Содержание к диссертации
Введение
CLASS 1 Основные особенности разработки Уренгойского месторождения и эксплуатации промысловых объектов 8 CLASS 1.1 Общие принципы рациональной добычи углеводородного сырья 8
1.2 Текущее состояние разработки Уренгойского месторождения 13
1.3 Анализ причинно-следственных связей возникающих при доразработке месторождения и эксплуатации промысла 29
2 Анализ работы подсистемы разработки и эксплуатации газовой залежи Уренгойского месторождения 34
2.1 Основные пути повышения эффективности добычи газа 34
2.2 Способ эксплуатации скважин, вскрывающих слабосцементированные коллектора 38
2.3 Методы повышения эффективности физико-химического воздействия на пласт 47
2.4 Методика обоснования оптимального варианта разработки газоконденсатных залежей 52
2.5 Спектрометрический метод измерения расхода многофазных потоков 57
3 Совершенствование технологических процессов подготовки природного газа,. 67
3.1 Проблемы эксплуатации систем подготовки газа к дальнему транспорту на Уренгойском месторождении 67
3.2 Анализ эффективности работы основного технологического оборудования на Уренгойском месторождении 74
3.2.1 Модернизация аппаратов осушки газа 77
3.2.2 Проблемы двухступенчатой осушки газа 90
3.3 Совершенствование сепарационного оборудования 94
3.4 Способы совершенствования массообменного оборудования 97
3.5 Совершенствование разделительного оборудования для разделения несмешивающихся жидкостей 106
4 Повышение эффективности работы систем сбора и транспорта при эксплуатации газовых месторождений 110
4.1 Общие принципы повышения надежности работы трубопроводов ... 110
4.2 Расчетно-экспериментальные методы обеспечения надежности газопроводов 112
4.3 Влияние рабочих параметров трубопроводов на их работоспособность 115
4.4 Алгоритмы моделирования аварийных ситуаций на линейной части газопровода 120
Заключение 124
Список использованных источников 130
- CLASS 1.1 Общие принципы рациональной добычи углеводородного сырья
- Основные пути повышения эффективности добычи газа
- Проблемы эксплуатации систем подготовки газа к дальнему транспорту на Уренгойском месторождении
- Общие принципы повышения надежности работы трубопроводов
Введение к работе
В настоящее время 93% от общей добычи газа по ОАО «Газпром» осуществляется из месторождений севера Западной Сибири, и более 50% из этого количества - из сеноманских залежей трех месторождений: Медвежьего, Уренгойского и Ямбургского, которые находятся на поздних стадиях разработки.
Не смотря на сложность геологического строения массивных сеноманских залежей, подстилаемых и окруженных мощными водонапорными бассейнами, на стадии первоначального проектирования и в последующие годы практически была исключена возможность проявления тех негативных факторов, которые возникают на завершающей стадии разработки этих залежей: прогрессивного обводнения добывающих скважин и разрушения их призабойных зон. Сейчас это приводит к снижению производительности скважин и необходимости проведения дорогостоящих капитальных ремонтов промыслового оборудования. Уменьшение общих отборов газа из залежей как следствие падения пластового давления и снижения дебитов скважин, а также усложнение добычи и подготовки газа ввиду наличия в продукции скважин пластовой воды и механических примесей, ведет к резкому возрастанию себестоимости добываемого газа.
При существующих в настоящее время ценах на газ уже к 2015 г. для месторождения Медвежье и к 2026 г. для Уренгойского добыча газа из сеноманских залежей окажется убыточной, что на пять лет раньше проектных сроков, при газоотдаче для этих месторождений 87% и 81,3% соответственно. Если учесть, что каждый дополнительный процент газоотдачи составит в совокупности по этим залежам более 100 млрд.м3 газа, то в недрах может оставаться не менее 500-800 млрд.м3. Проблема безубыточного извлечения этого газа, как в проектный период, так и в последующие годы, является весьма актуальной, имеет государственное значение и должна рассматриваться как ресурсосберегающая, технологически и социально перспективная и необходимая. Разрешение ее возможно только при создании и внедрении новых технологий эксплуатации добывающих скважин в условиях их прогрессивного обводнения и разрушения призабойных зон; усовершенствования технологий и модернизации аппаратов промысловой очистки и осушки газа, загрязненного пластовой водой и мехпримесями, при общем снижении отборов по залежам и пониженных устьевых давлениях.
