Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ
За результатами досліджень процесів видобування, підготовки та транспортування природного газу встановлено умови утворення газових кристалогідратів. Доведено, що кристалічні з’єднання компонентів природного газу з водою призводять до дуже небажаних технічних та технологічних наслідків. Для діагности...
Saved in:
| Published in: | Розробка родовищ |
|---|---|
| Date: | 2014 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України
2014
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104555 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ / Л.Н. Ширін, А.Д. Литвин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 255-259. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-104555 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ширін, Л.Н. Литвин, А.Д. 2016-07-12T12:40:34Z 2016-07-12T12:40:34Z 2014 Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ / Л.Н. Ширін, А.Д. Литвин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 255-259. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 2415-3435 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104555 622.324:622.279.72 За результатами досліджень процесів видобування, підготовки та транспортування природного газу встановлено умови утворення газових кристалогідратів. Доведено, що кристалічні з’єднання компонентів природного газу з водою призводять до дуже небажаних технічних та технологічних наслідків. Для діагностики газопроводів рекомендовано впровадити програмно-технічний комплекс безпровідного контролю параметрів газозбірної системи. По результатам исследований процессов добычи, подготовки и транспортировки природного газа установлены условия образования газовых кристаллогидратов. Доказано, что кристаллические соединения компонентов природного газа с водой приводят к весьма нежелательным техническим и технологическим последствиям. Для диагностики газопроводов рекомендуется внедрить программно-технический комплекс беспроводного контроля параметров газосборной системы. According to the research results of natural gas extraction, preparation and transportation processes conditions of gas crystalline hydrates are determined. It is proved that crystalline connections of natural gas components with water lead to unacceptable technical and technological consequences. It is recommended to implement software and hardware complex of wireless survey of gas-gathering system parameters for diagnostics of gas pipelines. uk УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України Розробка родовищ Розробка газових родовищ Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ Повышение эффективности работы систем добычи и транспортировки газа в условиях Пролетарского ПХГ Increasing of gas extraction and transportation systems effectiveness in conditions of Proletarskyi undergroung gas storage facility Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ |
| spellingShingle |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ Ширін, Л.Н. Литвин, А.Д. Розробка газових родовищ |
| title_short |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ |
| title_full |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ |
| title_fullStr |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ |
| title_full_unstemmed |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ |
| title_sort |
підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах пролетарського псг |
| author |
Ширін, Л.Н. Литвин, А.Д. |
| author_facet |
Ширін, Л.Н. Литвин, А.Д. |
| topic |
Розробка газових родовищ |
| topic_facet |
Розробка газових родовищ |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Розробка родовищ |
| publisher |
УкрНДМІ НАН України, Інститут геотехнічної механіки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Повышение эффективности работы систем добычи и транспортировки газа в условиях Пролетарского ПХГ Increasing of gas extraction and transportation systems effectiveness in conditions of Proletarskyi undergroung gas storage facility |
| description |
За результатами досліджень процесів видобування, підготовки та транспортування природного газу встановлено умови утворення газових кристалогідратів. Доведено, що кристалічні з’єднання компонентів природного газу з водою призводять до дуже небажаних технічних та технологічних наслідків. Для діагностики газопроводів рекомендовано впровадити програмно-технічний комплекс безпровідного контролю параметрів газозбірної системи.
По результатам исследований процессов добычи, подготовки и транспортировки природного газа установлены условия образования газовых кристаллогидратов. Доказано, что кристаллические соединения компонентов природного газа с водой приводят к весьма нежелательным техническим и технологическим последствиям. Для диагностики газопроводов рекомендуется внедрить программно-технический комплекс беспроводного контроля параметров газосборной системы.
