Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов (стр. 1 )

, ,

,

ПРОМЫСЛОВАЯ  ПОДГОТОВКА

И  ПЕРЕРАБОТКА  ГАЗОКОНДЕНСАТОВ

Министерство  образования  Российской  Федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

, ,

ПРОМЫСЛОВАЯ  ПОДГОТОВКА

И  ПЕРЕРАБОТКА  ГАЗОКОНДЕНСАТОВ

Учебное пособие

для студентов специальности 250400

«Химическая технология природных энергоносителей

и углеродных материалов»

Тюмень 1999

УДК 665.632.013

, , Промысловая подготовка и переработка газоконденсатов: Учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - 80 с.

Приведены сведения о действующих в Тюменской области предприятиях переработки газового конденсата и перспективах их развития; изложены основные положения методологии решения технических и технологических задач при проектировании новых, модернизации и реконструкции действующих перерабатывающих установок и предприятий; описаны современные инженерные и аналитические средства разработки технических решений. Предназначены студентам старших курсов для их подготовки к работе на перерабатывающих предприятиях (преимущественно на предприятиях в Тюменской области).

Рецензенты: , доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой нефтехимического синтеза Тюменского нефтегазового университета; , кандидат технических наук, заместитель генерального директора института ТюменНИИГипрогаз .

ISBN 5-88465-124-4

© Тюменский государственный нефтегазовый университет,  1999

ВВЕДЕНИЕ

Переработка природного газового конденсата является относительно новым направлением по сравнению с переработкой нефти. О добыче и переработке газового конденсата в США заговорили лишь в 30-х, а в СССР - в 40-х годах 20-го века. В 1955г. в СССР (в Азербайджане) было открыто первое газоконденсатное месторождение - Карадагское. Вскоре после этого был открыт еще ряд газоконденсатных месторождений в Азербайджане, Краснодарском и Ставропольском краях. Первая установка по переработке газового конденсата была введена в 1960 году на Шебелинском газоперерабатывающем заводе (ГПЗ). В Тюменской области добыча и переработка газового конденсата ведется с 1985 года на Уренгойском месторождении. В настоящее время Север Тюменской области является крупнейшим Российским и мировым регионом по объемам добычи и переработки газового конденсата.

Инженер химик-технолог по переработке газа, газового конденсата и нефти (при работе по специальности) может выполнять работу по двум основным направлениям: проектирование и строительство технологических установок и вспомогательных объектов предприятий промысловой обработки и переработки углеводородного сырья; эксплуатация вышеперечисленных установок. Первое направление включает следующие виды работ: исследование составов и основных физико-химических характеристик сырья, определение потенциальных продуктов переработки; разработка технологии проектируемой установки, подготовка исходных данных для проектирования; разработка проектной документации и авторский надзор за реализацией проекта; надзор за строительством объекта и прием его в эксплуатацию со стороны предприятия-заказчика (эту работу выполняют  инженеры, которые впоследствии занимаются эксплуатацией построенной установки). Специализацию второго направления можно описать следующим образом: оперативный контроль и управление технологическими процессами; аналитический контроль качества сырья и продукции; контроль за состоянием оборудования, разработка профилактических и противоаварийных мероприятий, проведение ремонтов и реконструкции; анализ состояния технологии, разработка технических решений по ее оптимизации и модернизации; разработка проектной и конструкторской документации по модернизации оборудования и схем установок.

С точки зрения технико-экономической эффективности функционирования производств ключевыми являются работы по исследованию составов и свойств сырья и продукции, разработке технологии для проектирования, анализу состояния технологии и разработке решений по ее оптимизации и модернизации. Реализация результатов этих работ, как правило, выполняемых в научно-исследовательских институтах и инженерных центрах предприятий, при относительно небольших затратах может принести как гигантские прибыли, так и огромные убытки. Поэтому перечисленные работы требуют высочайшей квалификации и ответственности исполнителей.

За последние годы в результате бурного развития компьютерной техники и программного обеспечения появились мощнейшие средства, позволившие при их квалифицированном применении произвести настоящую революцию в работе исследователей и инженеров. Благодаря комплектации химико-аналитического оборудования компьютерами и специальными программными приложениями созданы значительно усовершенствованные полуавтоматические и автоматические анализаторы состава и физико-химических свойств углеводородных продуктов, которые позволяют не только просматривать, записывать и накапливать результаты исследований, но и производить их необходимую обработку. На смену весьма тяжеловесным программам расчета отдельных процессов и аппаратов пришли так называемые системы технологического моделирования. Это электронные конструкторы, с помощью которых инженер может на экране монитора “собрать” технологическую схему любой установки, задать необходимые исходные данные и выполнить серию многовариантных расчетов технологических режимов, материальных балансов, составов и основных свойств сырья и продуктов. Лучшие системы технологического моделирования позволяют также создавать контуры автоматического регулирования технологических параметров, выполнять серии аналитических расчетов для изучения влияния технологических параметров на выбранные показатели процесса и даже решать задачи оптимизации. Кроме этого, некоторые системы позволяют собирать схемы не только установок, но и цехов, заводов и даже комплексов предприятий (хотя и с некоторым ущербом для детализации расчетов и усложнением их выполнения).

