Аннотация. Статья посвящена утилизации энергии сбрасываемого газа ,образующегося при исследовании газовой скважины. Мобильные блочные сепарационные установки для исследования скважин разработаны и изготовлены в пилотном варианте для проведения тестовых исследований скважин и наработки опыта в целях совершенствования конструкции.
Предлагается оснащать установки электростанциями,в целях получения электроэнергии получаемой утилизацией от сжигания природного газа и вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) во время проведения исследований. В статье подробно освещены вопросы использования автономных источников электроэнергии, которые действуют от текущего по трубе природного газа. Многие решения выглядят оригинально и могут быть оформлены в соответствии с технической новизной.
Ключевые слова: Микротурбина, автономные источники электроэнергии, асинхронный генератор, шестеренный пневмодвигатель,детандер .
Мамедов Александр Нусратович , главный специалист компании,
г .Ташкент тел. Моб. +998946351672,
e-mail: mamedov_46@mail.ru,.
Добыча природного газа происходит, как правило, в необжитых районах, без развитой сети электрических коммуникаций, дорог и т.п. Объекты добычи, промысловой подготовки газа и транспортировка газа требует создания новых сетей электроснабжения в районе разработки месторождения. Как правило, это наиболее дорогостоящая составляющая проекта освоения месторождения.
На фоне развития добывающих предприятий, постоянного роста добычи углеводородов происходит, также, постоянное расширение географии газификации регионов.
Эти обстоятельства заставляют искать новые,альтернативные способы получения электрической энергии.
Итак, существует метод исследования газовой скважины, включающий оборудование устья скважины блоком сепаратора, устройством для измерения расхода газа и выкидной линией для факела.Производится замер давления и температуры газа на установленном устройстве и определение дебита скважины на основании проведённых замеров и конструктивных характеристик устройства.
В процессе исследования скважин по известному способу газ после ДИНКТа (диафрагменного измерителя критического течения - расходомера газа)направляется на факельную линию и сжигается. При этом блок сепаратора дополнительно оборудуют электростанцией, вырабатывающей электроэнергию , причём при исследовании высокодебитных скважин электростанцию устанавливают между устройством для измерения расхода газа и факельной линией, а при исследовании малодебитных скважин электростанцию устанавливают перед устройством для измерения расхода газа, а дебит скважины определяют с учётом расхода воздуха, идущего на сжигание газа.замерным устройством позволяет использовать описываемый способ при минимальном устьевом давлении (без учета перепада давления на сепараторе) 0,5 МПа.
Вырабатываемая электроэнергия либо транспортируется для местных нужд, либо используется для зарядки аккумуляторов, которые могут применяться в любых известных целях или в устройствах, специально разработанных для предлагаемого способа использования аккумуляторов. Если устанавливаемая электростанция по своим конструктивным характеристикам не может использовать весь добываемый газ, излишки газа направляются на факел.Это предложение оформлено в виде заявки на изобретение. Заявка подана учреждением Российской академии наук «Институт проблем нефти и газа РАН». Заявка удовлетворена2013-06-10 и на неё получен патент RU2484245C1 - Способ исследования газовой скважины. В качестве электростанций могут быть использованы, например, агрегаты известной производственной компании «РЫБИНСККОМПЛЕКС» марки АГП-350.
Далее, о дополнении к указанному предложению.Часть энергии вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), которой обладает природный газ под давлением,при проведении исследований не использована. В тоже время за счет перепада давления можно получить работу и выработку электроэнергии. Поэтому предлагается эту энергию во-первых использовать для создания условий более глубокого сепарирования исследуемой газовой смеси,во вторых установить дополнительную электростанцию - микротурбину ТурбоСфера. Микротурбина ТурбоСфера – энергосберегающая установка для утилизации энергии избыточного давления природного газа и тепловой энергии с последующим превращением в электрическую энергию. Она позволяет использовать низкопотенциальные энергоресурсы, такие как энергию избыточного давления и тепловые отходы для выработки электроэнергии, при этом работая без потребления топлива, а лишь используя часть энергии сжатого природного газа.
Блок сепаратора дополнительно оборудуют электростанцией микротурбина ТурбоСфера, вырабатывающей электроэнергию при использовании перепада давления газа,имеющего место при процессе исследования добываемого газа. Ее устанавливают (см.схему) перед низкотемпературным сепаратором вместо штуцера регулирующего.
Рабочее тело в процессе расширения охлаждается на некоторую температуру.Мы получаем не только пониженное давление,более глубокое охлаждение газа, что позволяет успешно работать сепаратору,но и вырабатывать дополнительную электроэнергию. Величина электроэнергии ВЭР сопоставимая вырабатываемой при сжигании газа того же объёма.