According to the research results of natural gas extraction, preparation and transportation processes conditions of gas crystalline hydrates are determined. It is proved that crystalline connections of natural gas components with water lead to unacceptable technical and technological consequences. It is recommended to implement software and hardware complex of wireless survey of gas-gathering system parameters for diagnostics of gas pipelines.
|
| issn |
2415-3435 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/104555 |
| citation_txt |
Підвищення ефективності роботи систем видобутку та транспортування газу в умовах Пролетарського ПСГ / Л.Н. Ширін, А.Д. Литвин // Розробка родовищ: Зб. наук. пр. — 2014. — Т. 8. — С. 255-259. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT širínln pídviŝennâefektivnostírobotisistemvidobutkutatransportuvannâgazuvumovahproletarsʹkogopsg AT litvinad pídviŝennâefektivnostírobotisistemvidobutkutatransportuvannâgazuvumovahproletarsʹkogopsg AT širínln povyšenieéffektivnostirabotysistemdobyčiitransportirovkigazavusloviâhproletarskogophg AT litvinad povyšenieéffektivnostirabotysistemdobyčiitransportirovkigazavusloviâhproletarskogophg AT širínln increasingofgasextractionandtransportationsystemseffectivenessinconditionsofproletarskyiundergrounggasstoragefacility AT litvinad increasingofgasextractionandtransportationsystemseffectivenessinconditionsofproletarskyiundergrounggasstoragefacility |
| first_indexed |
2025-11-27T01:25:59Z |
| last_indexed |
2025-11-27T01:25:59Z |
| _version_ |
1850790820193501184 |
| fulltext |
255
УДК 622.324:622.279.72 © Л.Н. Ширін, А.Д. Литвин
Л.Н. Ширін, А.Д. Литвин
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ СИСТЕМ
ВИДОБУТКУ ТА ТРАНСПОРТУВАННЯ ГАЗУ В УМОВАХ
ПРОЛЕТАРСЬКОГО ПСГ
За результатами досліджень процесів видобування, підготовки та транспортування
природного газу встановлено умови утворення газових кристалогідратів. Доведено,
що кристалічні з’єднання компонентів природного газу з водою призводять до дуже
небажаних технічних та технологічних наслідків. Для діагностики газопроводів реко-
мендовано впровадити програмно-технічний комплекс безпровідного контролю пара-
метрів газозбірної системи.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМ ДОБЫЧИ И
ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗА В УСЛОВИЯХ ПРОЛЕТАРСКОГО ПХГ
По результатам исследований процессов добычи, подготовки и транспортировки при-
родного газа установлены условия образования газовых кристаллогидратов. Доказа-
но, что кристаллические соединения компонентов природного газа с водой приводят к
весьма нежелательным техническим и технологическим последствиям. Для диагно-
стики газопроводов рекомендуется внедрить программно-технический комплекс бес-
проводного контроля параметров газосборной системы.
INCREASING OF GAS EXTRACTION AND TRANSPORTATION SYSTEMS
EFFECTIVENESS IN CONDITIONS OF PROLETARSKYI UNDERGROUNG GAS
STORAGE FACILITY
According to the research results of natural gas extraction, preparation and transportation
processes conditions of gas crystalline hydrates are determined. It is proved that crystalline
connections of natural gas components with water lead to unacceptable technical and techno-
logical consequences. It is recommended to implement software and hardware complex of
wireless survey of gas-gathering system parameters for diagnostics of gas pipelines.
ВСТУП
З розвитком газодобувної промислово-
сті з’явилась проблема газових гідратів, які
ускладнюють технологію добування,
транспортування, зберігання та переробки
газу в Україні. Вартість методів попере-
дження та ліквідації гідратів в системах
видобутку та транспорту газу зростає. За
умов існуючих методів боротьби з гідра-
тами, витрати пов’язані з попередженням
гідратоутворення, досягають 30% собівар-
тості транспортованого газу.
Через невирішену проблему попере-
дження гідратоутворення при низькотем-
пературній обробці газу фактична темпе-
ратура процесів нерідко перевищує проек-
тну, внаслідок чого з газу недостатньо по-
256
вно відокремлюється рідина. Наявність у
газі вологи, рідких вуглеводнів, агресив-
них і механічних домішок знижує пропус-
кну здатність газопроводів, збільшує ви-
трату інгібіторів, посилює корозію. Все це
знижує надійність роботи газозбірної сис-
теми, збільшує ймовірність виникнення
аварійних ситуацій.
