Методы подготовки газа

 

На промысле газ обрабатывают до определенной кондиции для дальнейшего транспорта и для извлечения углеводородного конденсата, который является ценным химическим сырьем.

В практике распространены три способа обработки газа на промыслах.

1. Низкотемпературная сепарация — получение низких тем­ператур в результате дросселирования газа высокого давления или с помощью установок искусственного холода.

2. Абсорбция — извлечение жидких углеводородов и воды поглощающими жидкостями (маслами, гликолями).

3. Адсорбция — извлечение жидких углеводородов и воды твердыми поглотителями.

Наиболее широко применяется низкотемпературный способ разделения газов, позволяющий при незначительных капитало­вложениях и небольших эксплуатационных затратах в зависимости от глубины охлаждения извлекать от 80 до 100% от потенциала тяжелых углеводородов и осушать газ до необходимой для одно­фазного транспорта точки росы по влаге и углеводородам.

В то же время эффект дросселирования газа, как правило, недолговечен, так как давление по мере истощения залежи падает.

Адиабатическое или политропическое расширение газа в де­тандерах (поршневых или турбинных) позволяет получить до­полнительные источники холода и тем самым продлить срок службы установок НТС. В результате источники искусственного холода (например, холодильные машины) включают на более поздней стадии. Использование газо-воздушных, газо-водяных, газоконденсатных теплообменников также позволит продлить срок службы установок НТС.

Применение источников искусственного холода в технологи­ческих схемах установок НТС позволяет обрабатывать газ до конца разработки месторождения, но при этом следует отметить, что капиталовложения в обустройство промысла (без учета капвложе­ний на скважины и систему газосбора) увеличиваются примерно в 1,5—2,5 раза.

Адсорбционный способ разделения газов, по-видимому, будут широко применять для осушки и отбензинивания газов в север­ных районах страны, где точка росы обрабатываемого газа должна составлять максимум —35° С.

Адсорбционный способ обработки газа состоит   в извлечении из газа углеводородов, вредных примесей и воды твердыми поглотителями. Поглощение происходит за счет поверх­ностных сил молекулярного притяжения в твердых пористых ве­ществах-адсорбентах или за счет разделения молекул при прохож­дении газа через поры веществ-цеолитов. В цеолитах поры соиз­меримы с молекулами. Поэтому одни из молекул, более мелкие, проходят через поры таких веществ, называемых также «молеку­лярными ситами», а другие, более крупные, задерживаются. По­ток разделяется на части с разными размерами молекул. Одновре­менно в цеолитах происходит и адсорбция. При адсорбции на твердой поверхности образуется многомолекулярный слой погло­щаемого вещества. Слой этот можно затем отделить от поверхно­сти, т. е. провести десорбцию за счет прокачки горячего газа.

Адсорбционный способ обработки газа применяют для осушки (силикагелем, алюмогелем, цеолитами) и очистки (бокситы, цео­литы) газа, а также для извлечения из продукции скважины тя­желых углеводородов (конденсата), например активированным углем.

С помощью установок короткоцикловой адсорбции самостоя­тельно или в сочетании со схемой предварительной обработки газа на установке НТС должны будут осуществляться одновременно осушка и отбензинивание газа.

Абсорбция — извлечение из газа жидких углеводородов, во­ды и кислых газов поглощающими жидкостями — абсорбента­ми (маслами, гликолями, аминами) в колонных аппаратах—аб­сорберах.

Абсорбционный способ подготовки газа широко применяется на установках гликолевой осушки, аминовой очистки газа от кислых газов (СО₂ и H₂S), а также на маслоабсорбцйонных уста­новках ГПЗ, ГБЗ, ГФУ, установках стабилизации конденсата и т. д. Этот способ позволяет осуществлять более полное извле­чение тяжелых углеводородов с получением целевых продуктов.

Как показывает зарубежный опыт, сорбционные процессы являются основными в промысловой обработке газа. Причем за последнее время большинство газобензиновых заводов, например, в США переводится на работу по схеме абсорбции.

Выбор метода подготовки газа к дальнему транспорту зависит от следующего:

• фракционного состава газа и особенно наличия в нем конден­сата (С₅+высшие);
• содержания воды в газе (насыщение газа парами воды и вынос пластовой воды);
• содержания в газе не углеводородных компонентов — серо­водорода, углекислоты и органических кислот;
• давления и температуры газа в пластовых условиях и на устье скважины;
• климатических и почвенных условий в районе данного место­рождения и по пути транспорта газа по магистральным газопро­водам;
• запасов газа (срока разработки месторождения);

o   потребности народного хозяйства в различных компонентах газа.

Абсорбционные способы обработки газа могут применяться для осушки и очистки газа уже в первые годы разработки. Адсорбция используется для очень глубокой осушки и очистки газа. Значит, кроме фактора изменения параметров добываемого газа, большое значение для выбора способа обработки и проектирования обуст­ройства имеет состав и свойства добываемых газа и конден­сата.

Для подготовки к дальнему транспорту газа чисто газовых месторождений используется метод его осушки с целью предотвра­щения образования гидратов в магистральных газопроводах.

Для подготовки к транспорту газа с газоконденсатных место­рождении необходимо, кроме обеспечения точки росы по воде, извлекать конденсат, являющийся сырьем для химической и неф­теперерабатывающей промышленности.

Если в продукции содержится менее 100 см³/м³ конденсата, применяется низкотемпературная сепарация с инжекцией гликоля или с предварительной осушкой газа. При содержании конденсата более 100 см³/м³ применяется низкотемпературная абсорбция с использованием углеводородного конденсата в качестве сорбента.

На чисто газовых месторождениях можно применять абсорб­ционный или адсорбционный методы.

На газовых и газоконденсатных месторождениях, в газе кото­рых содержится сероводород, методы промысловой подготовки газа отличаются от приведенных тем, что газ предварительно очи­щается от сероводорода. Кроме того, сооружаются установки по извлечению элементарной серы.