирования в пунктах перегрузки этих продуктов на железнодорожный или морской транспорт.(Патент РФ №2647301, МПК B01D 53/00, опубликовано: 15.03.2018.)
Известен производственный кластер, включающий, по крайней мере, два газовых и/или газоконденсатных месторождения, установку комплексной подготовки газа (УКПГ) на каждом из месторождений непосредственно или на побережье, предназначенную для разделения добываемой на месторождениях газоконденсатной смеси на природный газ и стабильный конденсат, завод по производству сжиженного природного газа (СПГ), систему магистральных трубопроводов с дожимными перекачивающими станциями, при этом на месторождениях добывают газовые и/или газоконденсатные смеси с разным содержанием кислых примесей и углеводородов С2 и выше: природный газ первого месторождения подают через магистральный трубопровод на завод по производству СПГ с дальнейшей отгрузкой потребителям или на экспорт, а природный газ второго месторождения отправляют потребителям или на экспорт по магистральному трубопроводу, во время падения добычи первого месторождения на завод по производству СПГ подают часть природного газа второго месторождения, обеспечивая соответствие требований, предъявляемых к составу поступающего на завод по производству СПГ природного газа, путем дооборудования УКПГ второго месторождения установкой очистки от кислых примесей и тяжелых углеводородов, углекислый газ сбрасывают в атмосферу и/или закачивают во второе месторождение, сероводород используют для получения элементарной серы, а углеводороды С2 и выше закачивают в природный газ второго месторождения перед его отправкой потребителям и/или на экспорт по магистральному трубопроводу.
(Патент РФ №2685099, МПК B01D 53/00, опубликовано: 16.04.2019.) Недостатком данных изобретений является невозможность вовлечения в промышленное производство невостребованных запасов низконапорного природного газа с пластовым давлением не более 22 Атм, практическая нереализуемость способов добычи при истощении месторождений. Задачей данного изобретения является максимальное использование запасов низконапорного природного газа давлением не более 22 Атм. из выведенных из промышленной эксплуатации скважин и создание безотходного производственного цикла переработки данного газа в регионе добычи.
Данная задача решается за счет того что в газоперерабатывающем кластере, включающем газодобывающий блок, газоподготовительный блок, газотранспортный блок, газоперерабатывающий блок, транспортный блок, газодобывающий, газоподготовительный, газотранспортный, газоперерабатывающий, транспортный блоки входят в основной комплекс, являющийся промышленным центром кластера, газодобывающий блок состоит из выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин с газопроводами-шлейфами, с пластовым давлением низконапорного природного газа не более 22 Атм., с возможностью подачи данного газа посредством остаточного пластового давления через газоподготовительный блок, в газотранспортный блок, представляющий из себя систему магистральных газопроводов, в том числе и сертифицированных на давление ниже магистрального, точка схождения которых расположена на расстоянии не более 500 км. от выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин, газоперерабатывающий блок включает завод синтетических жидких топлив (СЖТ) для производства дизельного топлива, бензина, авиационного керосина; завод для производства азотных удобрений; завод для производства микробного белка гаприна; установки для разделения воздуха на компоненты, а основной комплекс, являющийся промышленным центром кластера, также включает блок готовой продукции, при этом в газоперерабатывающий кластер входит обслуживающий комплекс, включающий обеспечивающий блок, жилой блок, блок безопасности, обслуживающий блок.
Кроме того расположение газоперерабатывающего кластера предполагается вблизи газового месторождения «Медвежье», Надымского района, Ямало-Ненецкого автономного округа, в месте ближайшего схождения магистральных газопроводов со всех выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин. Кроме того транспортный блок включает межпромысловые автомобильные дороги, железнодорожный, автомобильный, авиа и морской транспорт.
Кроме того блок готовой продукции, представляет комплекс по ее хранению и отгрузке.
Кроме того обеспечивающий блок обслуживающего комплекса включает системы энерго-теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения. Кроме того жилой блок обслуживающего комплекса содержит вахтовые жилые комплексы для обслуживающего персонала, входящего в обслуживающий блок.
Кроме того блок безопасности обслуживающего комплекса включает пожарные депо, системы противопожарного водоснабжения, медицинские пункты, контрольно-пропускные пункты, ограждения и системы видеонаблюдения,
Кроме того возможно использование уже имеющихся функциональных составляющих, входящих в газодобывающий блок газоподготовительный блок, газотранспортный блок, транспортный блок, обслуживающий блок, блок безопасности, обеспечивающий блок.
Кроме того входящее в газоперерабатывающий блок производство микробного белка гаприна на основе природного газа обеспечивается теплом, сопровождающем синтез СЖТ и производство азотных удобрений. Изобретение поясняется чертежами.
Фиг. 1 - схема основного комплекса, являющегося промышленным центром газоперерабатывающего кластера.
Фиг. 2 - схема обслуживающего комплекса газоперерабатывающего кластера.
Фиг. 3 - схема газоперерабатывающего кластера.