В умовах Пролетарського підземного
сховища газу (ПСГ) вирішення питань по-
передження гідратоутворення є актуаль-
ним для газової промисловості регіону, а
розробка новітніх технологій дозволить
поліпшити екологічну характеристику і
показники ефективності роботи систем ви-
добутку та транспортування газу.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
В умовах сьогодення балансовий фонд
свердловин Пролетарського ПСГ складає
302 одиниці. Для обв’язки свердловин за-
стосована променева система збору. Приро-
дний газ від кожної свердловини по шлей-
фах надходить до вузлів відключаючих
пристроїв, де проходить через штуцера для
регулювання дебіту свердловини (ШР-12)
та надходить в загальний колектор. Шлейфи
свердловин прокладені в коридорах по 3 – 7
трубопроводів з використанням труб діаме-
тром 114× 7 та 89× 5,5 мм. Довжини шлей-
фів коливаються від 300 до 2400 м і мають
загальну довжину 105,3 км.
Параметри роботи шлейфів свердловин
перебувають у таких межах: тиск колива-
ється від 115 кгс/с на початку періоду від-
бору і до 50 кгс/см2 в кінці. Через те що
глибина прокладення коридорів шлейфів
знаходиться нижче глибини промерзання
ґрунту, то температура шлейфів не опуска-
ється нижче 0 ºC і знаходиться в межах
7 – 20 ºC.
Відбір газу здійснюється за допомогою
експлуатаційно-нагнітальних свердловин.
Підготовка газу до подальшого транспор-
тування здійснюється на установках пер-
винної підготовки газу (УППГ) та установ-
ках комплексної підготовки газу (УКПГ) за
схемою низькотемпературної сепарації
(НТС).
Технологічний процес НТС призначе-
ний для відділення, при низьких темпера-
турах із потоку газу конденсату і вологи.
На установці низькотемпературної сепара-
ції низькі температури досягаються за ра-
хунок використання дросель-ефекту.
Склад та фізико-хімічна властивість га-
зу, що відбирається, змінюється кожний
сезон відбору. Він залежить від тієї проду-
кції, яка закачується в літній період, і від
властивостей відпрацьованих покладів.
Джерелами забруднення газопроводів є
багатокомпонентна суміш, яка складається
з пластової, конденсаційної та поверхневої
вод, вуглеводневого конденсату, емульсій,
механічних домішок, мінеральних масел,
органічних кислот, солей дво- і тривалент-
ного заліза, метанолу і гліколів.
У процесі видобування, підготовки та
транспортування природного газу, за наяв-
ності певних умов, компоненти природно-
го газу та домішки, що містяться в ньому
(наприклад, волога), можуть переходити в
рідкий та твердий стан, а також утворюва-
ти досить стабільні в даних умовах тверді
хімічні сполуки – газові кристалогідрати
або кригу. Можливість існування криста-
лічних з’єднань компонентів природного
газу з водою в свердловинах, газопрово-
дах, іншому обладнанні призводить до ду-
же небажаних технічних і технологічних
наслідків. Виникаючи у внутрішніх поро-
жнинах газового обладнання, ці утворення
можуть ускладнити і навіть виключити
можливість руху природного газу, що в
свою чергу призводить до аварійної ситуа-
ції та виходу з ладу технологічного облад-
нання.
Для підвищення гідравлічної ефектив-
ності та надійності роботи газопроводів
провадиться періодична продувка й очи-
щення внутрішньої порожнини трубопро-
водів. На наземному обладнанні газопро-
воду використовується підігрів зони гідра-
тоутворення за допомоги пересувної паро-
вої установки (ППУ).
257
Гідравлічна ефективність газопроводу
на довільний момент часу експлуатації
оцінюється коефіцієнтом гідравлічної ефе-
ктивності Е, що є відношенням фактичної
пропускної здатності до її проектної вели-
чини:
1>=
теор
факт
Q
Q
E ,
де фактQ – фактична пропускна здатність
газопроводу;
теорQ – теоретична пропускна здат-
ність.
LzT
РP
d,Q
сер
кн25
факт(теор) Δλ
22
710263
−⋅⋅= − .
Гідравлічна ефективність газопроводу
знижується за рахунок збільшення факти-
чного гідравлічного опору, тому вона з
урахуванням попередньої формули може
бути знайдена з виразу:
факт
теорE
λ
λ
= .
Експериментально доведено, що при-
чинами зниження ефективності газопрово-
ду є наявність в порожнині свердловини
малов’язких рідких відкладень – води і га-
зового конденсату. Причиною їх появи є
некондиційність підготовки газу до транс-
портування (тобто висока температура то-
чки роси).
