Подготовка газа и конденсата к транспорту.

На природный газ показатели качества определяются отраслевыми стандартами ОСТ 51.40-93 в зависимости от климатической зоны: точка росы по влаге и тяжелым углеводородам (°С); содержание мех примесей (г/100м³); содержание сероводорода (г/100м³); содержание кислорода (% от массы); содержание меркаптановой серы (г/100м³).

На газоконденсатных месторождениях подготовка продукции включает в себя технологический процесс, сбор, первичную обработку, замеры дебета скважин, контроль и поддержание заданных технологических режимов, очистку продукции от механических примесей, разделение газа и конденсата и подготовку газа и конденсата к магистральному транспорту.

Способы подготовки газа по уровню подготовки, по сложности технологического процесса разнообразны. Выбор метода подготовки газа, а следовательно и технологической схемы установки зависит от следующих параметров и условий:

1. фракционного состава газа и наличия в нем конденсата;

2. содержания воды в газе;

3. содержания в газе H₂S, СО₂ и органических кислот;

4. температуры и давления газа в пластовых условиях и на устье скважины;

5. климатических и почвенных условий месторождения и трассы трубопровода.

На газоконденсатных месторождениях применяют три основных способа подготовки:

1. низкотемпературная сепарация;

2. сорбционные способы;

3. их комбинирование.

На газовых месторождениях практически не содержащих конденсата, где подготовка газа заключается в его осушке для предупреждения гидратообразования, применяют сорбционные способы (абсорбционные, адсорбционные). Температура точки росы достигает при этом –25 ⁰С.

На газоконденсатных месторождениях с содержанием конденсата j_к ≤ 100 см³/м³ применяется НТС основанная на получении температуры газа ниже 0 ⁰С за счет прохождения его через дроссель. В результате гидраты выпадают в сепараторе.

Для газоконденсатных месторождений с j_к> 100 см³/м³ используется комбинированный способ подготовки (абсорбционный + НТС).

Низкотемпературная сепарация.

В сепаратор предварительно поступает предварительно охлажденная продукция газовых скважин. После снижения давления в сепараторе влага, находящаяся в газе, образует гидраты с углеводородами и выпадает и также отделяется конденсат. Сухой газ поступает в трубопровод. При содержании в подготавливаемом газе значительного количества тяжелых углеводородов, происходит разделение продукции скважин на метан и конденсат. Эффективным условием использования НТС является величина начального давления.

Процесс НТС осуществляется обычно при температуре ниже –5 ⁰С. Можно осуществить процессы в двух вариантах:

1. с использованием энергии природного газа, с получением холода за счет его собственного расширения;

2. получение низких температур за счет использования холодильных машин.

При уменьшении температуры газа, поступающего на установку НТС, гидраты выпадают в сепараторе. Реализация процессов может быть обеспечена при следующих условиях:

1) Охлаждение за счет расширения потока без ингибиторов гидратообразования (без внешнего обогрева и с внешним обогревом);

2) Охлаждение с вводом ингибитора (без стабилизации и с ней);

3) Охлаждение потока газа перед сепаратором в абсорбционных и холодильных машинах.

Сорбционные процессы основаны на поглощении влаги твердыми или жидкими веществами.

Адсорбция – это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя.

На поверхности веществ имеются несбалансированные силы, которые обусловлены неполным насыщением валентных связей поверхностных атомов. Такие поверхности, которые являются поверхностями твердых веществ, взаимодействуют с прилегающими фазами. Сущность адсорбции состоит в концентрации вещества на поверхности или объеме микропор твердого тела. Размеры пор соизмеримы с размерами молекул адсорбционного вещества. В результате под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия происходит концентрация вещества. Увеличение концентрации поглощаемого вещества происходит додостижении состояния равновесия.

Адсорбенты должны обладать следующими свойствами: иметь большую адсорбционную емкость, высокую механическую прочность, обладать способностью к регенерации и стабильностью адсорбционных слоев при регенерации. По свои свойствам для осушки газа наиболее пригодны активированный уголь, силикагель, цеолиты.

Адсорбционные процессы применяются в тех случаях, для осушки газа, когда требуется глубокое охлаждение газа для извлечения влаги. Преимущества: отсутствие предварительной осушки газа, т.к. на ряду с углеводородами адсорбенты поглощают и воду.

Процесс реализуется на коротко-цикловых установках. Газ поступает в сепаратор, где отделяется от капельной жидкости и на выходе из сепартора разделяется на два потока. Один поток (80% от всего кол-ва) направляется в один сепаратор, где от него отделяется вода, пропан-бутановая фракция и тяжелые углеводороды, второй является газ десорбции проходит печь, нагревается, отправляется в другой адсорбер для регенерации адсорбента. Оттуда насыщенный газ направляется к сепаратору для разделения, отделившийся газ на установку осушки. Осушенный газ через теплообменник в магистральный газопровод. Таким образом, процесс состоит из двух циклов адсорбции и десорбции.

Абсорбция – это избирательный процесс поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами. В этом процессе происходит поглощение вещества и переход веществ из газовой или паровой среды в жидкую. Переход вещества из жидкой среды в паровую или газовую называется десорбцией. Оба процесса выполняются в одном производственном процессе.

Абсорбент, поглотивший пар или газ называется насыщенным или отработанным, а освободившийся от целевых компонентов – регенерированным.

Абсорбенты, применяемые для осушки природного газа, должны обладать высокой растворимостью с водой, простотой и стабильностью при регенерации, относительно низкой вязкостью и упругостью паров при температуре контакта, низкой коррозионной способностью, незначительной растворяющей способностью по отношению к газам и жидким углеводородам, а так же не должен образовывать эмульсии и пены. Наиболее распространенные абсорбенты ЭГ, ДЭГ, ТЭГ.

Абсорбция осуществляется обычно в тарельчатых аппаратах, в которых газ направляется сверху. Разделение воды и гликоля происходит за счет значительной разности температур кипения. Двигаясь навстречу гликолю газ отдает пары воды и осушенный поступает в магистральный газопровод, проходя фильтр для улавливания абсорбера. Из нижней части установки насыщенный абсорбент поступает в емкость выветривания, где он разгазируется, затем он направляется в десорбер, нагревается и происходит испарение воды. Абсорбент подается в верхнюю часть абсорбера, а вода с небольшим кол-вом абсорбера в сепаратор, где, накопившись, сбрасываются или в десорбер.

Установки подготовки конденсата территориально могут находиться на промыслах и входить в комплекс УПГ или в комплекс сооружений ГПЗ.

Условно рассматриваются четыре уровня подготовки конденсата:

1. дегазация конденсата;

2. деметанизация;

3. деэтализация;

4. полная стабилизация конденсата.

Поскольку процессы разделения газа и конденсата, а так же подготовки их к транспорту взаимосвязаны между собой, имеют общее оборудование, то при изменении эксплуатационных характеристик газоконденсатные месторождения с течением времени изменяются и параметры технологического процесса установок подготовки.