автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Детандерная технология обработки природного газа на месторождениях эксплуатируемых с обратной закачкой

$7 г 1

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ (ВНИИГАЗ)

На правах рукописи

ПОЛИВАНОВ Владимир Иванович

ДЕТАНДЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

ОБРАБОТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА НА МЕСТОРОЖДЕНИЯХ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ С ОБРАТНОЙ ЗАКАЧКОЙ

Специальность 05.15.06—Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мссква -1991

О.

Работа выполнена в Государственном научно-производственном предприятии "ТУРБОГАЗ". '

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор БЕРГО Б.Г.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

профессор ТРИВУС H.A.

- кандидат технических наук, ШШАН Л.Л.

Ведущее предприятие - Всесоюзный научно-исследовательский

и проектный институт транспорта газа (ВНИПИтрансгаз).

на заседании специализированного совета К 070.01.01 при Всесоюзном научно-исследовательском институте природных газов (ВНИИГАЗ) по присуждению ученой степени кандидата технических наук.

Адрес: 142700, Московская область, г. Видное, ГСП, ВНИИГАЗ. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВШИГАЗа.

Автореферат разослан "¡^Чс( SfxA 1991 г.

Защита состоится

часов

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук

•• - 3 -

>

, . . ' АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

В' ближайшее десятилетие добываемый на месторождениях при!

родный газ и углеводородный конденсат останется одним из основных источников энергоснабжения нашей страны. Потребление органического топлива в СССР в последнее время составляет 43% из общего объема источников энергоснабжения.

За последние два десятилетия в Советском Союзе добыча газа увеличилась более чем в четыре раза и в 1990 г. достигла 816 млрд.м3.

Добыча газа осуществляется на 198 газовых и газоконденсат-ных месторождениях. Более двух третьих из них относятся к категории конденсатосодержащих. В практике добычи газа и конденсата приняты две схемы разработки месторождений. Разработка с поддержанием пластового давления путем полной, частичной или циклической закачки сухого газа в пласт (модификации сайклинг-процесса) и без поддержания давления (эксплуатация на истощение) . В среднем при разработке газоконденсатных месторождений без поддержания пластового давления коэффициенты извлечения конденсата составляют по отечественным и зарубежным данным 0,4 - 0,5.

Применение схемы разработки месторождений с поддержанием пластового давления повышает конденсатоотдачу пласта, как доказано специалистами ВНИИГАЗа, до 85 - 90 %, если рационально сочетать технологию добычи с технологией обработки газоконденсат-ной смеси.

Необходимость повышения нефтеконденсатоотдачи недр возрастает по мере расширения масштабов разработки природных запасов, поскольку природные ресурсы конденсата и нефти ограничены в

своих размерах. Значимый научный и практический вклад в поиск и реализацию наиболее экономичных способов и средств извлечения конденсата и нефти как из пласта, так и в наземных установках внесен учеными ВНИИГАЗа, ГАНГ им.Губкина: Гриценко А.И., Берго БЛ Гуревич Г.Р., Шмыгля П.Т. и др.

В настоящее время с поддерканием пластового давления разрабатываются Новотроицкое и Котелевское месторождения. По характеристикам продуктивных пластов пригодны к эксплуатации с обратной закачкой Уренгойское, Ямбургское, Астраханское, Карачаганакское и ряд других месторождений.

Если намечается разработка месторождения с поддержанием пластового давления путем обратной закачки газа в пласт, то предварительно необходимо изучить вопросы, связанные как с самим методом воздействия на пласт, так и с обеспечением максимального от-бензинивания газа в промысловых условиях. При этом должно быть обосновано такое комплексное решение, которое даст наибольший экономический эффект. Именно решению этой актуальной задачи посвящена диссертационная работа.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Разработка и исследование технологии промысловой обработки природного газа с использованием его пластовой энергии в турбоде-тандерных агрегатах, обеспечивающей снижение энергозатрат на обратную закачку газа в пласт.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Определить параметры технологии максимального отбензинива-ния добываемого природного газа при условиях минимальных потерь пластовой энергии и максимального извлечения конденсата в пласте.

