ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПРОПАН-БУТАНОВОЙ СМЕСИ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ МУБАРЕКСКОГО РЕГИОНА НА РЕЖИМЕ ИСТОЩЕНИЯ ПЛАСТОВОЙ ЭНЕРГИИ

АННОТАЦИЯ

В результате разработки основных сырьевых газоконденсатных месторождений Мубарекского региона Узбекистана в режиме падающей добычи и снижения пластового давления, были выдвинуты проблемы, связанные с существенным изменением их геологических и технологических параметров, состава газа, потенциального содержания конденсата, пропана и бутана. Ввод в разработку новых месторождений также влияет на показатели исходного сырья. В этих условиях понизилась эффективность эксплуатации технологических установок промысловой и заводской подготовки природного газа и извлечения ценных компонентов и фракций. На Мубарекском ГПЗ с целью поддержания выхода пропан-бутановой фракции разработаны технические и технологические решения и мероприятия по модернизации и реконструкции производства. Результаты научных исследований и технологических расчетов показали возможность оптимизировать режим работы оборудования по всем составляющим элементам последовательной обработки газа и повысить степень извлечения пропан-бутановой смеси с 72 % до 83 %. Проведенное исследование подтверждает отсутствие единого варианта оптимизации процесса получения сжиженного газа, используемые модели не носят универсальный характер. Задача решается на основе системного подхода и с учетом особенностей сырьевого обеспечения и существующих объектов подготовки газа на промысле и ГПЗ.

ABSTRACT

The development of the main raw gas condensate fields (GCF) of the Mubarek region of Uzbekistan in the regime of declining production and decreasing reservoir pressure has raised problems associated with significant changes in their geological and technological parameters, gas composition, potential content of condensate, propane and butane. The development of new fields also impacts raw material indicators. Under these conditions, the operating efficiency of process units for field and plant-based preparation of natural gas and the extraction of valuable components and fractions has decreased. Technical and technological solutions and measures for the modernization and reconstruction of production have been developed at the Mubarek Gas Processing Plant in order to maintain the output of the propane-butane fraction. The results of scientific research and technological calculations demonstrated the possibility of optimizing the equipment operating mode for all components of sequential gas treatment and increasing the degree of extraction of the propane-butane mixture from 72 % to 83 %. The conducted study confirms the absence of a single option for optimizing the process of producing liquefied gas and the models used are not universal. The problem is solved on the basis of a system approach and taking into account the features of raw material supply and existing gas preparation facilities at the field and gas processing plant.

Ключевые слова: месторождение, природный газ, падение давления, пропан-бутановая фракция, степень извлечения, модернизация, моделирование.

Keywords: field, natural gas, declining of a pressure, propane-butane fraction, extraction degree, modernization, modelling.

Введение

С изменением параметров газа на входе ГПЗ при эксплуатации установок по линии получения пропан-бутановой смеси возникло несоответствие характеристик применяемых аппаратов новым условиям, а также были выявлены дополнительные факторы, снижающие эффективность работы оборудования.

В известных работах [1-6] вопрос интенсификации технологических процессов и повышения производительности установок рассматривается с позиций системного анализа и при использовании метода математического моделирования.

Принимаются технологические решения, направленные на повышение эффективности действующих на производстве процессов разделения компонентов газо-жидкостных смесей (компримирование, абсорбция, адсорбция, фильтрация, низкотемпературная сепарация, ректификация), которые используются в определенной комбинации и логически строгой последовательности, базируются на научно-практических основах их применения и эффективного функционирования.

При моделировании производства осуществляется комплексная оценка влияния всех технологических параметров и различных вариантов аппаратурного оформления на технологический процесс. Это позволяет определить оптимальные параметры эксплуатации по установкам и основные показатели технологических потоков для расчета материального баланса выхода целевых продуктов.

При выборе параметров режима эксплуатации установок принимаются во внимание такие факторы, как возможность получения низких температур, технология подготовки сырья на последующих установках и условия, при которых тот или иной способ обеспечивает эффективную работу оборудования.

Удовлетворение спроса на сжиженный газ связано также с текущим состоянием и перспективами сырьевого обеспечения установки получения пропан-бутановой смеси, учитываются прогнозные материалы по сырьевой базе предприятия.

В последние годы наблюдается развитие систем подготовки газа Узбекистана в плане строительства новых, а также реконструкции существующих установок получения пропан - бутановой смеси в период падающей добычи по газоконденсатным месторождениям. Общая направленность – энерго- и ресурсосбережение при частичной или полной модернизации технологического оборудования. Принятые решения предполагают проведение мероприятий, учитывающих возможность использования имеющегося оборудования и минимального количества заменяемых и модернизируемых аппаратов.

Цель данной работы: обеспечить прирост производства пропан-бутановой смеси в период падающей добычи газа в Мубарекском регионе.

Объектом исследования является установка получения пропан-бутановой смеси (УППБС-1,2,3 нитки) в составе комплекса получения сжиженного газа: ДКС-1,2,3,4 ---УЦОГ-1,2,3 --- УППБС-1,2,3.

Проектная мощность установки 12,0 млрд.м³ газа в год с выработкой до 258,0 тыс.т сжиженного газа.

Предмет исследования состоит в системном анализе процесса получения пропан-бутановой смеси, а также методов, средств и научных основ его эффективного функционирования в системе подготовки природного газа на ГПЗ.

Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:

- проанализировать предметную область данной темы;

- провести сравнительный анализ фактических и нормативных параметров с выявлением проблем эксплуатации и сырьевого обеспечения производства;

- выдать решения по повышению эффективности извлечения пропан-бутановой смеси;

- выполнить технологические расчеты с определением материального баланса по выходу продуктов и последующей сравнительной оценкой основных показателей экономической эффективности капитальных вложений.

Материалы и методы исследования

Сотрудниками АО «OʻZLITINEFTGAZ» с 2013 г. на ГПЗ проводятся исследования по изучению фактических показателей эксплуатации установки получения сжиженного газа при изменении входных параметров и состава природного газа в сравнении с проектными и нормативными данными. В период 2016-2018 гг. вследствие неэффективной работы оборудования степень извлечения пропан-бутана составила 72 % при проектном значении 80 %.

На основе системного анализа и модельных исследований с математическими расчетами осуществлена общая оценка влияния технологических показателей и различных вариантов аппаратурного оформления процесса на выработку продукции.

Основные технико-экономические показатели производства до и после модернизации определили экономическую эффективность вложенного капитала и рациональное направление модернизации при соответствующих режимных условиях технологических установок.

Результаты и обсуждение

В результате проведенного исследования [7] выявлены проблемы и трудности эксплуатации установок комплекса получения сжиженного газа, обусловленные отклонением от требований к качеству сырья и норм рабочего режима, проектными недоработками, моральным старением и техническим состоянием оборудования и др.

Разработаны технологические решения, включающие: повышение качества подготовки газа аминовой сероочистки и НТС на входе ДКС (по точке росы и содержанию мехпримесей); перераспределение газовых потоков для увеличения объема газа, подаваемого на УППБС-1,2,3; обеспечение необходимого режима разделения потоков на колоннах деэтанизации и стабилизации; улучшение качества очистки от механических примесей на выходе газа после цеолитовой осушки и др.

Для реализации решений предложено проведение соответствующих мероприятий с распределением их по двум вариантам аппаратурного и схемного оформления относительно базового.

При математическом моделировании (программа Aspen НYSIS) существующей и измененных схем комплекса рассчитан материальный баланс по технологическим потокам и выходу целевых продуктов.

Технологические и экономические расчеты показали предпочтительность реализации предлагаемых мероприятий с заменой съемно-проточной части   компрессоров ГПА-1,2,3,4 и внесением конструктивных изменений в рабочие колеса (рисунок 1). Замена съемно-проточной части с ротором позволит повысить давление выхода газа ДКС до 6,35 МПа (технические условия по контракту), степень сжатия до 2,3, а также расход газа до 536000 м³/час.

Рисунок 1. Принципиальная схема комплекса получения пропан-бутановой смеси после модернизации по варианту 3 с расчетными параметрами (изменения обозначены красным цветом)

Расчетный максимальный годовой объем прироста сжиженного газа по УППБС-1,2,3 составил 43,1 тыс.т и газового конденсата 9,5 тыс.т. при повышении степени извлечения пропан-бутановой фракции с 72 % до 83 %.

Разработанные решения и мероприятия положены в основу выполненных проектных документов по модернизации установок комплекса получения пропан-бутановой смеси [8] и в 2020 г. реализованы на Мубарекском ГПЗ.

По данным предприятия за 2021 - 2023 гг. выработано 867,537 тыс.т сжиженного газа с экономическим эффектом от реализации продукции
429,430 млрд. сум. После модернизации средне-годовое производство пропан-бутановой смеси превысило расчетное значение на 9,9 тыс.т.

Заключение

В условиях снижения пластовой энергии газоконденсатных залежей Мубарекского региона и изменения параметров сырьевого газа ГПЗ определена рациональная схема модернизации и подобран оптимальный режим работы комплекса получения пропан-бутановой смеси, обеспечивающие повышение выработки продукта при минимальных затратах на реконструкцию и модернизацию производства и сроке их окупаемости два года. Внедрение результатов данного исследования способствует удовлетворению потребности отраслей экономики и населения Республики в сжиженном газе.

Список литературы:

1. Эрих В.Н., Расина М.Г., Рудин М.Г. Химия и технология нефти и газа. Изд.2-е перераб. – Л. Химия. 1977. – 424 с.
2. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. – М. Химия. 1981. – 472 с.
3. Бекиров Т.М. Первичная переработка природных газов. – М. Химия. 1987. – 256 с.
4. Маслов В.М. Концепция анализа и совершенствования техники и технологии промысловых подготовки и транспорта газа. – Ташкент. Фан. 1997. – 664 с.
5. Бекиров Т.М., Ланчаков Г.А. Технология обработки газа и конденсата. – М. ООО «Недра - Бизнесцентр». 1999. – 596 с.
6. Мурин В.И., Кисленко Н.Н., Сурков Ю.В. и др. Технологии переработки природного газа и конденсата // Справочник (в 2-х ч.). – М. Издательство «Недра–Бизнесцентр». 2002. – 517 с.
7. Отчет о научно-исследовательской работе «Модернизация существующих установок УППБС-1,2,3 ниток ООО «Мубарекский ГПЗ» в целях увеличения выработки сжиженного углеводородного газа». АО «O‘ZLIТINEFТGAZ». – Ташкент. 2017. – 104 с.
8. Рабочая документация по объекту «Модернизация действующих установок УППБС-1,2,3 ниток ООО «Мубарекский ГПЗ»». 1-этап. Технологические решения и мероприятия по оптимизации процесса и моделирование комплексной установки УППБС. АО «O‘ZLITINEFTGAZ». – Ташкент. 2017. – 68 с.