Процесс подготовки газа на газовых и газоконденсатных месторождениях сопряжен с рядом специфических особенностей, обусловленных динамикой разработки пластов. По мере эксплуатации месторождения происходит снижение пластового давления, что, в свою очередь, уменьшает давление сырого газа, поступающего на установку подготовки. Для компенсации этого падения и поддержания необходимых технологических параметров со временем требуется монтаж дополнительного оборудования: дожимных компрессоров, насосов и сепараторов. Кроме того, с падением давления меняется и состав добываемого сырья: концентрация легких углеводородов (до С4) возрастает, а доля тяжелых фракций (С5 и выше) в газе и конденсате, напротив, снижается.
Двухступенчатый принцип подготовки
Общим подходом к проектированию схем подготовки и переработки является их двухступенчатость. На первой, промысловой, стадии осуществляется подготовка газа, которая включает в себя несколько ключевых процессов:
- Отделение капельной влаги и механических примесей.
- Осушка газа.
- Очистка от нежелательных компонентов, таких как азот, углекислый газ и сернистые соединения.
На газоконденсатных месторождениях к этим задачам добавляется отделение сырого газового конденсата от газа и его последующая стабилизация. Целью этой ступени является подготовка как газа, так и конденсата к безопасному и эффективному транспорту на крупные перерабатывающие предприятия — газоперерабатывающие (ГПЗ) и нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).
Сепарация и стабилизация конденсата
Газ, поднимаясь из скважины, выносит с собой взвесь капельной жидкости (конденсат и пластовую воду) и мелкие частицы породы, образуя сложную дисперсную систему. Для разделения фаз применяют физические методы сепарации в аппаратах различных типов: гравитационных, инерционных, центробежных и низкотемпературных. Выбор конкретного типа сепаратора зависит от технологических требований и исходных характеристик газового потока.
Смесь конденсата и воды с пунктов сбора направляется в разделители-отстойники, где происходит отделение воды от сырого газового конденсата. Далее сырой конденсат проходит стабилизацию в ректификационных колоннах (стабилизаторах) для удаления наиболее легких и летучих углеводородов (С3-С5). Это необходимо для обеспечения безопасности транспортировки: стабильный газовый конденсат должен иметь давление насыщенных паров не более 67-93 кПа (500-700 мм рт. ст.), особенно при перевозке в железнодорожных цистернах.
Требования к качеству товарного газа
Природный газ, поступающий в магистральные газопроводы, должен строго соответствовать стандартам. Основные требования направлены на обеспечение коррозионной стойкости трубопроводов и оборудования, а также на поддержание однофазного газообразного состояния при транспортировке. Это означает, что в газопроводе не должны образовываться жидкие углеводороды, водяной конденсат или газовые гидраты — кристаллические соединения, способные полностью перекрыть поток.
Влагосодержание газа является критическим параметром. Его оценивают через абсолютную влажность (г/м³), относительную влажность (%) и, что особенно важно, через температуру точки росы — температуру, при которой из газа начинает выпадать капельная влага. Наличие влаги в транспортируемом газе ведет к ряду проблем: образованию жидкости при компримировании, созданию гидратных пробок, забивающих арматуру и контрольно-измерительные приборы.
Методы осушки и борьбы с гидратами
Поэтому обязательным этапом подготовки является осушка газа, глубина которой как раз и характеризуется точкой росы. Широко применяются два основных метода борьбы с нежелательными явлениями:
- Ингибирование: в поток газа вводятся специальные вещества — ингибиторы. Для предотвращения гидратообразования часто используют метанол (требующий особых мер предосторожности из-за токсичности), а для осушки — гликоли (диэтиленгликоль и др.).
- Абсорбционная осушка: этот процесс осуществляется в колонных аппаратах — абсорберах, где в качестве поглотителей влаги применяют высококонцентрированные растворы гликолей (этиленгликоль, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль). Подробнее об этом можно узнать в разделе Абсорбционная осушка.
Нормативные показатели качества газа, подаваемого в магистрали, варьируются в зависимости от сезона и региона. Например, для северных месторождений установлены более строгие нормы по влагосодержанию и, соответственно, по точке росы, особенно в зимний период.
Качество стабильного газового конденсата
Помимо давления насыщенных паров, для полной оценки товарного качества стабильного газового конденсата, предназначенного для транспортировки по трубопроводам или железной дороге, необходимо анализировать целый комплекс характеристик. К ним относятся фракционный состав, содержание сернистых соединений и ароматических углеводородов, количество высококипящих парафинов, температура застывания и другие параметры, определяющие его дальнейшую переработку и применение.