2. Определить область эффективного применения центростреми-

тельного турбодетандера в условиях обработки газа перед обратной закачкой и определить параметры турбодетаццерного агрегата перспективного для применения в разработке месторождений с обратной закачкой.

3. Проанализировать технико-экономические показатели установок отбензинивания газа альтернативных схемных решений и обосновать рекомендации к практическому использованию наиболее экономичных из них.

4. Разработать комплекс программных средств математического моделирования на ЭВМ отбензинивания газа в установках, схемные решения которых ограничены технологией низкотемпературной обработки природного газа.

5. Оптимизировать алгоритм автоматизированного расчета термодинамического состояния (ТС) природного газа и создать комплекс программ по расчету свойств смесей и индивидуальных компонентов природных газов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Дан анализ тенденциям решения вопросов разработки месторождений в период их эксплуатации с обратной закачкой, обоснована актуальность проведенных исследований.

2. Исследованы закономерности взаимосвязи параметров низкотемпературной сепарации конденсата в турбодетаццерных установках в период эксплуатации месторождений с обратной закачкой на основании которых найдено новое схемное решение использования турбодетанцерных агрегатов - включение их по принципу холодного сжатия. Предложено представлять закономерности изменения параметров обработки газа в виде сетки термобарических условий отбензинивания газа.

3. Составлена система уравнений оценки КПД расширения газа

- б -

в радиальном турбодетандере, которая описывает влияние внутренних (соотношение геометрии проточных частей) и внешних (параметры состояния газа) факторов. Исследовано влияние повышения давления газа до 20 МПа перед турбодетандерной установкой на эффективность использования энергии давления в извлечении конден сата из пласта и в турбодетандерной установке.

4. Исследованы основные моменты расчета термодинамического состояния природного газа в системе уравнений парожидкостного равновесия, включающее уравнения состояния Пенга-Робинсона и Бенедикта-Вебба-Рубина модификации Старлинга-Хана. Показано, что затраты времени на ЭВМ в расчетах термодинамического состояния зависят от организации алгоритма, первых приближений и от сложности структуры уравнений состояния. Определено, что наименьшие затраты времени имеют место в расчетах плотности по кубическим уравнениям состояния, если корень уравнения находится методом касательных.

Для решения системы уравнений парожидкостного равновесия разработан и апробирован метод линейной экстраполяции с предысторией, который ускоряет сходимость итераций.

5. Разработан новый методический подход к синтезу расчетных схем установок обработки газа, в основе которого заложен шифр схемы и декомпозиция схемы на контуры по признаку завершеннно-сти в нем технологического процесса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

I. Разработаны технологический процесс и рекуперативная схема отбензинивания газа, которые вошли в проект обустройства

Тимофеевского газоконденсатонефтяного месторождения. Основной источник холода в установке - турбодетандерный агрегат, использующий пластовое давление газа. Годовой экономический эффект от внедрения одной установки, отбензиниващей 5'10ь м3/сутки пластового газа, составляет - 1029,6 тыс.руб.

2. Спроектирован и изготовлен в ГНПЛ "Турбогаз" турбодетан-дерный агрегат БТДА 2-16 ЗУ1 . для установок низкотемпературной сепарации, работающих в период разработки месторождения с поддержанием пластового давления. Производительность агрегата 2*10^ м3/сутки, давление газа на турбодетандером 8 МПа, давление газа за компрессором 10 МПа. Если в качестве источника холода в установке применено дроссельное устройство, то включение взамен его 2-х турбодетавдерных агрегатов, вследствие энергосбережения, дает экономический эффект 135,8 тыс.руб. для установки производительностью 4,2*10® м3/сутки.

3. Разработана и защищена авторским свидетельством СССР установка низкотемпературной сепарации схемного решения по принципу холодного сжатия. Установка обеспечивает максимальное использование энергии понижения давления газа в турбодетандере на повышение давления газа в компрессоре агрегата. Такое схемное решение повышает давление закачки газа, что увеличивает поддерживаемый уровень пластового давления и повышает конденсатоотда-чу пласта.

