На правах рукописи

ЮНУСОВ Рауф Раисович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПОДГОТОВКИ ГАЗА И КОНДЕНСАТА

(НА ПРИМЕРЕ ЮРХАРОВСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО

МЕСТОРОЖДЕНИЯ)

Специальность 25.00.17 - УРазработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторожденийФ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2008

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете на кафедре Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.

Научный руководитель доктор технических наук

Хафизов Айрат Римович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Токарев Михаил Андреевич;

кандидат технических наук

Касперович Александр Геннадиевич.

Ведущая организация ООО ВНИИГАЗ.

Защита состоится 26 декабря 2008 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Да212.289.04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 26 ноября 2008 года.

Ученый секретарь совета Ямалиев В.У.а

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Перспективы развития газовой промышленности в России в первую очередь связаны с освоением газовых и газоконденсатных месторождений в районах Крайнего Севера. Транспортировка газа из этих месторождений осуществляется по магистральным газопроводам, расположенным в зоне распространения многолетнемерзлых пород. На температурный режим работы газопроводов налагаются жесткие требования с целью обеспечения их эксплуатационной надежности и сохранности вечной мерзлоты. При уменьшении пластового давления в процессе разработки месторождения и подключении дожимной компрессорной станции (ДКС) в технологическую схему установки комплексной подготовки газа (УКПГ) температура газа на входе в УКПГ повышается, что приводит к положительным по Цельсию температурам товарного газа. Для предотвращения негативных явлений, связанных с протаиванием многолетнемерзлых пород (ММП) вокруг газопровода, его необходимо прокладывать на термостатических свайных основаниях с теплоизоляцией по всей длине, что приводит к увеличению капитальных затрат и снижению рентабельности добычи газа. Более эффективным направлением, позволяющим снижать температуру товарного газа на выходе из УКПГ, является совершенствование технологий подготовки газа с применением детандер-компрессорных агрегатов.

Другой важной проблемой газодобычи в условиях Крайнего Севера является предупреждение гидратообразования в системах сбора и промысловой подготовки газа, что осуществляется с использованием ингибитора гидратообразования - метанола. Следует подчеркнуть, что увеличение масштабов добычи газа приводит к пропорциональному увеличению потребления метанола. В то же время доставка метанола на промыслы Крайнего Севера как минимум удваивает его стоимость. Поэтому исследования, направленные на сокращение эксплуатационных затрат по предупреждению гидратообразования, в том числе и разработка вариантов технологии производства метанола непосредственно на промысле, являются актуальными.

Цель работы - разработка комплексных технологических схем подготовки скважинной продукции к дальнему транспорту в районах Крайнего Севера, включая технологию получения метанола из природного газа в промысловых условиях на установках комплексной подготовки природного газа (УКПГ).

Основные задачи исследования:

1 Анализ эффективности промысловой подготовки газа эксплуатируемых УКПГ северных месторождений (на примере Юрхаровского промысла). Определение основных направлений решения технологических проблем.

2 Разработка модификаций технологических схем промысловой подготовки природных газов многопластовых месторождений Крайнего Севера с учетом технических требований по показателям качества товарного газа и его температуре.

3 Анализ технологических потерь метанолаа-аингибитора гидратообразования на УКПГ.

4 Поиск путей адаптации к промысловым условиям традиционных методов получения метанола с использованием в качестве сырья природного газа (метана).

5 Разработка новых технологических схем производства метанола в промысловых условиях. Проектирование малотоннажной опытно-промышленной установки, интегрированной в технологический процесс подготовки газа на УКПГ-1 Юрхаровского месторождения.

6 Экспериментальное исследование влияния технологических параметров на показатели работы опытно-промышленной установки производства метанола. Учет экологических аспектов влияния производства метанола на чувствительные экосистемы Крайнего Севера.

