Введение
Развитие газовой промышленности РФ на современном международном уровне предъявляет высокие требования к проектированию новых и модернизации существующих систем промыслового сбора и переработки природного газа и газового конденсата с учетом их долговременной эксплуатации. По прогнозам экспертов, развитие мировой экономики в ближайшие десятилетия будет осуществлять стремительным спросом на энергоносители, ростом потребления энергии и продукцию, получаемую из углеводородного сырья (природного газа, нефти, газового конденсата).
Наряду с этим также возрастут технологические и экологические требования к производству и эффективному использованию энергоносителей в различных отраслях экономики. В этом направлении природный газ и газовый конденсат, как источники энергии и сырья для производства топлив и различных продуктов нефтехимии, занимают ведущее положение. В настоящее время и в перспективе развитие газовой отрасли РФ связано с освоением гигантских месторождений Севера, Арктики и Восточной Сибири, и в этом направлении значительную актуальность приобретает создание эффективных технологических процессов систем промыслового сбора и переработки природного газа на температурном уровне до минус 60 – минус 80°С и ниже для более полного извлечения углеводородов С5+В, пропан-бутановой фракции и этана из природного газа, получения сжиженного природного газа, транспорта продукции скважин, особенно газового конденсата, в газожидкостном состоянии, низкоэнергетические процессы глубокой осушки природного газа и др.
Основные понятия о промысловом сборе и переработке газа и конденсата
Современные газовые предприятия (ГП) осуществляют сбор и переработку продукции скважин к последующему транспорту на установках комплексной подготовки газа (УКПГ) и пунктах подготовки газа (ППГ), в состав которых входят: система сбора скважинной продукции, дожимные компрессорные станции (ДКС), аппараты воздушного охлаждения (АВО) и другое вспомогательное технологическое оборудование (теплообменные аппараты, печи, факелы и др.), а также технологические процессы промысловой переработки природного газа и газового конденсата к межпромысловому и дальнему транспорту.
Продукцию скважин газовых и газоконденсатных месторождений к последующему транспорту осуществляют, в зависимости от ее состава, с применением таких следующих основных технологических процессов, как: сепарация, абсорбционная и адсорбционная осушка и очистка газа, стабилизация углеводородного конденсата, низкотемпературные процессы сепарации и абсорбционной и адсорбционной осушки и очистки газа, разделения газов, ректификация водометанольного раствора (регенерация метанола) и др.
Показатели качества продукции газовой промышленности определяются международными стандартами (ISO), соответствующими общероссийскими стандартами (ГОСТ), отраслевыми стандартами (ОСТ, СТО), техническими условиями (ТУ) и стандартами нефтегазоперерабатывающих предприятий (СТП), которые периодически пересматриваются. Качественные показатели природных газов, поступающие в магистральные газопроводы, транспортируемые по ним и поставляемые потребителям, определяют технические условия СТО Газпром 089-2010. Также существуют технические требования к качеству стабильного газового конденсата по ГОСТ Р 54389-2011 и сжиженным газам по ГОСТ Р 52087-2003.
Назначение системы сбора газа
Система сбора продукции скважин газовых и газоконденсатных месторождений предназначена для трубопроводного транспорта природного газа и газового конденсата до промысловых технологических установок для их последующей переработки в соответствии с действующими нормативными документами.
Сбор продукции газовых и газоконденсатных скважин (т.е. сырого газа и выпавших в стволе скважин, шлейфах и коллекторах нестабильного газового конденсата, пластовой и конденсационной воды, также возможно, с примесями нефти; ингибиторов коррозии, соле- и гидратоотложения, введенных при необходимости в ствол скважины или в шлейф, коллектор) – это технологический процесс внутрипромысловой транспортировки сырого газа от скважин или кустов скважин до установок промысловой переработки природного газа и газового конденсата к межпромысловому и дальнему транспорту.
