УДК 69

ЭФФЕКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА

№22,

Технические науки

Галиев Ильдар Мидхатович
Семенов Сергей Михайлович
Хайрулин Ирек Энверович

Ключевые слова: ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ; УТИЛИЗАЦИЯ; ВЛИЯНИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ; ОПТИМИЗАЦИЯ РАСХОДОВ; СЖАТИЕ ГАЗА; КОНДЕНСАЦИОННЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК; ASSOCIATED PETROLEUM GAS; UTILIZATION; ENVIRONMENTAL IMPACT; COST OPTIMIZATION; GAS COMPRESSION; CONDENSING HEAT EXCHANGER.

Аннотация: Статья посвящена эффективному и разумному применению попутного нефтяного газа, путем создания оборудования для утилизации ПНГ на нефтяных месторождениях. В статье рассмотрены определения попутного нефтяного газа, способы утилизации попутного нефтяного газа.

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — это соединение разных газообразных углеводородов, растворенных в нефти, которые выделяются в ходе добычи и подготовки нефти. По собственному составу и свойствам ПНГ не уступает природному газу и обладает наиболее широкой областью применения.

За последний десяток лет Российская Федерация вышла на лидирующее место в мире по числу сжигания ПНГ в нефтепромысловых факелах. Переработка ПНГ сегодня является актуальной задачей, так как при сжигании ПНГ на факелах и выбросов его в атмосферу увеличивается парниковый эффект, сжигается в большом объеме бесценное углеводородное сырье.

Актуальность работы определена тем, что вопрос утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации остается значимой и широко обсуждаемой в последние годы. Эффективное и разумное применение попутного нефтяного газа, как и введение инновационных технологий, существенно укрепит и повысит на новый уровень нефтяную и газонефтяную области Российской Федерации. В связи с этим значимой задачей на сегодняшний день остается создание оборудования для утилизации ПНГ на нефтяных месторождениях.

В целях снижения отрицательного влияния на окружающую среду, снижения оплаты за выбросы химических элементов, которые возникают при сжигании на факельных конструкциях и (либо) рассеивании попутного нефтяного газа оптимизации расходов, фирмы нефтедобывающей отрасли по возможности используют разнообразные способы утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ):
1. Подготовка к транспортировке и доставка газа потребителю.
2. Применение газа на собственные нужды:
– выработка тепловой энергии, в том числе для обогрева нефти, инфракрасного обогрева и пр.;
– производство электроэнергии;
— применение для приводов насосов и компрессоров;
— закачивание в пласт для увеличения нефтеотдачи либо подземного хранения газа;
– переработка ПНГ на промысле с получением сжиженного нефтяного газа (пропан–бутана) и ШФЛУ, стабильного газового бензина и пр.;
– полная переработка с применением процессов газохимии и получением синтетического жидкого топлива (GTL–технологии), метанола, и пр. [4]

Данные подходы требуют сжатия газа, дорогих конструкций для компримирования. Из числа организаций, вводящих проекты оптимального применения ПНГ, – ОАО «Белкамнефть», дочернее организация ОАО НК «Русс Нефть».

Одним из новейших и многообещающих направлений этой проблемы, считается сжигание ПНГ в газотурбинных и паротурбинных аппаратах, тем самым снабжая собственное производство и иных покупателей электричеством. Число произведенной электроэнергии сопряжено с объемами добычи углеводородов [1]. Минус этого способа состоит в том, что ПНГ нельзя применять без особой подготовки. В наше время усилия формирования электроэнергии в парогазовых установках (ПГУ) и газотурбинных установках (ГТУ) нефтяными компаниями наталкивается на конкретные трудности. Тяжелые фракции ПНГ проникая в повышающий компрессор, конденсируются, тем самым приводя к неполадкам последнего. Отсюда важным считается проблема разделения газовых смесей на фракции [5].