На системное решение указанной проблемы нацелены новые технологии и технические средства, разработанные и внедренные соискателем, что в значительной степени будет способствовать не только завершению безубыточной эксплуатации сеноманских залежей в проектные сроки разработки, но и успешному продолжению ее с доведением коэффициента газоотдачи до 93-95%.
Целью настоящей работы является разработка и внедрение технологий и технических средств, обеспечивающих эффективную добычу, сбор, компримирование, и промысловую подготовку газа из сеноманских залежей в завершающий период их разработки.
Основные задачи исследований сводятся к:
- рассмотрению и анализу функционирования газодобывающих предприятий, эксплуатирующих сеноманские залежи уникальных газовых месторождений, как сложных систем однократного жизненного цикла с неопределенностями;
- установлению причинно-следственных связей между трудно прогнозируемыми на начальном этапе негативными факторами, которые возникли на завершающей стадии разработки и осложнили технологические процессы во всех остальных подсистемах: промыслового транспорта, компримирования и подготовки газа к дальнему транспорту;
- выявлению причин нарушения технологий добычи и подготовки газа и основных направлений усовершенствования технологий и технических средств во всех подсистемах газодобывающего предприятия как сложной геолого-технической системы, начиная с добывающих скважин и заканчивая головной компрессорной станцией;
- разработке и внедрению, на уровне изобретений, новых технологий добычи газа из скважин, эксплуатация которых осложнена наличием в их продукции пластовой и конденсационной воды и механических примесей;
созданию прогрессивных технологических процессов и технических средств подготовки газа к транспорту, исключающих ухудшение качества его очистки и осушки ввиду попадания в технологические аппараты воды и механических примесей, и ряда других способов и устройств, улучшающих процесс добычи и транспорта газа.
Рассматриваемые в диссертации проблемы решаются с использованием принципов системного подхода, теории разработки месторождений углеводородного сырья и технологии промысловой обработки газа, критического анализа результатов многолетней разработки сеноманских залежей и подготовки газа на месторождениях Медвежье, Уренгойское, Ямбургское и др.
При разработке способов и устройств на уровне патентов на изобретения использовались результаты таких дисциплин, как физика, химия, математика, гидродинамика. Объектами исследования являются разрабатываемые сеноманские газовые залежи месторождений Медвежье, Уренгойское, Ямбургское и др.; газодобывающие скважины, включая их конструкцию, технологии вскрытия пласта, освоения, все виды текущих и капитальных ремонтов; технологии и аппараты по очистке и осушке газа на указанных месторождениях.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1. Разработан новый метод определения расхода фаз в многофазном потоке (газ, жидкость, механические примеси) по частотным компонентам спектра мощности флуктуационного процесса, созданного с применением формирователя потока [96].
2. Дано теоретическое обоснование возможности создания полостей в призабойной зоне добывающих скважин, которые исключают ее разрушение и снижают газодинамическое сопротивление [22].
3. Предложен новый метод экспресс-диагностики формирования дефектов в газопроводных трубах путем измерения накоплений поврежденности металла на структурном уровне, соответствующем уровню зерна [54].
Элементы новизны, относящиеся к добыче и подготовке газа, отражены в изобретениях защищенных патентами, включенными в диссертацию.
На защиту выносятся следующие защищаемые положения:
1. Логическая схема причинно-следственных связей негативных факторов в подсистемах добычи и подготовки газа из сеноманских залежей на завершающей стадии их разработки.
2. Новые технологии изоляции притока пластовых вод к скважинам, увеличения проницаемости призабойных зон и создания скважинных гравийных фильтров высокой эффективности и надежности.
3. Рекомендации по проектированию установок комплексной подготовки газа, которые учитывают изменение условий разработки и эксплуатации газовой залежи на протяжении всего ее жизненного цикла.
4. Новые технологии абсорбционной осушки газа и модернизированная аппаратура, обеспечившие повышение надежности и эффективности работы основного технологического оборудования и увеличение производительности установок осушки газа в 1,5 раза по сравнению с проектной.