4. Разработана и внедрена система программ "СПРИНТ" в про-ектно-исследовательском институте ВНИПИТРАНСГАЗ. Система программ используется в расчетных исследованиях на ЭВМ ЕС 10-46 и проектных разработках технологических установок обработки природ ного газа.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Основные положения работы докладывались:

1. У Всес. научно-техн. конференция "Повышение эффективности и совершенствование компрессорных машин и установок". МВТУ, Москва, март 1У77 г.

2. Международная конференция. Разработка газоконденсатных месторождений. Секция 5: Промысловая обработка и внутрипромысло-вый транспорт, коррозия. - Краснодар, 2У мая - 2 июня 1УУО г.

3. Республиканская научно-техническая конференция. Математическое моделирование и вычислительный эксперимент для совершенствования энергетических и транспортных турбоустановок в процессе исследования, проектирования, диагностирования и безопасно-* го функционирования. - Змиев, 18-20 сентября 1У91 г.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Содержание работы изложено на 104 страницах машинописного текста. Общий объем диссертации 135 страниц, включающих в себя 24 таблицы, 27 рисунков. Список использованной литературы содержит 58 наименований.

ПУБЛИКАЦИИ РАБОТЫ

По теме диссертационной работы опубликовано шесть печатных работ, из них одно авторское свидетельство.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе показано состояние вопроса разработки месторождений с поддержанием пластового давления. Дан анализ способов разработки газоконденсатонефтяных месторовдений, увеличивающих коцценсатоотдачу пласта. Отмечено, что современная технология

разработки месторождений, как в нашей стране, так и в зарубежных странах, базируется на комплексном решении задачи извлечения углеводородного сырья. Новейшие достижения воздействия на пласт и внедрение комплексных технологий обработки сырого газа применяются с целью максимального отделения бензиновых фракций компонентов С£, Сд, С^, очистки газа от вредных примесей, создания экономичных и надежных установок обратной закачки газа в пласт. В большинстве случаев применяются либо схемы разработки без поддержания давления (эксплуатация на истощение), либо схемы разработки с поддержанием пластового давления путем постоянной или циклической закачки сухого газа. Проанализированы схемы разработок, Из анализа следует, что разработка месторождений с поддержанием пластового давления при определенных условиях имеет преимущество по извлечению бензиновых фракций. Обоснованы предпосылки применения детандерной технологии в период эксплуатации месторождений с обратной закачкой. Описаны примеры действующих установок, не имеющих турбодетандеров, на Котелевском и Новотроицком месторовдениях и установки с турбодетандером, работающей в Алжире.

Сложность и емкость решаемых задач, потребовали создания вычислительных средств, в виде программных комплексов, моделирующих на ЭВМ технологические процессы низкотемпературной конденсации и функционирования устройств и агрегатов в установках низкотемпературной сепа^ии.

Сделан краткий обзор методов математического моделирования обработки газа в технологическом оборудовании. Определены недостатки существующих методов моделирования, поставлены задачи разработки моделирующих программных средств. Основная задача которых - теоретические исследования обработки газа в установках

альтернативных схемных решений.

Вторая глава посвящена решению задачи создания средств, в виде вычислительных программ для ЭВМ, проведения теоретических исследований, содержит описание методик и результатов анализа вычислительных аспектов разработанных алгоритмов и описание созданных моделирующих программ.

Несмотря на высокое быстродействие современных ЭВМ сокращение затрат машинного времени на расчет термодинамического состояния природного газа по уравнениям состояния остается актуальным. Особенно это проявляется в расчетах схем установок извлечения и фракционирования конденсата.

В алгоритме расчета термодинамического состояния выделено три наиболее важных момента. Первый момент - решение системы уравнений фазового равновесия. Второй момент - расчет плотностей и летучестей компонентов жидкой и паровой фаз состояния. Третий момент - расчет колорических параметров.