Таким образом, применение перечисленного оборудования и программных средств позволяет резко увеличить производительность труда исследователей и инженеров и качество получаемых результатов. Однако следует подчеркнуть, что для повышения качества выполнения работ одного наличия современного аналитического оборудования и программных средств далеко недостаточно - необходим иной подход к проведению исследований, обработке их результатов и к выполнению технологических расчетов (на основе моделирования процессов и схем). До настоящего времени принцип производства аналитических и проектных работ практически не изменился, в результате чего революции качества пока не произошло.

В настоящем пособии излагается новая методология применения современных аналитических и программных средств при выполнении исследовательских работ и моделировании схем подготовки и переработки углеводородного сырья для разработки технических решений по проектированию новых и модернизации действующих производств, оптимизации комплексных поточных схем и т. п.

1. ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

За рубежом масштабное изучение газоконденсатных залежей началось в 30-х годах 20-го века. До этого времени термин «газовый конденсат» был известен лишь узкому кругу ведущих специалистов нефтяной и газовой промышленности. По мере открытия и освоения газовых месторождений и развития глубокого бурения специалисты столкнулись с месторождениями, очень богатыми газом, причем в отличие от чисто газовых месторождений продукция содержала значительный процент тяжелых углеводородов. Таким образом были обнаружены месторождения особого типа, названные впоследствии газоконденсатными. Вначале в США эти месторождения эксплуатировались как чисто газовые с использованием газа в качестве топлива и рабочего агента при вторичной эксплуатации. В тех случаях, когда месторождение находилось вдали от газовых месторождений и промышленных центров (т. е. газ не имел промышленного применения), такие месторождения консервировали. В других случаях, когда газовые фонтаны сопровождались конденсацией некоторого количества «моторного топлива» в сепараторах, а газ не мог иметь промышленного применения, предприниматели мирились с выпуском большого количества газа в атмосферу в погоне за конденсатом - готовым моторным топливом.

Выпадения конденсата в сепараторах при снижении давления находило различное толкование. Одни объясняли это резким снижением температуры. Другие считали, что газоконденсатные месторождения представляют собой слабо насыщенные нефтяные месторождения особого сорта «белой» (лёгкой) нефти. При эксплуатации подобных месторождений в отдельных случаях приходилось сталкиваться с такими непонятными явлениями, как увеличение содержания бензина в газе при повышении давления и уменьшение - при снижении давления. Таким же аномальным казалось и обогащение газовой фазы более тяжелыми углеводородами. Подобного рода явления побудили исследователей заняться изучением поведения газовых смесей в условиях пласта. В 1936 году впервые были опубликованы работы об изучении явлений ретроградной конденсации в газоконденсатных пластах. По результатам этих работ начали создаваться технологии разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений с целью более рационального использования природных ресурсов, поскольку стало очевидным, что эксплуатация газоконденсатных месторождений как чисто газовых приводит к безвозвратной потере значительного количества весьма ценного топлива. В 1936 году В. Воугеном для увеличения извлечения конденсата при разработке газоконденсатных залежей был предложен сайклинг-процесс, суть которого заключалась в обратной закачке в пласт осушенного газа. Эта технология нашла широкое применение в США и Канаде, а затем и во всем мире. Она успешно применяется и до настоящего времени.

Несмотря на то, что особенности разработки и эксплуатации газоконденсатных месторождений США широко освещались в американской специальной литературе, в нашей стране этой проблеме не уделялось должного внимания вплоть до 40-х годов. Первой в нашей стране книгой, освещающей опыт США по эксплуатации газоконденсатных месторождений, была монография «Теория и практика эксплуатации газоконденсатных месторождений», изданная в Баку в 1944 году [1]. Она знакомила инженерно - технических работников нефтегазовой промышленности с особенностями эксплуатации газоконденсатных месторождений США. Одновременно автор предполагал наличие газоконденсатных месторождений в СССР. Начавшаяся в 1939 году война с Финляндией и в 1941 с фашисткой Германией помешала поиску и открытию новых месторождений, и только в начале 1955 года было открыто первое в стране газоконденсатное месторождение Карадаг. В 1956 году был вскрыт VIII-ой горизонт этого же месторождения, который также оказался газоконденсатным. Это было неожиданное для Азербайджана и страны открытие, т. к. тогда не было опыта освоения и эксплуатации подобных месторождений. Содержание конденсата в Карадагском газе составляло от 208 до 240 г/м3.