Определение объемной газонасыщенности обводненной зоны при отборе газа 5 страница

Рисунок 3. Принципиальная схема эксплуатации подземного хранилища сжиженных газов в отложениях каменной соли.

Трубопровод: I – жидкой фазы; II – паровой фазы; III – рассольный; 1 – подземная емкость; 2 – железнодорожная эстакада; 3 – продуктовые насосы; 4 – установка осушки газа; 5 – компрессор; 6 – конденсатор; 7 – сборник конденсата; 8 – рассолохранилище; 9 – насосы для перекачки рассола

Сжиженный газ отбирают путем вытеснения его рассолом, который подается из рассолохранилища 8 насосами 9 в центральную рассольную колонну, а сжиженный газ по затрубному пространству поступает на поверхность. Сжиженный газ после хранения при необходимости поступает на установку осушки газа 4. Если содержание влаги в газе не превышает допустимого, сжиженный газ подается непосредственно из хранилища на эстакаду 2 для налива в железнодорожные цистерны или выдается другим потребителям.

Схемы эксплуатации ПХГ с газообразным рабочим агентом, несмотря на их преимущества перед схемой с жидким рабочим агентом, находятся на стадии научных разработок и промышленных испытаний. Эти схемы имеют большие перспективы и можно ожидать, что в ближайшие годы они займут доминирующее положение в подземном хранении.

Преимущества схем ПХГ с газообразным рабочим агентом: отсутствие рассолохранилищ и всех затрат, связанных с их эксплуатацией, закачкой и отбором рассола, возможность извлечения остатков нефтепродуктов, отсутствие опасности неуправляемого доразмыва емкостей, гибкость управления режимами закачки и отбора, простота схемы, существенное снижение капитальных вложений и эксплуатационных затрат, использование газообразного агента при отборе продукта для подъема жидкости по способу газлифта.

Недостатки этих схем: повышение требований к герметичности скважин и емкости; опасность растворения газообразного агента в хранимом продукте, что ведет к изменению товарных свойств; специальные требования к свойствам газообразного агента; опасность резкого снижения внутреннего давления в емкости при утечках газа.

Газообразные агенты должны удовлетворять следующим условиям: не конденсироваться при давлении и температуре хранилища; незначительно растворяться в хранимых продуктах и не вступать с ними в химическое взаимодействие; незначительно растворять в себе пары хранимых продуктов; не образовывать с парами продуктов взрывоопасной смеси. Простота получения и небольшая стоимость газообразных агентов также определяют целесообразность применения схемы.

В качестве газообразных агентов могут использоваться азот, выхлопные и топочные газы, продукты сгорания части хранимого продукта, природный газ, состоящий в основном из метана.

В отложениях каменной соли хранят не только жидкие газы и нефтепродукты, но и природные газы в газообразном состоянии.

Ереванское ПХГ состоит из шести емкостей. Средняя глубина составляет около 1000 м. Максимальное давление в хранилище 12,5 МПа, остаточное давление после отбора газа Рк = 3,0 МПа, температура газа в хранилище 303 К. Объем активного газа составляет около 60 млн. м3. Это хранилище позволяет удовлетворять сезонные и суточные потребности Еревана в газе при их резком колебании.

В Эминенсе (США) закачивают и отбирают «сухой газ» при рк = 4,2 МПа рmах = 24,6 МПа. Активный газ составляет 28,3 млн. м3, общий объем газа равен 42 млн. м3. На этом ПХГ при 508-мм эксплуатационной колонне достигнута уникальная для газовых скважин производительность – до 10 млн. м3/сут.

В заключение следует указать, что эксплуатация описанных ПХГ регламентируется «Временными техническими условиями эксплуатации подземных емкостей в отложениях каменной соли при хранении в них нефтепродуктов», утвержденными министерствами нефтедобывающей и газовой промышленности в январе 1966 г.

ЛЕКЦИЯ №12. Технологические схемы сбора, распределения и обработки газа при отборе и закачке его в хранилище

Газ, закачиваемый в подземное хранилище, сжимается компрессорами до необходимого давления. В процессе сжатия газ нагревается и загрязняется парами компрессорного масла, которые, охлаждаясь, образуют жидкое масло.

Сконденсированные на забое скважины пары масла обволакивают зерна песка, уменьшают сечение поровых каналов и фазовую проницаемость для закачиваемого газа. Это, в свою очередь, уменьшает расход закачиваемого газа и повышает давление нагнетания. Поэтому нагретый газ перед закачкой в скважину охлаждают с целью уменьшения дополнительных температурных напряжений в металлической фонтанной арматуре, обсадной колонне, цементном камне за колонной, опасности отрыва цементного камня от колонны и образования трещин в нем, т. е. для сохранения герметичности скважин.

В процессе хранения газ обогащается парами воды. При отборе с его потоком выносятся твердые взвеси (песчинки, частицы глины, цементного камня и т. д.). Поэтому во многих случаях извлекаемый из хранилища газ очищается от твердых взвесей и осушается от парообразной и капельной влаги.