В связи с назревшей потребностью переработки ПНГ нами предлагается модель газопоршневого конденсационного теплообменника и теплообменник–конденсатора. Конструкция конденсационного теплообменника может быть применена в нефтедобывающей сфере для распределения бинарной смеси на линии до повышающего компрессора [4].

Утилизация ПНГ достигается в предлагаемой к применению установке (рисунок 1). Нефть (нефтяная эмульсия) действует посредством патрубка входа нефти 1 в змеевик 3, разогревается от циркулирующего промежуточного теплоносителя (вода) и выходит посредством патрубка выхода.



Рисунок 1 – Часть эскизного проекта подогревателя нефти

Нагревание воды исполняется за счет барботирования дымовых газов, выходящих из сопла горелочной трубы 5 погружной горелки 4. Совершается мгновенное закипание воды, образовывается парогазовая смесь, что удаляется посредством дымовой трубы 6. Для конденсации дымовых газов учтен коллектор орошения 7, находящийся в дымовой трубе. В него подается смесь исходной (чистой) холодной воды по трубопроводу 9 и горячей воды, отнимаемой из межтрубного пространства конструкции по патрубку оборотной воды 11. Состав холодной и горячей воды насосом 10 производительностью 0,7 м3/ч подается в коллектор орошения 7. Таким образом, объем чистой воды превосходит объем выпаренной из установки воды, образовывается излишнее число теплой воды t=85°С расходом 261,47 кг/ч, что возможно применять для технологических целей. Для этого учтен запасной патрубок выхода горячего промежуточного теплоносителя 12. В ином случае излишнюю воду следует будет соединять раздельной системой производственного дренажа по дренажному патрубку 8. Следовательно, совершается постоянный оборот нагрева нефти. Для удобства ремонта и монтажа боковую стенку конструкции с патрубками 1 и 2 возможно осуществить на фланцах, но змеевик расположить на полках с возможностью его выдвижения из конструкции для очистки и ремонта [3].

Таким образом, будут созданы условия для эффективного сжигания попутных нефтяных газов для удаления двоичных консистенций в небольших штанговых месторождениях, где малы объемы перекачиваемой нефти, нефтяной эмульсии и ПНГ.

Список литературы

  1. Андреева, Н.Н. Рациональное использование нефтяного газа / Н. Н. Андреева // Нефтяное хозяйство. – 2006. – № 1. – С. 86–89.
  2. Ануфриев, В.П. Использование современных технологий для утилизации нефтяного попутного газа / В. П. Ануфриев // Нефть, газ и бизнес. – 2005. – № 3. – С. 67–68.
  3. Виноградов, С. Н. Выбор и расчет теплообменников: Учебное пособие / Виноградов С.Н., Таранцев К.В., Виноградов О.С. Пенза. – 2001. – 100 с.
  4. Желтышева, В.Г. Энергоэффективная установка для подогрева нефти с промежуточным теплоносителем / В.Г. Желтышева // Энергоресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Сб. материалов Всероссийской студенческой олимпиады 16019 ноября 2009 г., научно–практической конференции выставки студентов, аспирантов и молодых ученых 14–18 декабря 2009 г. – Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2009. – С. 91–93.
  5. Касимов, Р.З. К расчету параметров процессов функционирования фазоменяющих ТАМ в составе теплозащитных конструкций / Р.З. Касимов, М.Ф. Хисамутдинов // Интеллектуальные системы в производстве. – 2016. – №1(28). – С.74–78.
  6. Кокорина, А. Куда уходит попутный газ? / А. Кокорина // Энергетика. Энергосбережение. Экология. – 2007. – апрель 2007. – С.34.
  7. Попов, Д. Н. Методика численного моделирования фазовых переходов теплоаккумулирующих материалов, заключенных в двумерный объем / Д.Н. Попов, В.Н. Диденко, Р.З. Касимов // Интеллектуальные системы в производстве. – 2015. – №1. – С.26–30.