Дяя ускорения сходимости итераций предложен метод линейной экстраполяции с учетом предыстории итерационного процесса. На основе анализа основных моментов расчета термодинамического состояния природных газов, разработаны рекомендации по сокращению затрат времени ЭВМ и по увеличению надежности созданного обобщенного алгоритма и комплекса программ по вычислению свойств и (¡газового равновесия многокомпонентных смесей.

Па основе анализа литературный источников и результатов проведенных исследований, разработан комплекс программ (КП) по ра-

(:тс)

счету термодинамического состояния'природного газа, который использован в построении фазовых диаграмм и анализе условий выхода бензиновых и других фракций в технологии обработки газа перед закачкой в пласт.

Структура КП состоит из БО-ти программных единиц, объединенных в программные модули, представляющих собой взаимосвязанные

информационно подпрограммы, в совокупности выполняющие самосто-

/

ятельные вычислительные функции. В основном программном модуле выполнялись расчеты ТС природного газа по уравнениям состояния Бенедикта-Вебба-Рубина модификации Стерлинга и Пенга-Робинсона.

Разработан методический подход синтеза расчетных схем установок, который реализован в созданной системе программ расчетных исследований низкотемпературной технологии (СПИ1НТ) обработки газа на газоконденсатных месторождениях.

Структура системы программ включает три комплекса программ, каждый из которых объединяет программные модули и блоки программ. Блочно-модульный подход формирования структуры делает ее открытой, то есть любой комплекс может быть дополнен или сокращен по составляющим Ш. Общий объем программы порядка 11800 операторов, записанных на языке программирования Фортран 1У.

С помощью СПРИНТ рассчитывается множество схем, которые составляются из следующего основного оборудования: турбодетандерные агрегаты, пэрокомпрессионные холодильные машины, сепараторы, рекуперативные теплообменники "газ-газ", аппараты воздушного охлаждения, абсорбционные или ректификационные колонны, эжекторы "газ-газ", жидкостные насосы, смесители-разделители, емкости, дроссели.

Система программ контролировалась на достоверность по составляющим комплексам. Комплекс программ по расчету термодинамического состояния показал удовлетворительную точность в вычислении свойств индивидуальных веществ. Вычисленные свойства сравнивались со справочными данными ГСССД по индивидуальным веществам (азот, метан, этан и т.д.). Точность расчета свойств многокомпонентных газов контролировалась по материалам публикации и по ре-

зультатам расчета других программ (например, ИНГАЗ - 1СФ, Инсп тут газа АН УССР г. Киев и др.).

Другой комплекс программ, моделирующий функционирование основного оборудования и технологических процессов составлен по методикам и рекомендациям ВШИГАЗа и др. проектных и исследовательских организаций.

Разработанная в диссертации математическая модель функционирования турбодетандерного агрегата апробировалась на результатах проведенных стендовых и промышленных испытаний. Среднее ква-дратическое отклонение по всем параметрам работы агрегата составило менее + 2,1%. Многократное сравнение результатов расчета с схем по системе программ СПРИНТ и данных материального и теплового балансов, представленных проектными институтами, доказало удовлетворительную точность моделирования технологии обработки газа.

В третьей главе диссертации приведены результаты исследований технологии отбензинивания газа в установках с турбодетандер-ными агрегатами. Исследования выполнялись с помощью моделирующей системы программ СПШНТ.

При выполнении технико-экономического анализа детандерной технологии обработки газа КПД турбодетандоов обычно назначается из опыта проектировщика. Однако, конкретные условия технологии оказывают существенное влияние на уровень значений КПД.

Экспериментальные данные и теоретические исследования по эффективности (уровень значений 1СПД) турбодетандеров в условиях эксплуатации месторождений с обратной закачкой в нашей стране практически отсутствуют. Высокое давление газа до 20-25 МПа на устье эксплуатационных скважин, насыщенность сырого газа конденсатом 300-500 г/ст.м3, проявления реальных свойств многокомпонентного углеводородного рабочего тела в процессах расширения -

основные внешние факторы, влияющие на эффективность турбодетан-дера в установках обработки газа. К внутренним факторам отнесены геометрические размеры проточных частей турбодетандера.

