Низкотемпературная сепарация (НТС) Низкотемпературной сепарацией называют процесс извлечения жидких углеводородов из газов путем однократной конденсации при пониженных температурах от -10 до –25 о С с газогидромеханическим разделением равновесных газовой и жидкой фаз. Природный газ выносит из скважин: взвешенную капельную жидкость (газовый конденсат, воду); мелкие частицы горной породы. Основное условие применения НТС - избыточное давление газа по сравнению с давлением, необходимым для подачи в магистральные трубопроводы (как правило, на начальных этапах эксплуатации месторождения). Процесс отделения жидких дисперсных фаз от газа происходит при понижении температуры газожидкостной смеси, вызванном снижением давления смеси.
По мере сепарации изменяются размеры капель взвешенной влаги (их дисперсность): на входном участке диаметр капель в потоке газа колеблется 100-1000 мкм (в среднем 700-800 мкм, может присутствовать пленочная жидкость); после первой ступени сепарации - капли диаметром от 30 до 150 мкм (суммарное содержание жидкой фазы ≤ 350 мг/м 3 газа); после второй ступени - самые мелкие капли – от 1 до 30-50 мкм. Избыточное давление газа позволяет за счет расширения газа получать низкие температуры, т.е. охлаждать газ: изоэнтальпийное расширение газа - с использованием дроссельных устройств; изоэнтропийное - с применением турбодетандеров. Сегодня, установка НТС, как правило, включает следующие элементы: системы предварительного впрыска и регенерации ингибитора гидратообразования ; рекуперационный теплообменник; непосредственно, сам сепаратор (или несколько); холодильные машины; систему стабилизации конденсата.
Влияние предварительного охлаждения продукции газоконденсатных скважин на температуру сепарации. Преимущества низкотемпературной сепарации газа: низкие капитальные расходы и эксплуатационные затраты, особенно в начальный период эксплуатации при наличии свободного перепада давления; помимо извлечения жидких углеводородов одновременно осуществляется и осушка газа до требуемых отраслевым стандартом кондиций; легкость регулирования технологического процесса и его автоматизации в условиях газопромысла ; возможности постепенного дополнения и развития технологии при снижении пластового давления и, соответственно, уменьшении свободного перепада давления, так что уже на момент проектирования установки могут быть предусмотрены различные перспективные варианты продления срока ее эффективной эксплуатации (в частности, за счет использования внешних источников холода, а также подключения дожимных компрессорных станций). Недостатки : несовершенство термодинамического процесса однократной конденсации, при этом степень извлечения из природного газа целевых компонентов при заданных температуре и давлении в концевом низкотемпературном сепараторе зависит только от состава исходной смеси; в процессе эксплуатации пластовое давление падает (при этом содержание углеводородного конденсата в пластовом газе уменьшается), так что «свободный перепад» давления на дросселе уменьшается (происходит «исчерпание» дроссель-эффекта ) и, следовательно, повышается температура сепарации, – в результате не только удельное количество, но и степень извлечения целевых компонентов уменьшается; термодинамическое несовершенство дроссельного расширения газа как холодопроизводящего процесса по сравнению с турбодетандерны
Использование эжекторов в схемах установки НТС Эжекторы играют важную роль в схемах установки НТС, обеспечивая необходимое давление и перемещение газовых сред.
Типичная схема установки нтс с эжектором. Прицнипиальная схема эжектора «газ-газ».
Применение эжекторов в установках НТС. Плюсы и недостатки 1 Увеличение давления Эжекторы позволяют увеличить давление сжимаемого газа в процессе его перемещения. 2 Очистка газов Эжекторы могут использоваться для очистки газов от частиц и примесей, улучшая качество продукта. 3 Охлаждение газов В некоторых схемах установок НТС, эжекторы применяются для охлаждения газов, снижая их температуру. Недостатки: 1)Нужен перепад давления, около 2–6 Мпа. 2)Требуется дополнительное оборудования для увеличения эффективности низкотемпературной сепарации. 3) Потребуется постройка дожимной компрессорной станции для поддержания необходимого давления
Основные технологические показатели эжекторов КПД Высокий коэффициент полезного действия позволяет эжекторам эффективно использовать энергию сжимаемого газа. Производительность Эжекторы обладают высокой производительностью, способностью перемещать большие объемы газа. Сопротивление потока Правильно спроектированные эжекторы имеют минимальное сопротивление потока газа, обеспечивая эффективность работы системы.
Расчетная схема газового эжектора Расчетная схема газового эжектора описывает внутреннюю структуру устройства и позволяет провести точный анализ его работоспособности. 1) Будем рассчитывать эжектор для работы на наивыгоднейшем критическом режиме, позволяющем получить максимальный коэффициент эжекции. 2)Первоначально зададимся произвольным значением коэффициента эжекции n . 3) По известным начальным параметрам и выбранному коэффициенту эжекции находим параметры смеси газов (т.е. в сечении 3). 4) Построим график зависимости давления от коэффициента эжекции для ряда значений n . 5)По заданному в условии давлению в третьем сечении из графика определим потребный коэффициент эжекции. Зададимся значением коэффициента эжекции n =1.5 и произведем расчет эжектора для данного значения.
Работа эжектора в установке НТС 1 Подача сжимаемого газа Эжектор получает сжимаемый газ для дальнейшего перемещения и обработки в установке НТС. 2 Создание разрежения За счет использования высокой скорости газового потока, эжектор создает зону разрежения, позволяя сме ш ать газ. 3 Выпуск газа Газ выпускается из эжектора с необходимыми параметрами для дальнейшего использования в процессе НТС.
Заключение Использование эжекторов в схемах установок НТС открывает новые возможности для эффективной работы систем. Они способны увеличить давление, очистить газы, увеличить эффективность работы и многое другое!
