Определение совершенных и приемлемых способов утилизации попутного нефтяного газа.

Введение

Попутный нефтяной газ (ПНГ) – это газ, который растворен в нефти, добывается одновременно с ней, т.е. является сопутствующим продуктом. ПНГ это смесь газов, состоящая из парообразных углеводородных и не углеводородных компонентов, которые выделяются из пластовой нефти при её сепарации или из нефтяных скважин во время её добычи.
Утилизация попутного нефтяного газа является одной из важнейших задач в нефтяной отрасли.
Рациональное использование попутного нефтяного газа позволило бы высвободить значительное количество нефти и продуктов ее переработки.
Целью работы является определение наиболее совершенных и приемлемых способов утилизации попутного нефтяного газа.
Основные задачи работы:
Анализ методов утилизации попутного нефтяного газа;
Изучение предварительной подготовки газа;
Рассмотрение конструкции газотурбинной установки (ГТУ), технологической цепочки ГТУ и принципа ее действия.

1 Методы утилизации попутного нефтяного газа

Попутный газ, который не сжигается нефтекомпаниями в факелах и не используется для закачки в пласт или для выработки электроэнергии, направляется на переработку.
В настоящее время нашей стране присущ следующий ряд причин сжигания попутного нефтяного газа:
Удалённость месторождений от развитой инфраструктуры. Подсоединение таких месторождений к линиям газопровода, подвод их к газоперерабатывающим заводам требуют очень больших капитальных вложений, а недропользователи, как правило, стремятся к тому, чтобы минимизировать свои издержки;
Большое количество месторождений имеют относительно небольшие размеры, из–за чего, объёмы сжигаемого попутного нефтяного газа являются сравнительно невысокими;
Высокий уровень издержки подготовки попутного нефтяного газа на нефтегазовых промыслах к дальнейшей её транспортировке;
Низкая цена на попутный нефтяной газ, которая зависит от газожидкостного её состава. Чем выше содержание жидкой фракции в попутном нефтяном газе, тем меньше его цена;
Увеличение себестоимости попутного нефтяного газа вследствие транспортировки с удалённых месторождений до газоперерабатывающих предприятий [1].
В настоящее время существует большое количество методов утилизации попутного нефтяного газа. Рассмотрим основные методы и их характеристики.


1. Выработка тепловой энергии – данный метод применяется на удаленных нефтяных месторождениях, не имеющих доступа к энергосистеме. Попутный нефтяной газ используют для выработки электроэнергии и тепла.
2. Выработка электроэнергии (ГПЭС) – выработка электроэнергии с использованием попутного нефтяного газа является одним из самых распространенных способов утилизации ПНГ. Такой метод эффективен на небольших месторождениях. На малых месторождениях более эффективны газопоршневые электростанции, на средних – газотурбинные, обладающие более высокой мощностью.
3. Закачка ПНГ в пласт – закачка в пласт является методом увеличения нефтеотдачи, который применяется на месторождениях с газовой шапкой. При закачке ПНГ соединяется с водой, нефтью и горными породами. Возникает реакция, сопровождающаяся обменом и взаимным растворением. Вода, насыщенная химическими элементами способствует интенсификации добычи, а также способствует отложению солей в оборудовании.
4. Переработка на ГПЗ с дальнейшим получением ШФЛУ – одно из возможных направлений переработки попутного нефтяного газа является переработка в жидкие углеводороды, транспортировка которых является менее затруднительным процессом. Широкая фракция легких углеводородов или ШФЛУ – продукт переработки попутного нефтяного газа и газоконденсата. ШФЛУ получается в результате сепарации попутного газа на ГПЗ. В результате утилизации получается также отбензиненный газ и газовый бензин. Отбензиненный газ используется для генерации электроэнергии. Газовый бензин для производства моторного топлива.