5. Новый метод определения расхода фаз в многофазном потоке, содержащем газ, жидкость и механические примеси.
6. Новый метод экспресс-диагностики формирования дефектов в газопроводных трубах.
Исследования соискателя вызваны потребностями практики добычи и подготовки газа. Внедрение результатов работы позволило значительно сократить расходы на проведение текущих и капитальных ремонтов добывающих скважин, повысить их производительность, сократить объемы выносимой воды и механических примесей в продукции скважин.
Внедренные, при непосредственном участии соискателя, в ООО «Уренгойгазпром» новые технологии подготовки газа к транспорту и проведенная модернизация аппаратов очистки и осушки газа повысили качество подготовки и сократили расход дорогостоящих ингибиторов и абсорбентов. Внедренные технологии и устройства выполнены на уровне изобретений и защищены патентами.
Результаты исследований по теме диссертации изложены в 33 опубликованных работах, в том числе в четырех книгах, написанных соискателем самостоятельно или в соавторстве, а также в 18 патентах на способы и устройства относящиеся непосредственно к решаемой в диссертации проблеме. Диссертационная работа состоит из четырех разделов, в каждом из которых излагаются результаты исследований соискателя по одной из функционирующих подсистем газодобывающего предприятия, рассматриваемого как сложная система. Общее число опубликованных соискателем работ более 200, в том числе четыре монографии и 32 патента на изобретения.
Автор выражает благодарность научному руководителю, академику А.Н. Дмитриевскому, за выбор стратегического направления исследований и поддержку в ходе работы над диссертацией, а также руководству ООО «Уренгойгазпром» за помощь в проведении исследований и внедрении изобретений на объектах газовых промыслов, а также лично Сулейманову Р.С., Кулькову А.Н., Зиберту Г.К., Каналину В.Г. Вагину СБ., Токареву М.А., Тимофееву В.А., Зорину Е.Е., Степаненко А.И., Браго Е.Н., Ермолкину О.В., Кучерову Г.Г, Дубине Н.И., Динкову А.В., Бердину Т.Г., Истомину В.А., Ефимову Ю.Н., Шибневу А.В. как непосредственным участникам многих теоретических исследований и совместных изобретений за высказанные полезные советы и замечания при написании работы.
CLASS 1.1 Общие принципы рациональной добычи углеводородного сырья
Наиболее характерной чертой современной стратегии Газпрома в области научно-тбхнического прогресса является переориентация его основных направлений с задач повышения степени концентрации производства на задачи всемерной интенсификации процессов во всех звеньях технологической цепочки - от поисков и разведки месторождений до использования газа потребителями [91].
Исходя из этого, можно сформулировать следующие основные научно-технические проблемы, решение которых обеспечит высокую эффективность освоения месторождений Уренгойского газонефтеконденсатного комплекса (УГНКК): - повышение эффективности поисково-разведочных работ и формирование сырьевой базы, обеспечивающей стабильность добычи углеводородов; - вовлечение в разработку глубоко залегающих, сложно построенных геологических объектов, таких как ачимовские и юрские горизонты; - совершенствование техники и технологии бурения вертикальных и горизонтальных скважин, обеспечивающих снижение затрат на бурение и повышение качества вскрытия продуктивных горизонтов; - совершенствование методов и средств интенсификации добычи углеводородов, повышение продуктивности скважин; - повышение степени извлечения газа, конденсата и нефти из недр; - совершенствование техники и технологии добычи и подготовки углеводородов к транспорту с целью снижения энергетических затрат и повышения качества подготовки; - вовлечение в глубокую переработку газа и конденсата с получением моторных топлив, синтетических жидких углеводородов и другой продукции; - совершенствование средств и методов контроля разработки и эксплуатации месторождений с целью оптимального управления системой пласт - скважины - УКПГ - ДКС; - совершенствование средств и методов диагностики систем сбора, подготовки и транспорта углеводородов, работоспособности промыслового оборудования; - внедрение ресурсосберегающих технологий во всех звеньях добычи, подготовки, транспорта и потребления углеводородов; - снижение техногенного воздействия промысловых и других объектов на окружающую среду; - совершенствование системы управления проектами на всех стадиях, включая прединвестиционные исследования, анализ рисков, проектирование, финансирование, материально-техническое обеспечение, строительство и ввод объектов в эксплуатацию.