За наявності великої кількості рідини і
невеликих швидкостей рідина знаходиться
в трубопроводі у вигляді гідратних пробок.
Під час руху вони відіграють роль місце-
вих опорів.
Втрати тиску в місцевому опорі визна-
чають за формулою:
2
2ωξρΔ =Р ,
де ξ – коефіцієнт місцевого опору.
При розрахунках ці втрати не врахову-
ють, але при експлуатації свердловин від-
бувається винос вологи, яка при прохо-
дженні в верхній частині насосно-
компресорних труб, фонтанній арматурі і
далі в шлейфах конденсується та сприяє
утворенню гідратних пробок. Як наслідок,
збільшується гідравлічний опір і знижуєть-
ся гідравлічна ефективність газопроводу.
Відомо, що на початку етапу гідратоут-
ворення газ починає дроселювати в місці
утворення гідрату і його температура зна-
чно понижується, що призводить до зни-
ження температури та ще більшої швидко-
сті утворення гідрату. Також процес гідра-
тоутворення відбувається зі зміною тиску
до та після зони гідратоутворення. За ре-
зультатами аналізу роботи діючих сверд-
ловин Пролетарського ПСГ встановлено,
що основні втрати тиску відбуваються за
рахунок сил тертя потоку газорідинної су-
міші зі стінками викидних ліній. Вагомим
фактором, який спричиняє збільшення
втрат тиску, є утворення гідратів у шлей-
фах свердловин.
Для своєчасного виявлення початку гі-
дратоутворення у шлейфах свердловин го-
ризонту М-7 та виконання заходів по його
усуненню на ПСГ періодично проводять
аналіз показників і розрахунки щодо ви-
значення зон утворення гідратів.
Згідно з галузевою методикою [2] тем-
пература гідратоутворення визначається за
формулою Баррера – Стюарта
2734718 +−⋅= BPlg,t pp ,
де pP – тиск гідратоутворення;
B – коефіцієнт, який залежить від умо-
вної приведеної густини газу.
За знайденими значеннями .n.pt і .к.pt в
одній системі координат будуються графік
розподілу температури за довжиною
шлейфу, а також рівноважна крива гідра-
тоутворення.
По графіку зміни температури за дов-
жиною шлейфу визначається можливе міс-
це гідратоутворення в шлейфі. Слід від-
значити, що на установках низькотемпера-
турної сепарації температура нерідко пере-
вищує проектну. З метою забезпечення
258
безаварійної роботи газозбірної системи
Пролетарського ПСГ виникла необхідність
впровадження новітніх технологій для ко-
нтролю за температурою та тиском газу на
фонтанних арматурах.
Рис. 1. Графік зміни температури за довжиною
шлейфу та лінія гідратоутворення
За результатами аналізу вітчизняного і
зарубіжного досвіду в галузі забезпечення
безаварійної роботи газозбірних систем
була виконана експертна оцінка сучасних
засобів діагностики і контролю режимів
роботи газопроводів. Для уникнення ава-
рійних ситуацій у зв’язку з повним гідру-
ванням шлейфа та гирла свердловини було
рекомендовано впровадити на Пролетарсь-
кому ПСГ програмно-технічний комплекс
безпровідного контролю параметрів газо-
збірної системи з використанням датчиків
фірми Fisher 3051, який дозволить:
– в режимі реального часу визначати
тиск та температуру газу безпосередньо на
фонтанній арматурі свердловин з диспет-
черської;
– виконувати оперативний контроль за
параметрами роботи окремо по кожній
свердловині;
– визначати місце та початок гідруван-
ням в газозбірній системі;
– підвищити точність і достовірність
показів датчиків;
– оперативно приймати рішення про
подальші дії при виникненні аварійної си-
туації.
На рис. 2 наведена принципова схема
роботи модулів контролю температури і
тиску, а на рис. 3 схема їх встановлення.