Основные относительные потери энергии (относительно к располагаемой энергии) в турбодетандере следующие: 1~еж - в подводящем устройстве- в рабочем колесе;£с - с выходной скоростью; - на утечки в уплотнениях;- на дисковое трение;

- от капель жидкости. Уравнение оценки уровня КПД турбоде-тандера для реальных условий имеет вид:

Рт- / -Л-Л-А "Л "А ^ + & т

где - приращение КПД при наличии диффузора. В работе предложена система уравнений для вычисления относительных потерь энер-гии^г и приращения $$ КПД при наличии диффузора. Результаты газодинамических испытаний турбодетандера ОНС-5-10-850 УХЛ4, имеющего оптимальные геометрические размеры проточной части, подтвердили значения КПД, рассчитанные по уравнению (I) и предложенной системы уравнений для стендовых условий. Уравнение использовано в выполненных исследованиях функционирования турбодетандер-ных агрегатов в установках низкотемпературной сепарации (УНС).

В условиях эксплуатации месторождений с обратной закачкой существует принципиальная возможность использования в технологии энергии расширения газа от давления на устье скважин до давления максимальной конденсации.

Проведены исследования по использованию этой энергии расширения в установках с одним и двумя турбодетандерннми агрегатами (ТДА) (рис.1). Исследования выполнены при вариации давления на входе от 14 МПа до 20 МПа. На рис.2 показано влияние давления газа перед установкой, на температуру газа в сепараторе за турбо-детандером, на КПД радиального оптимального турбодетандера и на

давление газа на выходе установки. Как показано на рис. 2, при повышении давления газа до 20 МПа и неизменном давлении газа 7 МПа за турбодетандером, можно достигнуть давления газа за установкой не более 12,6 МПа. При этом КПД турбо,детандера понижается до 0,62, вследствие увеличения конденсации до 17% по массе углеводородов в проточной части турбодетандера. Конденсация углеводородов приводит к интенсивному износу и разрушениям деталей конструкции турбодетандера. Поэтому давление газа на входе установки рекомендуется иметь ниже 14-16 МПа. С учетом последней рекомендации, проведены расчеты нескольких вариантов технологических процессов в установках с ТДА. При отводе 60% потока отбензиненного газа потребителю, давление газа за установкой с одним ТДА может составить 17,5 МПа, а с двумя ТДА - 22 МПа. Такое повышение давления уменьшает энергозатраты на закачку газа в пласт примерно в 2 раза. Показанная на рис.1 схема установки имеет один ТДА, подключенный по принципу холодного сжатия. Она проста в схемном решении, но менее эффективна по выходу конденсата схем с рекуперацией тепла.

На фазовой диаграмме состояния рис. 3 показаны параметры процессов низкотемпературной конденсации исследованных схем установок. Па входе в установку по всем вариантам расчета взяты одинаковые давление Р = 13,8 МПа и температура Т = 303 К (точка I) газа после первой ступени сепарации. Процесс от точки I до точки 2 ( Р = 6,84 МПа, Т = 265К) происходит в детандерной установке (рис. I) с сепарацией 51 г/м3 конденсата. Процесс 1-3 - в дросселе, 3 - 3 -охлаждение в рекуперативном теплообменнике И ИСПЭрИТвЛб ДО ТвМт

Детавдерная установка низкотемпературной сепарации (ВНИИГАЗ)

Рис. /.

Изменение параметров обработки газа в турбодетандерной установке.

м

Рис. 2

1- давление газа за установкой

2- температура газа за турбодетандером

3- КПД турбодетаедера

Процессы низкотемпературной конденсации в установках

температура, К

Рис. 3

( 1-2)- в турбодетандерной и эжекторной,(1-3)-£здроссельно-

холодильной, (1-4)-в рекуперативнодетандерной,(1-5)-в рекуперативной с холодным сжатием.