2 Предварительная подготовка газа

Состав попутного нефтяного газа формируется под влиянием физико-химических условий, материнской породы залежи и геологической истории формирования данных.
Содержание влаги в газах отрицательно сказывается на процессах их переработки, ухудшают основные технико-экономические показатели работы установки и транспортировки

. При присутствии кислых компонентов, водяные пары способствуют к возникновению активных коррозионных процессов. Обычно тяжелые углеводородные газа при тех же условиях содержат меньше водяных паров, чем легкие. Наличие воды и углекислого газа в составе газа увеличивают содержание паров воды, присутствие азота – уменьшает.
Требования по степени осушки, предъявляемые к углеводородным газам, тем выше, чем ниже температура их транспортировки и переработки.
К механическим примесям относятся:
частицы породы, выносимые газовым потоком из скважины;
строительный шлак;
продукты коррозии и эрозии внутренних поверхностей и жидкие включения конденсата.
Для предотвращения эрозийного и коррозионного разрушения аппаратов и дезактивации катализаторов дальнейшей переработки, необходимо удалить из газа механические примеси, тяжелые углеводороды, поверхностно-активные вещества, продукты коррозионного износа, соли (обычно хлориды).

2.1 Очистка газа от примесей и осушка
Методы очистки газов подразделяются на сухие и мокрые.
Для сухой очистки применяют циклоны, принцип действия которых основан на центробежной силе. Также применяются осадительные аппараты, где механические примеси осаждаются за счет снижения скорости движения газа, сепараторы и электрофильтры.
Для мокрой газоочистки используют циклоны, скрубберы, пенные аппараты. Достоинством этих устройств является простота конструкции. Эти устройства успользуются для предварительной, грубой очистки.
С целью максимального снижения влияния примесей может использоваться целый комплекс мероприятий.
Например, последовательность стадий:
водная промывка, снижающая содержание солей и механических примесей;
сепарация при компримировании, позволяющая удалить капельную жидкость и механические примеси;
выделение конденсата на стадии компримирования для снижения содержания тяжелых углеводородов и защитный слой сорбентов позволяют максимально защитить оборудование и сорбенты от воздействия примесей [2].
Осушают газ для достижения температуры точки росы по воде более низкой, чем минимальная температура, которая обеспечивает его безгидратную транспортировку по газопроводу или переработку.
Одним из важных параметров, влияющих на степень осушки, является концентрация гликолей, чем она выше, тем ниже достигаемая точка росы. Для повторного использования гликолей их подвергают регенерации, чем она эффективней проходит – тем меньше затрат на подпитку свежим гликолем. Если концентрация гликоля после регенерации 96 – 98 %, то применяется десорбция при давлении близком к атмосферному. Для получения более концентрированного раствора десорбцию проводят под вакуумом, снижают парциальное давление углеводородов подачей отдувочного газа или вводят реагент (толуол, ксилол, бензол), образующий азеотропную смесь.
Один из наиболее распространенных методов осушки снижением температуры является низкотемпературная сепарация. Цель данного процесса – извлечение жидких углеводородов и паров воды из газа путем конденсации при низких температурах.

2. 2 Очистка газа от кислых компонентов
Очистка от кислых газов, сернистых соединений, инертных газов, затрудняющих процессы переработки, проводится с помощью:
абсорбции, основанной либо на химическом связывании кислых газов и сернистых соединений;
хемосорбции, либо на растворимости кислых компонентов;
физической абсорбции, а также их комбинирования.
Для физической абсорбции в качестве растворителя используют метанол или воду. Последний используется чаще, в связи с доступностью и дешевизной абсорбента, но имеет ряд таких недостатков, таких как низкая поглотительная способность по диоксиду углерода и невысокая селективность.
Для удаления кислых газов могут использоваться метилпирролидон, гликоли сульфолан, метанол и другие.
Когда в составе газа значительное количество воды и углекислого газа очистку проводят с помощью ДЭГ и ТЭГ. Это упрощает технологию очистки, так как вместе с кислыми компонентами абсорбируется и водяной пар.
При хемосорбции взаимодействие кислых газов с активными компонентами абсорбента приводит к образованию химических соединений, которые легко распадаются на исходные компоненты при повышении температуры.
В качестве связывающего агента для удаления воды применяют алканоамины, щелочи