Методы решения поставленных задач

Решение поставленных задач осуществлялось в процессе проведения научно-исследовательских и опытно-промышленных работ с применением современных физических и физико-химических методов исследований. Использованы методы прикладной термодинамики для расчета фазовых равновесий газоконденсатных смесей и моделирование технологических процессов с привлечением современных лицензионных программных продуктов (моделирующих технологических комплексов ГазКондНефть и Гиббс). Экспериментальные исследования выполнены на опытно-промышленной установке производства метанола на Юрхаровском ГКМ (газоконденсатном месторождении). При выполнении научных исследований и анализе результатов использовались методы математического моделирования и статистической обработки данных.

Основные защищаемые положения

1 Новые модификации технологических схем промысловой подготовки природных газов различных продуктивных горизонтов применительно к многопластовым газовым и газоконденсатным месторождениям в районах со сложными геокриологическими и горно-геологическими условиями.

2 Методический подход к проектированию рентабельных технологий малотоннажного производства метанола в промысловых условиях, максимально интегрированных с установками комплексной подготовки газа.

3 Создание опытно-промышленной малотоннажной установки на Юрхаровском промысле ОАО НОВАТЭК. Отработка технологии, анализ экспериментальных данных по показателям работы и оптимизация технологического режима установки.

Научная новизна

1 Впервые разработаны новые технологические схемы подготовки скважинной продукции многопластовых газоконденсатных месторождений Крайнего Севера, в которых используется изоэнтропийное расширение газового потока и обеспечиваются рациональные параметры технологического процесса (температурный уровень минус 30аоС, температуры выходных потоков газа и конденсата 0Е.минуса2аоС).

2 Выявлено, что при добыче сеноманского газа до 10аЦа15а% от объемов добычи валанжинских газов целесообразно проводить их совместную промысловую подготовку с использованием в качестве холодопроизводящего процесса расширение потока валанжинского газа.

3 Впервые установлены рациональные технологические параметры совмещенной с УКПГ малотоннажной установки получения метанола из природного газа - термодинамические режимы конверсии парогазовой смеси и реактора синтеза, а также соотношение расходов водяного пара и метана (3а:а1).

Практическая значимость

1 Технологическая схема промысловой подготовки газа с детандер-компрессорными агрегатами включена в проект обустройства второй очереди Юрхаровского месторождения. Она обеспечивает температуру поступающего в магистральную газотранспортную систему товарного газа на уровне 0 - минус 2аоС, и позволяет отодвинуть ввод ДКС на два года при сохранении степени извлечения углеводородного конденсата.

2 Впервые спроектирована, создана и пущена в опытно-промышленную эксплуатацию на Юрхаровском промысле рентабельная малотоннажная установка производства метанола, интегрированная в технологические объекты УКПГ (производительность установки 12,5 тысяч тонн в год).

3 Предложен и обоснован комплекс технических решений, обеспечивающих экологическую безопасность эксплуатации малотоннажных установок производства метанола в районах Крайнего Севера.

Апробация работы

Основное содержание работы доложено на пяти научно-технических конференциях: второй международной конференции Метанолаа2007 (Москва, март 2007 г.); Международной конференции Фундаментальный базис новых технологий нефтяной и газовой промышленности, (Москва, ИПНГ РАН, апрель 2007 г.); отраслевой конференции Обеспечение эффективного функционирования Уренгойского нефтегазового комплекса (Анапа, май 2008 г.), Международной конференции по газовым гидратам (Ванкувер, 2008аг.), Международной научно-практической конференции "Техника и технологии добычи и подготовки нефти и газа в осложнённых условиях эксплуатации" (Москва, ЦВК Экспоцентр, июнь 2008 г.).

Результаты работы докладывались на научных семинарах в Уфимском государственном нефтяном техническом университете (кафедра Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений), научно-технических советах ОАО НОВАТЭК, ОАО Газпром и ООО ТюменНИИгипрогаз (2005а-а2008 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 15 печатных работах, в том числе: 1 монография, 8 статей, тезисы 3 докладов на научных конференциях, 3 патента РФ. Две публикации помещены в изданиях, включенных в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, глав, заключения, списка литературы из 100 наименований, изложена на 135 страницах, содержит 28 рисунков, 31 таблицу.