пературы 262 К, в установке с парокомпрессионной холодильной машиной с сепарацией 46 г/м3 конденсата. Процесс 1-4 охлаждение в рекуперативном теплообменнике, 4 - 4 - расширение в тур-бодетандере до давления 8 МПа и температуре 255 К, с сепарацией в рекуперативнодетандерной установке 64 г/м3 конденсата. Процесс 1-5 - 5 до давления 7 МПа и температуре 243 К с сепарацией 88 г/м3 конденсата в рекуперативной установке с холодным сжатием в турбодетандерном агрегате. Приведенные параметры процессов получены при условии, что давление отбензиненного газа на выходе из установок 10 МПа. Как доказывают приведенные данные и результаты детального анализа в диссертационной работе, по выходу конденсата наиболее эффективна рекуперативная установка с турбо-детандерным агрегатом, подключенным по принципу холодного сжатия.

В заключительной четвертой главе диссертации сделан технико экономический анализ показателей детандерной технологии отбензинивания газа. Приведены результаты расчета отбензинивания газа по схеме установки рис. 4. Установка предназначена для обустройства Тимофеевского месторождения. Обоснованы номинальные параметры раооты ТДА на месторождениях, эксплуатируемых с обратной закачкой. В работе выполнен анализ обработки газа в установке с ТДА на Тимофеевском, Яблуновском, Березовском месторождениях. Материальный и тепловой балансы в установке вычислены с использованием технических характеристик основного оборудования, в том числе турбодетандерного агрегата БТДА 2-16 ЗУ1. Агрегат БТДА 2-16 ЗУ1 изготовлен СКВ "Турбогаз" и предназначен для установок отбензинивания газа с входным давлением не более Д4 МПа и производительностью не менее 1,7 млн.м3/сутки.

В этой главе показано, что в условиях технологии обработки газа перед обратной закачкой установки производительностью

Схема установки низкотемпературной сепарации (УКС) с ТДА

К - детандер, компрессор турбодетавдернсго агрегата, ¿¡^ - дроссель, 3-15, В-Г7 - продуктивные горизонты (гор.), Т^ - продуктивный горизонт с постоянным давлением, Зр - блек ресиверов, К-102-3 - колонка фракционирования 102 установки гор. В, Т - теплообменники, С - сепараторы, Г. - емкости,. Н - насоси.

5 млн. м3/сутки, использующие турбодетандерные агрегаты, дают годовой экономический эффект 1,03 млн.руб. Технико-экономическое сравнение сделано по базовому варианту установки отбензинивания газа - установка (рис. 5) низкотемпературной абсорбции на Коте-левском месторождении.

В условиях эксплуатации Тимофеевского местороэвдения показана экономичность работы ТДА в сравнении с вариантом работы дроссельного устройства совместно с компрессорным агрегатом. Суммарный эффект по варианту работы параллельно двух агрегатов БТДА 2-16 ЗУ! в установке отбензинивания 4,2 млн.м3/сутки составляет 135,8 тыс.руб.

Преимущества детандерной технологии обработки газа перед обратной закачкой следует из:

- снижения стоимости оборудования (упрощается схемное решение) ;

- снижения эксплуатационных затрат (использование в технологии энергии расширения газа);

- увеличения глубины извлечения конденсата (сепарация бензиновых фракций при давлении их максимальной конденсации - около 5 МПа).

Технико-экономические расчеты в четвертой главе выполнены в соответствии с "Методическими указаниями по оценке экономической эффективности использования в газовой промышленности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений", утвержденными 15.02.80 г. сопоставлением приведенных затрат, рассмотренных выше вариантов.

Схема установки низкотемпературной абсорбции

С-сепараторы, Т-теплообменники,И-испарители холо- --

дильных машин, Р-ресиверы, Е-емкости, Н-насосы, П-печь.А-абсорбер.Дд-деэтанизатор

- 22 -ВЫВОДЫ

Результаты исследований и выполнение разработки в диссертационной работе показывают следующее:

1. При разработке газокнденсатных месторождений детандерная технология обработки газа экономически эффективна в период эксплуатации месторождений с обратной закачкой. Это открывает новые перспективы применения турбодетандерных агрегатов.