Под системой сбора продукции газовых и газоконденсатных скважин в общем случае понимается:
- разветвленная сеть внутрипромысловых трубопроводов, соединяющих скважины и кусты с установками промысловой переработки природного газа и газового конденсата;
- системы и устройства, обеспечивающие надежное функционирование этой сети трубопроводов:
- системы распределения и ввода ингибиторов коррозии, солеотложения и гидратообразования;
- системы периодической очистки полостей трубопроводов от жидкой и твердой фаз;
- устьевые и путевые подогреватели;
- установки предварительной сепарации газа, расположенные на скважинах и кустах;
системы контрольно-измерительных приборов (КИП), включая измерение температуры, давления, дебита скважин, температуры вдоль шлейфа и др.
Понятия и определения системы сбора газа
Внутрипромысловые газопроводы обычно подразделяют на шлейфы и газосборные коллекторы, различающиеся диаметром труб. Обычно принято считать, что шлейфы − это газопроводы, начинающиеся с устья скважин и закачивающиеся врезкой в газосборные коллекторы или на входе в УКПГ в месте регулирования давления и распределения потоков (такая система называется «гребенкой» либо пунктом, зданием переключающей арматуры и т.п.).
Шлейфы обычно имеют более малый диаметр, чем их коллектор, в пределах от 150 мм и более со среднем диаметром до 325 мм и реже до – 500 мм. Потоки продукции скважин газовых и газоконденсатных месторождений с нескольких шлейфов могут объединяться в газопровод, который называют газосборным коллектором.
Обычно газосборными коллекторами являются трубопроводы диаметром 325, 426 и 500 мм, ведущие к установкам промысловой обработки сырого газа в УКПГ. Однако необходимо заметить, что данная терминология не всегда выдерживается и часто коллектор с куста скважин называют шлейфом, а шлейфы с куста скважин достаточно большого диаметра часто называют газосборными коллекторам.
Характеристика систем сбора продукции скважин газовых и газоконденсатных месторождений
Современное состояние системы сбора непосредственно обусловлено историческими этапами развития отечественной газовой промышленности. Так, в период становления газовой промышленности России (30-50-е годы ХХ столетия) в разработку и эксплуатацию вводились только мелкие и средние газовые месторождения, расположенные, в основном, в европейской части России (Саратовская, Куйбышевская, Оренбургская области, а также позже Ухтинский район Республики Коми).
В этот период были разработаны и реализованы на практике индивидуальные схемы сбора и подготовки газа. В таких схемах сбора для каждой или нескольких близлежащих скважин проектировался и эксплуатировался свой компактный комплекс технологического оборудования по подготовке газа (сепараторы, конденсатосборники и т.д.).
Данный комплекс обеспечивал первичную сепарацию продукции скважин от механических примесей и пластовой воды (выделявшийся при этом в незначительном количестве углеводородный конденсат практически не использовался и, в основном, сжигался на факельных установках).
Общая характеристика системы промысловой переработки продукции скважин газовых и газоконденсатных месторождений
Продукцию скважин газовых и газоконденсатных месторождений готовят к последующему транспорту с применением таких основных технологических процессов, как: сепарация, абсорбционная и адсорбционная осушка и очистка газа, стабилизация углеводородного конденсата, низкотемпературные процессы сепарации, абсорбционной и адсорбционной осушки и очистки газа, разделения газов, ректификация водометанольного раствора и др.
Выбор технологии переработки зависит от ряда факторов:
- назначения, углеводородного, фазового и фракционного состава скважинной продукции (состава газа и углеводородного конденсата; содержания воды в виде паров и капельной влаги – пластовой воды;
- содержания в газе не углеводородных компонентов, таких как сероводород и углекислота);
- климатических и гидрогеологических условий в районе добычи и транспортирования газа и газового конденсата по межпромысловым и магистральным газопроводам и конденсатопроводам;
- запасов газа на месторождении, его давления и температуры на устье скважины, наличия спутниковых месторождений;
- технических требований на поставку газа и газового конденсата и ряда других факторов.
Основные процессы, применяемые при подготовке и переработке продукции скважин газовых и газоконденсатных месторождений, можно подразделить на следующие классы: - массообменные (диффузионные); - гидромеханические (гидродинамические); - механические; - тепловые; - химические.