Газоперерабатывающий кластер содержит основной комплекс 1, являющийся промышленным центром кластера, включающий в себя газодобывающий блок 2, состоящий из выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин с газопроводами-шлейфами, с пластовым давлением низконапорного природного газа не более 22 Атм., с возможностью подачи данного газа посредством остаточного пластового давления в газоподготовительный блок 3, с установками комплексной подготовки газа (УКПГ), включающими сепараторы для очистки газа от механических примесей и капельной влаги и абсорберы для его осушки, газотранспортный блок 4, представляющий из себя систему магистральных газопроводов, в том числе и сертифицированных на давление ниже магистрального, точка схождения которых расположена на расстоянии не более 500 км. от выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин, газоперерабатывающий блок 5, расположенный в точке схождения магистральных трубопроводов газотранспортного блока 4, с входящими в его состав предприятиями: заводом синтетических жидких топлив (СЖТ), обеспечивающем производство дизельного топлива, бензина, авиационного керосина; заводом для производства азотных удобрений; заводом для производства микробного белка гаприна; установками для разделения воздуха на компоненты, а именно на кислород, азот и углекислый газ, при этом кислород необходим для производства СЖТ, азот и углекислый газ - для производства экологически чистых азотных удобрений, в синтезе с природным газом; блок готовой продукции 6, представляющий комплекс по ее хранению; транспортный блок 7, включающий железнодорожный, автомобильный, авиа- и морской транспорт. В газоперерабатывающий кластер входит обслуживающий комплекс 8, включающий обеспечивающий блок 9, с системами энерго-теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения, жилой блок 10, содержащий вахтовые жилые комплексы для обслуживающего персонала как непосредственно проживающем в регионе, так и привлекаемым из других регионов, блок безопасности 11, с входящими в него пожарными депо, системами противопожарного водоснабжения, медицинскими пунктами, контрольно-пропускными пунктами, ограждениями и системами видеонаблюдения, обслуживающий блок 12, с входящим в него персоналом. При этом возможно использовать уже имеющиеся функциональные составляющие, входящие в газодобывающий блок 2, газоподготовительный блок 3, газотранспортный блок 4, транспортный блок 7, обеспечивающий блок 9, жилой блок 10, блок безопасности 11.
Газоперерабатывающий кластер функционирует следующим образом. Природный газ, давлением не более 22 Атм. посредством остаточного пластового давления по газопроводам- шлейфам из выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин газодобывающего блока 2, поступает на установки комплексной подготовки газа (УКПГ) газоподготовительного блока 3, где пройдя через сепараторы очищается от механических примесей и капельной влаги, а затем направляется в абсорберы для осушки.
Далее, по магистральным газопроводам газотранспортного блока 4 подготовленный газ поступает в газоперерабатывающий блок 5, расположенный в точке схождения магистральных трубопроводов, на завод синтетических жидких топлив (СЖТ) на котором из него, с применением синтеза Фишера-Тропша (или подобных синтезов), производится дизельное топливо, бензин и авиационный керосин. Установка по разделению воздуха, входящая в состав газоперерабатывающего блока 5 обеспечивает завод СЖТ необходимым для технологического процесса кислородом. Оставшиеся при разделении азот и углекислый газ направляется на завод по производству экологически чистых минеральных азотных удобрений, при этом синтез СЖТ и производство азотных удобрений сопровождается выделением тепла, необходимого для производства микробного белка гаприна на основе природного газа.
Готовая продукция поступает в комплекс по хранению блока готовой продукции 6, затем в транспортный блок 7 для доставки потребителям:
- автомобильным транспортом, по имеющейся сети автодорог с выходом на федеральные трассы, в том числе и по Северному широтному ходу;
- железнодорожным транспортом;
- водным транспортом, судами различных классов, через порт Сабетта на Северный морской путь;
- авиа транспортом.
Функционирование газоперерабатывающего кластера обеспечивает обслуживающий комплекс 8, в состав которого входят обеспечивающий блок 9, с системами энерго-теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения; жилой блок 10, содержащий вахтовые жилые комплексы для обслуживающего персонала как непосредственно проживающем в регионе, так и привлекаемым из других регионов; блок безопасности 11, с входящими в него пожарными депо, системами противопожарного водоснабжения, медицинскими пунктами, контрольно-пропускными пунктами, ограждениями и системами видеонаблюдения.; обслуживающий блок 12, с входящим в него техническим персоналом.
Расположение газоперерабатывающего кластера предполагается вблизи газового месторождения «Медвежье», Надымского района, Ямало-Ненецкого автономного округа, в месте ближайшего схождения магистральных газопроводов со всех выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин.
По оценке ООО «Газпром добыча Надым», остаточные запасы данного месторождения - порядка 550 млрд. куб. метров низконапорного природного газа с пластовым давлением не более 22 Атм. составляющие 20% от первоначальных, что сопоставимо с запасами крупного газового месторождения. В свою очередь Надымский район имеет готовую производственную, транспортную и социальную инфраструктуры, на которых может базироваться создаваемый кластер.
В связи с тем, что транспортировка низконапорного природного газа с пластовым давлением не более 22 Атм невозможна за пределы региона добычи, его извлечение возможно только при наличии здесь газоперерабатывающих комплексов.
Размещение газоперерабатывающего блока 4 газоперерабатывающего кластера в месте ближайшего схождения магистральных газопроводов, 30% которых сертифицированы на давление ниже магистрального и способны транспортировать только низконапорный природный газ с пластовым давлением газа не более 22 Атм„ со всех выведенных из промышленной эксплуатации бездействующих скважин,, исключает зависимость крупнотоннажного производства от запасов конкретного месторождения. Сочетание предлагаемых производств, при котором отходы одного предприятия являются сырьем для другого предприятия, позволяют получить максимально безотходный производственный комплекс.
Предлагаемая для строительства территория соответствует мировым стандартам по плотности населения для строительства подобных производств и мировым тенденциям размещения перерабатывающих производств рядом с местом добычи полезных ископаемых.
Интенсивное развитие Северного широтного хода, в центре которого находится площадка для строительства кластера, а также развитие Северного морского пути, с вводом в эксплуатацию морского порта Сабетта и железнодорожных путей к нему, позволяет транспортировать готовую продукцию кластера не только российскому потребителю, но и во все страны мира, заинтересованные в данных видах продукции.