Вопрос 20. Низкотемпературная сепарация газа. Основные принципы.

Основная задача проектирования в случае выбора низкотемпературного способа подготовки газа сводится к:

-определение пропускной способности и типа сепараторов

-определение технологических параметров и типа теплообменников и изменения этих параметров с учётом изменения суточной добычи газа и снижения давления в процессе разработки

-установлению срока ввода турбодетандерного агрегата для установки искусственного холода

-прогнозу выхода конденсата при отсутствии возможности поддержания в сепараторе давления максимальной конденсации и низких температур, установленных по результатам промысловых исследований на газоконденсатность

Один из основных методов подготовки природного газа - низкотемпературная сепарация (НТС), сущность которой состоит в получении низких температур и последующей конденсации паров воды и тяжелых углеводородов в результате снижения давления и адиабатического расширения газа.

Газ из скважины под устьевым давлением по шлейфу поступает на установку комплексной подготовки газа, где предварительно очищается в сепараторе от выносимых из скважины твердых ча­стиц, капельной воды и углеводородного конденсата. Далее газ направляется на теплообменник, где охлаждается до температуры на 2—3 градуса выше темпера­туры гидратообразования газом, поступающим в межтрубное пространство из низкотемпературного сепаратора, или водой для месторождений с высокой пластовой температурой, на которых технически и экономически целесообразно использовать воду.

Вследствие снижения температуры газа, идущего со скважи­ны, в теплообменнике создаются термодинамические условия для выделения из газа жидкой фазы, которая отбирается в сепара­торе. Из теплообменника на штуцер поступает газ температурой, необходимой для того, чтобы после дросселирования обеспечивалась заданная его температура в соответствии с требованиями к качеству.

Когда запаса пластовой энергии будет недостаточно для по­лучения необходимой температуры сепарации за счет дроссели­рования газа, должны быть применены холодильные машины (установка холодильных машин).

Выделившаяся из газа при снижении температуры жидкость (вода, диэтиленгликоль, конденсат) отделяется от газа в сепа­раторе, откуда поступает в конденсатосборник.

Очищенный и осушенный газ из сепаратора поступает в межтрубное пространство теплообменника и да­лее в газосборный коллектор.

Это наиболее дешевый способ извлечения тяжелых у\в. В зависимости от глубины охлаждения НТС позволяет извлечь от 80% до 100% тяжелых у\в. НТС основана на эффекте дросселирования (расширение газа при const энтальпии, при его прохождении через дроссель, т.е. через сужающее устройство: сопла диафрагмы, штуцера, вентили и др. – сопровождается изменением t, вызывает затраты энергии на преодоление внутримолекулярных сил взаимного притяжения).

Сущность НТС состоит в получении низких t при расширении газа. Расширение может осущест-ся 2-мя способами:

3. без совершения внешней работы (дросселирование) Изменение t при изоэнтальпийном расширении называется дроссель-эффектом. Отношение изменения t к изменению давления называется коэффициентом Джоуля-Томсона; он может иметь как положительный, так и отрицательный знак. Для природного газа знак положительный.

Эффект дросселирования недолговечен, из-за понижения Р, следовательно надо предусмотреть источники искусственного холода в более поздней стадии разработки. Для НТС необходим большой запас P. Когда пластовой энергии будет недостаточно для получения необходимой t сепарации за счет дросселирования газа, д.б. применены холодильныее машины.

4. с совершением внешней работы( расширение газа в детандерах)

С хема низкотемпературной сепарации газа газоконденсатных месторождений:

1-Газосеператор Ррмах=6,3 МПа, Дс=800 мм 1 шт. 

2-Теплообменник «газ-газ» (труба в трубе) на базе теплообменных элементов ТТОН 1 шт.

3-Дроссельное устройство 1 шт.

4-Газосеператор Ррмах=4,0 МПа, Дс=1200 мм 1 шт.

НТС состоит из:

1 – теплообменник

2 – сепаратор

3 – дроссель

Сепаратор – применяется для очистки природного газа от воды и конденсата.

По принципу действия они делятся на:

• гравитационные ( вертикальные, горизонтальные, сферические)

• инерционные (циклонные, вихревые)

• насадочные

• смешанные (гравитационные с тангенциальным входом, жалюзийно-плёночные)

В гравитационных сепараторах главная роль при отделении примеси принадлежит силе тяжести. Vчастиц – постоянна. Чем ниже температура на входе в сепаратор, тем эффективнее процесс. Бывают вертикальные, горизонтальные и сферические.

В инерционных сепараторах используются циклоны. В них используется разделение частиц под действием центробежных сил. Инерционные основаны на силе энергии. Создаем завихрении нашей смеси(это либо вихревые камеры: чем больше скорость, тем больше заворотов, циклоны.). Бывают циклонные и вихревые.

Сепараторы смешанного типа основаны на силе тяжести и силе энергии. Те же гравитационные сепараторы, но на этих тарелках тангенциальные насадки. Бывают гравитационные с тангенциальным входом и жалюзийно-пленочные.

Теплообменник – наиболее часто используют теплообменник «труба в трубе», где охлаждающим агентам является отсепарированный газ из сепаратора.