Необходимо, в первую очередь, выделить задачи, опыт решения которых практически отсутствует из-за геологических, географических, климатических, экономических и других особенностей, влияющих на эффективность освоения месторождений УГНКК.
К таким особенностям следует отнести: огромные по площади размеры месторождений; большую мощность продуктивных отложений; сложность геологического строения; большой диапазон фазового состояния пластовых флюидов; удаленность от обжитых районов; заболоченность местности; сложность природно-климатических условий.
Огромные площади газоносности, разбиение этажа газоносности на отдельные объекты разработки, совмещение объектов в плане и полное отсутствие дорог на Уренгойском месторождении предопределили кустовое размещение скважин и работу в один шлейф, в том числе и скважин, вскрывающих разные объекты разработки. Это, в свою очередь, существенно осложнило возможности регулирования разработки, особенно на стадии падающей добычи, когда уже нет запаса пластовой энергии, необходимого для регулирования работы скважин, т.е. когда режим работы скважин определяется режимами работы ДКС, УКПГ и газосборных сетей. Однако, необходимость поиска методов и средств оптимального управления системой пласт - скважина - УКПГ - ДКС обуславливает повышенные требования (как количественные, так и качественные) к контролю процессов, происходящих во всей технологической цепочке такой системы. Кроме того, работа системы и возможности ее управления, также, как правило, на стадии падающей добычи, существенно осложняются нарастающими темпами, для сеноманских скважин - обводнения пластов; разрушения пород-коллекторов и выноса воды и песка в скважины и на поверхность, для валанжинских - выпадения конденсата в пластах; их обводнения или насыщения нефтью в результате продвижения ГНК; выноса жидкости в скважины и на поверхность. Поэтому с целью качественного контроля за поведением системы и изменением ее параметров. во времени необходимо проведение большого количества газогидродинамических и газоконденсатных исследований пластов на стационарных и нестационарных режимах, исследований режимов работы газосборных сетей и УКПГ, а также лабораторных исследований, направленных на изучение физико-химических характеристик пластовых жидкостей газов; фильтрационно-емкостных и прочностных свойств пород-коллекторов; фазового состояния жидкостей и газов при различных термобарических условиях.
Основные пути повышения эффективности добычи газа
Подсистема залежь - скважина - сбор и подготовка газа является лидирующей в сложной системе функционирования газодобывающего предприятия, так как любые нарушения в ее работе же отражаются на работе всех остальных подсистем.
Особенности разработки и эксплуатации массивных залежей с активной подошвенной водой на завершающей стадии разработки рассмотрены автором в книге [39], а также в работе [49].
Отдельная глава в книге [39] посвящена особенностям разработки газовых и газоконденсатных залежей, а также учету геолого-промысловых данных при разработке этих залежей. В этой монографии подробно рассмотрен вопрос об учете геолого-промысловых условий и данных при разработке газовых и газоконденсатных залежей, особенно в завершающий период разработки месторождений.
Автором . предложены ряд способов, позволяющих повысить производительность скважин. Два изобретения, реализованные на скважинах Уренгойского месторождения, относится к изоляции притока пластовых вод к забоям добывающих скважин.
По первому способу [84] эффективная изоляция водопритока в обводненных пропластках создается путем устойчивого объемного осадка, препятствующего прорыву пластовых вод и подключения за счет этого в разработку застойных и слабодренируемых зон пласта. Операцию производят с применением колтюбинговой установки как в работающей, так и в остановленной скважине.
Второй способ [81] относится к методам гидрофобизации призабойной зоны. Повышение эффективности изоляции достигается путем увеличения адгезии используемых при этом углеводородов. Увеличение безводной фазы работы скважины без ремонтно-изоляционных работ достигается тем, что ограничение водопритока в обработанном пласте происходит под действием двух факторов: это ухудшение фазовой проницаемости коллектора по воде и улучшение - по газу и образование эмульсионных экранов по мере внедрения воды.