Щелковское ПХГ (рисунок 1) имеет три компрессорных цеха, блоки осушки газа и очистки его от механических примесей и масла, три газораспределительных пункта (ГРП) и 143 эксплуатационно-нагнетательные скважины. В двух компрессорных цехах установлено 20 компрессоров типа 10ГК (6 штук) и 10ГКМ (14 штук) общей мощностью 16,8 тыс. кВт. В третьем компрессорном цехе установлено 10 газомотокомпрессоров типа 10ГКН55/126 и 4 компрессора типа 10ГКН55/150. Для индивидуального замера газа, закачиваемого и отбираемого из скважин, удаления парообразной и капельной влаги из газа при отборе, регулирования давления закачки и отбора построены газораспределительные пункты, на которых установлены на открытой площадке газовые сепараторы с тангенциальным вводом, отключающая арматура и здания, где находятся регулирующие клапаны и расходомеры для каждой скважины.

Рисунок 1. Схема поверхностного оборудования Щелковского ПХГ.

а – кран или задвижка; б – обратный клапан; в – замерная диафрагма;

1 – контакторы; 2 – циклонные сепараторы; 3 – пылеуловители;

4 – угольные адсорберы; 5 – керамические фильтры

Закачка газа. Из Московского областного кольца по газопроводу-отводу диаметром 500 мм с давлением 2,5 – 3,6 МПа газ, предварительно очищенный от взвешенных твердых частиц и капельной влаги в вертикальных масляных пылеуловителях, направляется на прием газомоторных компрессоров 10ГК для компримирования в две ступени. Затем газ поступает на установку очистки от компрессорного масла, где последовательно проходит через четыре ступени очистки: циклонные сепараторы 1 (горячий газ); циклонные сепараторы 2 (охлажденный газ); угольные адсорберы 3 ч керамические фильтры 4.

В циклонных сепараторах улавливаются крупные частицы масла (20 – 30 мкм). Более мелкие частицы улавливаются в угольных адсорберах. Сорбентом служит активированный уголь в форме цилиндриков диаметром 3 – 4 мм и высотой 8 мм. Насыщенный маслом сорбент регенерируют при помощи пара.

Самая тонкая очистка газа от мелкодисперсных масляных частиц осуществляется в керамических фильтрах, имеющих определенные коэффициенты проницаемости и пористости. Керамический фильтр состоит из трубок, изготовленных из фильтрующего материала, один конец которых наглухо закрыт. Трубки помещены группами в прочный корпус. Показатель загрязнения трубок – увеличение перепада давления на входе и выходе фильтра свыше 200 мм рт. ст. Регенерацию фильтрующих трубок осуществляют путем обратной продувки, промывки растворителями твердых и жидких частиц. Опыт эксплуатации сооружения по очистке газа от масла показал их достаточную эффективность. В 1000 м3 газа, закачиваемого в пласт после очистки, содержится 0,4 – 0,5 г масла.

Пройдя эти аппараты, охлажденный и очищенный от масла газ поступает по газосборному коллектору на ГРП, где его поток разделяется по скважинам и замеряется количество газа, закачиваемого в каждую нагнетательно-эксплуатационную скважину.

Отбор газа. При отборе газ из эксплуатационных скважин поступает на ГРП по индивидуальным шлейфам. Извлекаемый из хранилища газ может выносить существенное количество песка, даже при очень небольших депрессиях (0,03 – 0,04 МПа). Для предотвращения выноса песка из пласта в скважину забой ее оборудуют специальными фильтрами или призабойную зону скважин укрепляют вяжущими веществами.

Капельная влага отделяется от газа в сепараторах первой и второй ступеней. Влага, улавливаемая в аппаратах ГРП; автоматически сбрасывается в специальные замерные емкости. Кроме того, здесь замеряется расход газа по каждой скважине.

Далее по газосборному коллектору газ поступает на установку осушки, откуда при температуре точки росы минус 2° С попадает в МГ. Для осушки газа используется диэтиленгликоль (ДЭГ). Блок осушки состоит из котельной, двух-трех контакторов, выпарной колонны, холодильников – испарителей и насосной.

В контакторах газ барботирует через слой 94%-ного ДЭГа. находящегося на тарелках. ДЭГ поглощает пары воды, а осушенный газ поступает в верхнюю часть контактора, где установлена специальная насадка для улавливания капель ДЭГа, уносимых потоком газа. Насыщенный ДЭГ регенерируют при помощи перегретого пара в выпарной колонне. Влагу в виде пара отводят в атмосферу. Процесс осушки газа полностью автоматизирован. ДЭГ впрыскивается при помощи специального оборудования, улавливается в сепараторах и из отбойников подается на регенерацию.

Наличие паров масла в сжатом газе, необходимость охлаждения его требуют строительства сложных и дорогостоящих установок и оборудования на территории ПХГ.

Для удешевления и упрощения технологии подготовки газа к закачке и обработки отбираемого из хранилища газа до товарных кондиций, определенных ОСТ 51.40 – 74, целесообразно заменить громоздкие, тяжелые, малопроизводительные поршневые компрессоры многоступенчатыми центробежными нагнетателями. В качестве привода для центробежных нагнетателей можно использовать авиационные двигатели АИ-20, НК-12МВ.

Блочные, транспортабельные газоперекачивающие агрегаты – центробежные компрессоры с восьмиступенчатым сжатием газа типа «Солар» на КС используются на Елшанском, Степновском, Касимовском, Совхозном и других ПХГ.

Для осушки газа после извлечения его из хранилища можно вводить ДЭГ в поток газа в горизонтальной трубе, использовать воздушные холодильники или турбодетандеры для охлаждения газа и выделения воды вместо использования громоздких, тяжелых и дорогостоящих установок колонного типа по осушке газа жидкими сорбентами.