Для более полного представления об устройствах рассмотрим подробнее агрегаты электростанций ТурбоСфера и АГП-350 ,а также действующую замерную установку.
Любопытный экземпляр электростанции создали инженеры из Белоруссии - микротурбину ТурбоСфера.
Электрическая мощность агрегата составляет от нескольких кВт до 500 кВт и выше, зависит от условий эксплуатации. Входное давление 0,3–5,5 МПа, расход газа протекающего через турбину от 500 куб. м/час.
Конструкция и принцип работы:
ПРИМЕНЕНИЕ:
преобразование энергии избыточного давления природного газа в электроэнергию вместо теряемой энергии при дросселировании ;
преобразование энергии избыточного давления водяного пара в электроэнергию вместо теряемой энергии при дросселировании пара в котельных;
выработка электроэнергии в низкокипящих паротурбинных установках при утилизации сбросного низкотемпературного тепла;
выработка электроэнергии в газотурбинных установках на органическом топливе;
выработка электрической и тепловой энергии в турбинных установках, работающих по бинарному газопаровому циклу (парогазовая установка, ПГУ);
применение в аппаратах наддува дизельных двигателей;
выработка холода и сжижение газов;
применение в качестве приводов вентиляторов, дымососов и т.д.
Принцип работы замерной установки:
Мобильные комплексы используются в качестве замерных установок для замера продукции скважин при добычи и при их гидродинамических исследованиях.
В состав установки входят сепараторы, ёмкость для сбора конденсата, расходомер газа, необходимая запорная и регулирующая арматура.
Конструкция мобильного комплекса блочная, комплектная, на общей раме, способной выдержать наибольшие нагрузки, возникающие при погрузочно - разгрузочных операциях. Габариты, масса блока в пределах установленных норм транспортировки оборудования транспортными средствами. Весь процесс автоматизирован, сепарирование, сбор и сброс конденсата, замер газа, конденсата, параметры контролируются и фиксируются в памяти компьютера.
Установка транспортируется к месту добычи автотранспортом,подключается к скважине, к соответствующим трубопроводам. Установка оборудуется боксом – операторной с помещениями для дежурного персонала. Вся операция размещения установки на площадке добычи занимает не более одних суток ,при этом достаточно только спланировать грунт под раму установки.
Обладая автономным источником электроэнергии установка способна круглосуточно эксплуатироваться в автоматическом режиме без подключения к электрическим коммуникациям. Электроэнергия используется для питания автоматики, привода автоматических клапанов, обогрева в холодное время года, освещения.
Газопоршневая электростанция — АГП–315
Основные технические характеристики российской газопоршневой электростанции — установки АГП–315
Основные технические характеристики российской газопоршневой электростанции — установки АГП–315
Номинальная мощность (длительная), кВт/кВА 315/394
Максимальная часовая мощность, кВт/кВА 346/471
Род тока переменный трехфазный
Номинальное напряжение, В 400
Номинальная частота, Гц 50
Частота вращения вала двигателя, мин–1 1500
Минимальное давление газа, атм. 0,03
Удельный расход топлива при номинальной мощности, м³/ч 110,2
Выделяющаяся при сгорании топлива в газовом двигателе энергия способствует механическому вращению вала, его работа необходима для выработки электрической энергии электрогенератором. Газопоршневой двигатель представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который в качестве топлива использует газ и работает по циклу Отто. В качестве топлива газовые двигатели могут использовать природный газ, газы с небольшим содержанием метана и низкой степенью детонации – бутан, пропан, факельный газ. Электростанции на базе поршневых агрегатов, как правило, на усмотрение потребителя осуществляют комплектацию установки либо низковольтным, либо высоковольтным генератором (6,3 - 10,5 кВ). Электричество с таким напряжением можно уже передавать без потерь на расстояние в несколько километров. В случае использования газопоршневых агрегатов потребителю можно полностью уйти от внешнего электроснабжения, но только при обдуманном и взвешенном подходе. Поршневые установки так же можно применять и в качестве резервных или аварийных источников электроэнергии.
Выводы.
При использовании описываемого способа исследования газовой скважины, кроме информации о газовой залежи, имеется возможность получить значительные объёмы электроэнергии, решая при этом вопросы рационального недропользования и энергопотребления.При конструктивном оформлении, в соответствии с техническим заданием заказчика, внедрении описанных предложений, возможны изменения технических решений, не отражающие основную сущность.Изменения лишь направлены на отказ от закупок основных узлов,упрощение и удешевление изготовления на основе уже существующих наработок и др. Мы обязаны рассказать, показать, выполнить необходимую проектную и конструкторскую документацию, которая позволит понять, что на сегодняшний день есть все предпосылки, включая экономические, оперативно решить любые задачи связанные с утилизацией энергии сжатого природного газа.