Соискателем на уровне изобретений [70, 79, 50] разработан и внедрен способ, резко увеличивающий проницаемость призабойной зоны добывающих скважин. Недостатком существовавших способов обработки пласта растворами, содержащими плавиковую и соляную кислоты, является образование нерастворимых кольматантов, трудноизвлекаемых из пласта, а также разрушение цементного камня. Буферный раствор в предлагаемых способах не допускает смешивания щелочного и кислотного растворов и реакции нейтрализации между ними. В качестве буфера используются либо растворы солей хлоридов, фторидов или их смесей, либо газ. Доставку реагентов в призабойную зону, контроль в процессе закачки и удаление продуктов реакции производится через гибкие трубы (колтюбинговая технология).
Другое изобретение того же назначения [78] заключается в вытеснении из низкопроницаемых пропластков фильтратов технологических жидкостей до восстановления фазовой проницаемости по газу, что имеет особо важное значение после проведения капитальных ремонтов на завершающей стадии разработки при пониженных пластовых давлениях. При применении этого способа осуществляется закачка углеводородов бензиновой фракции, диспергированных газообразным агентом. Предложенный способ испытан на скважинах Уренгойского месторождения с положительным результатом.
Как уже было отмечено, на завершающей стадии разработки сеноманских залежей месторождений Медвежье, Уренгойское и Ямбургское прогрессирует процесс обводнения скважин. G обводнением призабойных зон прочность слабосцементированных песчаников уменьшается примерно вдвое и при пластовом давлении менее 4 МПа напряжения в увлажненном продуктивном пласте в зоне скважины начинают превосходить предел прочности породы. Наступает массовое разрушение призабойных зон. Одним из способов борьбы с пескопроявлениями является установка забойных фильтров. Но забойные фильтры существовавших конструкций создают дополнительное сопротивление при движении газа, так что после их установки дебиты скважин при тех же депрессиях, что и до установки, снижаются не менее, чем на 30%. Кроме того, гидравлическое сопротивление фильтра со временем увеличивается в результате кольмотации фильтрующих элементов мелкопесчаными и глинистыми фракциями. Отрицательным моментом при установлении забойных фильтров является также большая сложность ремонтов скважин, оборудованных фильтрами (очистка или замена фильтров, изоляция пластовых вод и т.д.).
Перечисленные недостатки отсутствуют у разработанного с участием автора и внедренного на скважинах Уренгойского месторождения способа создания скважинного гравийного фильтра [72]. Сущность способа заключается в том, что в скважину на насосно-комрессорных трубах спускают компоновку с фильтрующими элементами, а затем при работающей скважине по затрубному пространству доставляют гравий в среде газового конденсата. Предложенный способ позволяет создавать гравийные фильтры большой эффективности и надежности.
Автору принадлежит также теоретически обоснованный способ естественного создания полостей в неустойчивых пропластках вокруг призабойной зоны, которые позволят предотвратить как вынос песка, так и вынос пластовой подошвенной воды в течение длительного периода работы скважин, так как такие полости будут играть роль своеобразных сепараторов на забоях [22]. Наличие такой полости исключит дальнейшее разрушение призабойной зоны и снизит ее газодинамическое сопротивление.
Проблемы эксплуатации систем подготовки газа к дальнему транспорту на Уренгойском месторождении
Падение пластового давления, уменьшение общих отборов газа из сеноманских залежей, снижение дебитов скважин при прогрессирующем их обводнении и разрушении призабойных зон, понижение устьевых температур, износ промыслового оборудования, все это потребовало внесения серьезных изменений в технологии промысловой подготовки газа и модернизации промыслового оборудования.
Поэтому настоящий раздел охватывает все основные технологические процессы подготовки природного газа к транспорту и методы расчета используемого при этом оборудования. Указанным вопросам посвящены две монографии, соавтором которых является диссертант [6, 56].
В монографии [56] определены главные направления совершенствования существующего и создание нового технологического оборудования для подготовки газа. Основным компонентом в солевом составе пластовой воды является хлористый натрий. Одновременно с солями в пластовой воде содержатся частицы песка, остатки бурового раствора, иногда тяжелые углеводороды. Из-за недостаточной эффективности входных сепараторов капельная жидкость, содержащая эти примеси, попадает в компрессорные агрегаты. Осаждающиеся на рабочих поверхностях примеси приводят к быстрому износу оборудования, ввиду чего приходится часто останавливать агрегаты для текущего ремонта. Кроме того, часть этой воды с солями и механическими примесями неизбежно вместе с газом поступает в абсорберы осушки и поглощается в них абсорбентом (гликолем), являясь основным источником его загрязнения.