1
2
3
4
Рис. 2. Схема роботи модулів контролю темпера-
тури: 1 – трубопровід; 2 – місце утворення
гідрату; 3 – модуль температури (тиску);
4 – модуль процесора; 5 – модуль радіоканалу;
6 – диспетчерська
корпус
модулів
датчик
температури
термоізоляція
датчик
тиску
корпус
модулів
1–
2
см
50
–
6
0
см
Рис. 3. Схема встановлення датчиків
на фонтанній арматурі свердловин
Принцип роботи датчика температури
(рис. 2) полягає в тому, що при зміні темпе-
ратури навколишнього середовища зміню-
ється опір електрода 1 (від 50 до 100 Ом)
перетворювач сигналу 2 перетворює його
значення в електричний сигнал у діапазоні
4 – 20 мА. Електричний сигнал подається на
модуль радіоканалу 3. Модуль радіоканалу
перекодовує отримані значення в звичай-
ний цифровий сигнал і за допомогою ра-
діосигналу передає дані в диспетчерську.
Покази цих датчиків необхідно вивести на
259
монітор комп’ютера в диспетчерській слу-
жбі. Як датчики тиску використаємо при-
лади Fisher 3051. Оскільки модулі працю-
ють на низькому рівні напруги, то живлен-
ня цих датчиків забезпечується звичайни-
ми елеметами АА (лужні або NiCd).
Перевагою даної системи є відносно
невелика вартість датчиків, мінімальний
час встановлення датчиків у зв’язку з від-
сутністю кабельних ліній та відсутність
проведення вогневих і газонебезпечних
робіт при встановленні датчиків.
ВИСНОВКИ
Неможливо уникнути процесу гідрато-
утворення в газозбірній системі, тому по-
передження його є вимушеною і необхід-
ною частиною під час роботи ПСГ як при
відборі, так і при закачуванні газу. Об’єм
газу й інгібіторів гідратоутворень, що ви-
користовуються при боротьбі з гідратами,
є значним, а тому необхідно працювати в
напрямі розробки нових методів попере-
дження цього явища й отримання більш
економічного ефекту.
Запропонований метод є дієвим і ефек-
тивним, а також цікавий тим, що впрова-
дження цього методу не потребує великих
капіталовкладень та часу. Завдяки простоті
його введення в дію на фонтанній арматурі
свердловин не потребує допомоги сторон-
ніх організацій, бо встановлення датчиків,
створення й оптимізацію програмного за-
безпечення можна виконати власними си-
лами.
Постійний контроль за температурою
та тиском газу на фонтанній арматурі за-
безпечує вчасне й оперативне реагування
на будь-які зміни цих параметрів, що при-
зводить до безаварійної роботи газозбірної
системи та зменшує трудовитрати обслу-
говуючого персоналу.
Швидке та систематизоване надхо-
дження інформації про параметри роботи
газозбірної системи до диспетчерської до-
зволить отримувати повну і достовірну ін-
формацію щодо режимних параметрів га-
зозбірної системи і занесення їх в електро-
нні журнали в автоматизованому режимі.
Застосування форсунки, яка розпилює
метанол, значно підвищить якість процесу
боротьби з гідратоутворенням та призведе
до скорочення витрат метанолу.
Впровадження системи безпровідного
контролю параметрів роботи газозбірної
системи та застосування розпилюючої фо-
рсунки є доцільним та вельми актуальним
на Пролетарському ПСГ.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение
их образования и использование / Ю.Ф. Макогон. – М.:
Недра, 1985. – 232 с.
2. СТП 320.30019801.018-2000. Правила технічної
експлуатації магістральних газопроводів.
3. Розгонюк В.В. Довідник працівника газотранспо-
ртного підприємства / [Розгонюк В.В.,Руднік А.А., Коло-
мєєв В.М. та ін.]. – К.: Росток, 2001.
4. Химко М.П. Довідник інженера диспетчерської
служби / [Химко М.П., Дацюк А.В., Фролов В.А., Понома-
рьов Ю.В.].– К.: ВАТ УЦЕБОПнафтогаз, 2007.
5. Технологічний регламент установки відбору і
підготовки газу до транспортування на Пролетарсько-
му ПСГ, с. Пролетарське, 2008.
ПРО АВТОРІВ
Ширін Леонід Никифорович – д.т.н., професор, заві-
дуючий кафедрою транспортних систем і технологій
Національного гірничого університету.
Литвин Аліна Дмитрівна – м.н.с. кафедри транс-
портних систем і технологій Національного гірничого
університету.
260
|