Статья посвящена вопросу решения важной задачи — обоснование выбора технологии промысловой подготовки малосернистых газов. Авторы предлагают в качестве решения такой задачи — рассмотреть применение установки для очистки малосернистого газа от сероводорода углеводородным конденсатом в составе промысловой установки низкотемпературной сепарации газа (НТС). Предлагаемая технология сероочистки газа на основе углеводородного конденсата, сможет обеспечить в условиях Чинаревского месторождения необходимое качество очищенного газа.
Ключевые слова: сероводород, диоксида углерода, углеводородный конденсат, установка низкотемпературной сепарации, промысловая очистка газа.
Обязательным требованием, которое предъявляется к технологии промысловой очистки малосернистых газов от сероводорода, является отсутствие выбросов в атмосферу токсичных сернистых соединений. Все абсорбционные и адсорбционные способы обработки газа не позволяют в принципе решить эту задачу. Эти способы обработки газа позволяют удалять из обрабатываемого газа сероводород и сконцентрировать его на стадии регенерации сорбента, причем в составе газа регенерации абсорбента концентрация диоксида углерода достигает 90–98 % и только 2–10 % составляет сероводород [1].
Важным условием для установок промысловой очистки газа от сероводорода является низкая металло- и энергоемкость, а также минимальное количество технологических операций.
Для подготовки газа газоконденсатных месторождений необходимо обеспечить осушку газа с целью предотвращения гидратообразования и извлечения тяжелых углеводородов С5+высш.
Наиболее широко в практике промысловой обработки газа применяется метод низкотемпературной сепарации (НТС), основанный на получении отрицательных температур для разделения газоконденсатной смеси за счет естественного перепада давления. Его преимущество в том, что при незначительных капиталовложениях и небольших эксплуатационных затратах степень извлечения тяжелых углеводородов из газа достигает от 80 до 100 % от потенциала, при этом обеспечивается требуемая точка росы газа по влаге и углеводородам [2].
Концентрация сероводорода в газах изменяется в широких пределах от 0,0014 % до 25–30 % об. Малосернистый газ, в основном, связан с небольшими месторождениями Казахстана в Западно-Казахстанской области, выявленными в северной бортовой зоне Прикаспийской впадины.
Проблемы промысловой подготовки малосернистых газов удобно рассматривать на примере Чинаревского газоконденсатного месторождения, которое характеризуется следующими параметрами: пластовое давление — 25,3 МПа; буферное давление — 17,0–18,0 МПа; температура газа на устье — 10–20 °С; конденсатосодержание — 390 г/м.
Присутствующие в добываемом газе сероводород и диоксид углерода требуют решения проблемы рациональной очистки газа от сернистых соединений при промысловой подготовке его к дальнему транспорту.
Присутствие в газе сероводорода и диоксида углерода при наличии влаги вызывает опасность образования газовых гидратов, снижает калорийность газа. Чем больше в газе H2S и СО2, тем легче образуются гидраты. Удаление из добываемого газа кислых компонентов позволяет уменьшить опасность образования гидратов [3].
Все технологические потоки содержат в своем составе сероводород. Высокое содержание сероводорода в факельном газе делает его источником экологической опасности [1].
На установках низкотемпературной сепарации (НТС) получение низких температур обеспечивается снижением давления газа. В результате происходит конденсация тяжелых углеводородов и насыщение образовавшейся жидкой фазы легкими компонентами газа, а также сероводородом. Технология низкотемпературной конденсации (НТК) основана на охлаждении газа до низких температур, порядка минус 60 °С. В результате получают отбензиненный газ и углеводородный конденсат.
В отбензиненном методом НТК газе содержание сероводорода составляет 40 % от его количества в сырье, а в конденсате — 60 %. Из этого следует, что и газ, и конденсат необходимо подвергать дополнительной обработке с целью удаления сероводорода. Для этого необходимо в составе УКПГ иметь установки сероочистки [4].
На малосернистых месторождениях эти установки, как правило, не строятся, а газы дегазации углеводородного конденсата сжигаются на факелах, загрязняя атмосферу окислами серы [3]
2H2S +302 → 2S02 + 2Н20 (1)
Весовое количество образовавшегося диоксида серы в 2 раза больше, чем количество сгоревшего сероводорода. Диоксид серы медленно окисляется кислородом воздуха до серной кислоты, которая в виде «кислых дождей» выпадает на поверхность земли.