Чтобы предотвратить вредное влияние пластовой воды с механическими примесями на технологические процессы компримирования и подготовки газа нужны технические решения, направленные, во-первых, на снижение объема пластовой воды в продукции добывающих скважин и, во-вторых, на создание сепараторов с высокой степенью разделения фаз и при организации в них промывки газа водой, не содержащей солей и механических примесей.
Соискатель является одним из соисполнителей и соавтором рекомендаций по внедрению промывных сепараторов на Ямбургском, Ямсовейском, Заполярном и Юбилейном месторождениях, а также блоков комплексной очистки гликоля на Уренгойском и Ямбургском газоконденсатных месторождениях и подземных хранилищах газа. Проведенный критический анализ всех процессов в неразрывной цепи добычи и подготовки газа позволил ему предложить и реализовать усовершенствованную схему абсорбционной осушки газа с применением промывного сепаратора и установки по комплексной очистке гликоля.
В ДАО ЦКБН по рекомендациям автора разработаны два типа установок очистки гликоля: передвижная и стационарная, позволяющих вести процесс более эффективно, чем на существовавшем до этого времени оборудовании (фильтры тонкой очистки, магнитная обработка, угольные фильтры). Принятый в данных процессах способ очистки основан на полном испарении части гликоля, выводимого из системы, в условиях глубокого вакуума с последующей конденсацией паров, что также дает возможность осуществлять очистку гликоля комплексно: от солей, механических примесей и тяжелых углеводородов одновременно.
В монографии [6] приводятся конкретные рекомендации по выбору технологических схем и режимов процессов обработки углеводородного сырья. На основе обобщения большого опыта проектирования и эксплуатации технологических установок монография завершается общими рекомендациями автора по проектированию установок комплексной подготовки газа, которые отличаются научной новизной и системностью и включены в защищаемые положения.
Для обеспечения эффективного проектирования технологических установок на газовых месторождениях необходима по годам эксплуатации динамика таких данных, как: - давление и температура на устье скважины; - план ввода в эксплуатацию близко расположенных месторождений и основные показатели их разработки; - характеристика оборудования, включая диапазон эффективной работы промысловых объектов при снижении рабочего давления; - требования нормативно-технической документации на товарную продукцию; - термобарический режим газотранспортной системы; - температура окружающей среды (вода, воздух по месяцам года); - возможность закачки в пласт жидких промстоков; - потребность в топливном газе, используемом для обеспечения собственных нужд промысловых объектов (блоки регенерации, компрессорные агрегаты, бытовые помещения и т.д.); - требования к топливному газу; - возможность выноса капельной воды, ее минерализация, состав солей, растворенных в воде.
Состав газа и конденсата, начальное пластовое давление, особенности эксплуатации того или иного газового или газоконденсатного месторождения обуславливают ряд требований к проектированию технологических установок и их оборудования. Основными из них являются: - обоснованный выбор способа обработки газа и конденсата (абсорбционная осушка, низкотемпературная сепарация или адсорбция); - большой диапазон эффективной работы оборудования по производительности и составу продукции скважин; - возможность производства товарной продукции с требуемыми качественными показателями при изменении давления, температуры и состава сырья; - проектирование мощностей оборудования на пиковую нагрузку по давлению, температуре, производительности и свойствам теплоносителей.
Общие принципы повышения надежности работы трубопроводов
В системе ДКС второй ступени (первой очереди), установленных после установок гликолевои осушки газа, используются агрегаты воздушного охлаждения газа (АВО) типа 2АВГ-75, в которых охлаждается поток осушенного газа сеноманских залежей перед подачей его в промысловый коллектор. Инженерный опыт автора показывает, что в эксплуатационном отношении этот тип АВО хорошо зарекомендовал себя именно как аппарат охлаждения осушенного газа, например, в зимнее время аппараты имеют «солидный» запас по требуемой степени охлаждения и потенциально могут снижать температуру газа на 25 - 30С. Однако такие же АВО, согласно проекта, установлены и на ДКС 1-й ступени (второй очереди) и используются для охлаждения сырого газа. К сожалению, конструктивные особенности данного типа АВО не позволяют обеспечить равномерное охлаждение потока газа по рядам теплообменных трубок. Нижний пучок трубок, со стороны которых поступает холодный поток воздуха, охлаждается значительно сильнее, чем верхний пучок трубок, причем эта неравномерность охлаждения ДТ, определяемая по соотношению (3.1), может достигать 20С и более: АТ= Г max- Tmin , (3.1) где - T max и Г min соответственно наивысшая и наинизшая температуры газа в конце теплообменных трубок АВО.