Содержание диссертационной работы

Во введении охарактеризованы актуальность темы диссертации, цель работы, основные задачи исследований, защищаемые положения, научная новизна, практическая ценность полученных результатов, приведены сведения об апробации работы и её структуре.

В первой главе обсуждаются особенности промысловой подготовки газа и конденсата для многопластовых месторождений со сложными геокриологическими и горно-геологическими условиями (на примере Юрхаровского газоконденсатного месторождения ОАО НОВАТЭК).

Отмечено, что в создание новых технологий, направленных на эффективную промысловую подготовку природных газов газоконденсатных залежей, значительный вклад внесли ведущие специалисты нефтегазовой отрасли: АндрееваО.П., БекироваТ.М., БергоаБ.Г., БурмистроваА.Г., ВеликовскийаА.С., ГафароваН.А., ГриценкоаА.И., ЗапорожецаЕ.П., ЗибертаГ.К., ЕлистратоваВ.И., ИстоминаВ.А., КасперовичаА.Г., КисленкоаН.А., КабановаН.И., КлюсоваВ.А., КубановаА.Н., КульковаА.Н., ЛанчаковаГ.А., ЛаухинаЮ.А., МинликаеваВ.З., СтавицкийаВ.А., СиротинаА.М., СулеймановаР.С., ТолстоваВ.А., ХалифаА.Л., ХудяковаО.Ф., Юшкин В.В., ЯзикаА.В. и многие другие. Накопленный в газовой отрасли технологический опыт позволяет успешно ставить и решать новые задачи, связанные с особенностями разработки и эксплуатации многопластовых нефтегазоконденсатных залежей с большим этажом газоносности в сложных геокриологических и горно-геологических условиях.

Отмечены основные особенности разработки Юрхаровского нефтегазоконденсатного месторождения, состоящие в следующем:

• расположение значительной части месторождения в акватории Тазовской губы и наличие весьма жестких природоохранных требований к территории месторождения;
• необходимость использования высокопроизводительных скважин с большими отклонениями от вертикали и горизонтальными окончаниями при разбуривании месторождения с берега, а в перспективе - переход на многозабойные скважинные технологии;
• многопластовый характер месторождения с сильно различающимися газоконденсатными характеристиками эксплуатационных объектов.

По результатам проведенного анализа сформулированы основные научно-технические проблемы, на решение которых и направлены последующие главы диссертации:

1 Совершенствование низкотемпературных технологий подготовки газов различных продуктивных горизонтов, в том числе с использованием детандерных технологий.

2 Необходимость сокращения эксплуатационных затрат на предупреждение гидратообразования при использовании в качестве ингибитора метанола. Здесь выделена наиболее актуальная проблема - разработка рентабельных вариантов малотоннажного производства метанола непосредственно на промысле.

3 Разработка комплекса технических решений для обеспечения экологической чистоты метанольных технологий, адаптированных к промысловым условиям.

Вторая глава диссертации посвящена методам совершенствования технологий промысловой подготовки газа на Крайнем Севере. Выделено два наиболее важных аспекта: разработка технологических схем совместной подготовки природных газов разных продуктивных горизонтов и применение детандер-компрессорных агрегатов в технологиях подготовки газов газоконденсатных залежей.

Технологическая схема установки низкотемпературной сепарации (УНТС) 1-й очереди Юрхаровского промысла включает двухступенчатую сепарацию газа с использованием эжектора на второй ступени сепарации, что позволяет при изоэтальпийном расширении потока газа одновременно утилизировать низконапорный газ выветривания нестабильного конденсата. Проектная технология обеспечивает необходимую температуру сепарации на уровне минус 30а0С при давлении газа на входе в установку не ниже 10аМПа и давлении на выходе - на уровне 7,0-7,5аМПа. При последующем снижении входного давления проектом обустройства предполагается строительство ДКС, подключаемой после первой ступени сепарации газа.