Наиболее полно требованиям промысловой очистки газа от сероводорода на Чинаревском месторождении отвечает технология с использованием физической абсорбции, т. к. этот метод требует простейшее оборудование: абсорбер, выветриватель, работающий при низком давлении (атмосферном) и циркуляционный насос. В качестве абсорбента сероводорода рассматривается углеводородный конденсат данного месторождения, что благоприятно сказывается на экономике процесса.
Выбор данного метода определяется следующими благоприятными обстоятельствами:
− месторождение обустроено и позволяет получать углеводородный конденсат, используя его для абсорбции сероводорода;
− в составе промысловой УКПГ имеется установка стабилизации конденсата, что позволяет использовать оборудование этой установки для регенерации насыщенного сероводородом конденсата.
В предлагаемой системе работа исключает загрязнение окружающей среды сернистыми соединениями, упрощает технологию регенерации насыщенного сероводородом абсорбента и утилизацию поступающей из скважины воды и углеводородного конденсата.
Для решения поставленных задач в состав установки дополнительно входят смеситель, насос для подачи нейтрализатора сероводорода и емкость для нейтрализатора.
Для выполнения данной задачи можно применить установку для очистки малосернистого газа от сероводорода углеводородным конденсатом в составе промысловой установки низкотемпературной сепарации газа (НТС), содержащей сепаратор, противоточный насадочный абсорбер, насос и емкость для свежего абсорбента и дополнительно содержащий смеситель, насос для подачи нейтрализатора сероводорода и емкость для нейтрализатора сероводорода, смеситель соединяется с трубопроводом вывода жидкости из сепаратора, трубопроводом вывода отработанного абсорбента из абсорбера и нагнетательным патрубком насоса для подачи нейтрализатора сероводорода в смеситель, а выходной патрубок смесителя соединяется трубопроводом с узлом стабилизации конденсата на установке НТС, при этом всасывающий патрубок насоса для подачи нейтрализатора сероводорода соединяется с нижним патрубком емкости для нейтрализатора, а выходной патрубок смесителя соединяется трубопроводом с узлом обработки жидкостей на установке НТС. Такая технология позволяет выполнить одновременную очистку от сероводорода отработанного абсорбента, воды и углеводородного конденсата [5].
На рисунке 1 приводится принципиальная схема установки очистки малосернистого газа от сероводорода.
Рис. 1. Принципиальная схема установки очистки малосернистого газа от сероводорода: 1 — сепаратор, 2 — абсорбер, 3, 6 — насос, 4, 7 — емкость, 5 — смеситель
Газ из скважины с концентрацией сероводорода 1 г/м3 под давлением 10 МПа в количестве 10000 м3/ч поступает в сепаратор, где от газа отделяется вода и углеводородный конденсат в количестве 0,1 и 0,5 м3/ч соответственно. С водой и углеводородным конденсатом из сепаратора удаляется 153 г/ч сероводорода.
Результаты изучения времени контакта абсорбента с газом приведены на рисунке 2.
Рис. 2. Влияние времени контакта абсорбента с газом на концентрацию сероводорода в очищенном газе
Результаты промысловых исследований свидетельствуют о том, что предлагаемая технология сероочистки газа на основе углеводородного конденсата, может обеспечить в условиях Чинаревского месторождения необходимое качество очищенного газа при плотности орошения не менее 1,5 м3/тыс.м3, времени контакта газа с абсорбентом не более 11 секунд и времени контакта абсорбента с газом не более 3 минут.
Литература:
- Мурин В. И. Технология переработки природного газа и конденсата: Справочник / В. И. Мурин, Н. Н. Кисленко, Ю. В. Сурков. — М.: Недра, 2002. — Ч. 1. — 517 с.
- Росляков А. Д. Анализ технологий очистки углеводородного сырья от сернистых соединений / А. Д. Росляков, В. В. Бурлий // Экология и промышленность России. -2010. — № 2. — С.42–45.
- Шаймарданов В. Х. Разработка высокоэффективной технологии очистки нефти от газа. / В. Х. Шаймарданов, Е. П. Масленников, У. Е. Усанов // Роснефть. — 2007. — № 4. — С. 59–61.
- Шестерикова Е. А. Изучение абсорбции компонентов природного газа стабильным газовым конденсатом / Е. А. Шестерикова, И. А. Галанин, Р. Е. Шестерикова // Газовая промышленность. 2012, № 6, С. 25 –27.
- Шестерикова Е. А. Энергетические критерии при выборе метода очистки газа от сероводорода / Е. А. Шестерикова // Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений: специализированный сборник, приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности», № 1, 2006. — М.: ООО «ИРЦ Газпром». — С. 36–39