Поэтому в отдельных секциях АВО, а также в нижних трубках из-за разной интенсивности их охлаждения в зимний период появляются условия для образования гидратов, что приводит к образованию гидратных пробок в отдельных секциях, отдельных трубках. Это обусловлено тем, что трубки секций аппарата, расположенные ближе к потоку холодного воздуха, подаваемого вентиляторами, подвержены более интенсивному охлаждению и при движении газа в них происходит образование гидратов и как следствие -закупорка сечения трубок (вплоть до их порыва). В этих случаях появляется необходимость перераспределения тепловой нагрузки по секциям АВО, что осуществляется на газовых промыслах УНГКМ следующими способами: - регулированием производительности потока воздуха за счёт изменения угла атаки лопастей вентилятора (в зимний период угол атаки устанавливается минимальным - 8 градусов); периодическим отключением отдельных вентиляторов по определенной схеме (в зависимости от температуры окружающего воздуха); - отключением отдельных секций АВО (1-3 секции), при этом возрастают линейные скорости потока газа секций аппарата и уменьшается вероятность скопления капельной влаги; - подачей (не предусмотренной проектом) метанола на вход каждой секции АВО ДКС 1-й ступени (до 300 г/1000 м3).
Несмотря на принимаемые вышеперечисленные меры (которые крайне нетехнологичны), в зимний период (при температурах воздуха ниже минус 10-15С) средне-интегральная температура газа на выходе из АВО ДКС 1-й ступени не достигается ниже плюс 15 - 20С. Таким образом, осушка газа в абсорберах осуществляется с повышенной, по сравнению с проектом, температурой контакта «газ - ДЭГ». Фактически ДЭГ при температурах контакта выше 20-22С, давлениях 4,0-5,0 МПа и максимально возможной концентрации регенерированного ДЭГа (99,3 масс.%) не способен осушать газ в соответствии с требованиями ОСТ - 51.40-93 в зимнее время года. Поэтому в некоторые периоды времени года практически невозможно обеспечить соблюдение требований отраслевого стандарта (ОСТ - 51.40-93) относительно точки фосы осушенного газа по влаге из-за работы абсорберов гликолевой осушки при высокой температуре контакта (в жаркие дни летнего периода температура в абсорбере может достигать 35 - 40С, а в зимнее время при сильных морозах из-за невозможности эксплуатации АВО на полную мощность, по вышеуказанным технологическим причинам также может иметь место повышенная температура контакта до 25 - 30 С)
В связи с вышеизложенным, АВО газа данного типа практически невозможно эксплуатировать для охлаждения "сырого" газа на месторождениях Крайнего Севера без значительных отклонений от требуемых параметров осушки газа. АВО данного типа модернизировать нецелесообразно, т.к. это потребует значительных капвложений. В настоящее время на УКПГ-3 УНГКМ монтируется схема двухступенчатой осушки газа как вариант, который (по расчетам) обеспечит функционирование АВО газа данного типа в безгидратном режиме работы, а следовательно, необходимую температуру контакта газ - ДЭГ. Схема включает предварительную осушку газа до АВО первой ступени и окончательную осушку в абсорбере.
Предварительная осушка сырого газа осуществляется в цехе очистки газа. Суть процесса заключается в следующем. Весь объём отработанного насыщенного раствора ДЭГ с продувки абсорберов УКПГ под давлением 5,5 МПа направляется на впрыск во входной трубопровод Ду500 фильтр-сепаратора ГП-605, где сырой газ осушается в прямотоке с насыщенным ДЭГ концентрацией 98,0 - 98,5 %. Далее нДЭГ сепарируется в фильтр-сепараторе ГП-605 и направляется на установку регенерации УКПГ.