2. Ип-за интенсивной конденсации углеводородов в проточной части радиального турбодетандера в условиях обработки газа при высоких давлениях рекомендуется технологический процесс отбензи-нивания осуществлять с давлением на входе в установку менее

16 МПа.

3. Предложены схемные решения установок отбензинивания газа обеспечивающие максимальное использование энергии пластового давления, которое в условиях сайклинг-процесса поддерживается на постоянном уровне компрессорными установками, нагнетающими сухой газ в пласт. Отвод 50-60% газа после турбодетандера в магистраль ный газопровод снижает в два раза энергозатраты на нагнетания газа в пласт.

4. В системе программ, математического моделирования технологических процессов, применен новый методический подход синтеза расчетной схемы. Синтез осуществляется по шифру расчетной схе мы. Такой подход не ограничивает множество схем, подлежащих расчетным исследованиям, упрощает подготовку исходной информации.

5. Впервые, на основании анализа закономерностей взаимодействия турбодетандера и компрессора, разработано схемное решение, использующее принцип холодного сжатия установки обработки природного газа перед обратной закачкой. Такое схемное решение соавторами В.И. Поливановым и Б.Г.Верго защищено авторским свидетельством СССР.

6. Составлена система уравнений оценки уровня КПД оптимального турбодетандера, учитывающая параметры сортояния рабочего

/

тела и соотношения геометрических размеров ступени турбодетандера. Использование этой системы уравнений в исследовательских разработках, исключит необоснованное назначение эффективности турбодетацдора в расчетах схем установок.

7. На основе анализа основных моментов расчета термодинамического состояния природных газов разработаны рекомендации по сокращению затрат времени на вычисление свойств и фазового равновесия в обобщенном алгоритме. Основные из них: использовать эмпирические формулы для первых приближений коэффициентов распределения, плотностей газовой и жидкой фаз состояния; в последующих итерациях для первых приближений использовать предыдущее значение аргумента; решать систему сравнений парожидкостного равновесия методом линейной экстраполяции с "предысторией"; нахоачть корней уравнений состояния методом Ньютона.

8. Основные положения, выводы и параметры детандерной технологии обраоотки газа, полученные в результате исследований

на примере параметров разработки Тимофеевского месторождения, могут рекомендоваться для проектирования обустройства других месторождений, намеченных к эксплуатации с ооратной закачкой.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Поливанов В.И., Балясный Л.М., Язик A.B. Вопросы по строения и применения цифровой модели промыслового туроодетан-дерного агрегата // Газовое дело. - 1У72. - № У. - С. 37-4U.

В статье рассмотрены основные характеристики созданной авторами цифровой модели промыслового турОодетавдерного агрегата, приведены результаты моделирования во всем диапазоне изменений угла поворота соплового аппарата, подтверждающие достаточную степень соответствия модели технологическому процессу.

2. Поливанов В.И., Фонф В.П. К вопросу расчета парожидкост ного равновесия природных газов // Научные труды/ ВПИИГАЗ, Баку. 1У84. - С. 32-38.

В статье предложен метод решения системы уравнений парожидк стного равновесия - линейная экстраполяция на основе "предыстории" итерационного процесса. Рассмотрены три способа задания начальных приближений констант фазового равновесия, обоснована наиболее удачная из них.

Показаны пути сокращения затрат машинного времени ЭВМ на расчет термодинамического состояния природных газов.

3. Поливанов В.И., Ильинский Ю.А., Фонф В.П. Выбор оптимального резерва турбодетандерных агрегатов для различных газо-конденсатных месторождений // Научные труды/ ВНИПИГАЗ, Баку. -1983. - С. 39-43.

Работы посвящена выбору оптимального резерва турбодетандерных агрегатов для установок комплексной подготовки газа, что необходимо в сравнении альтернативных схем установок обработки газа.

4. A.c. 14У8126 СССР, МКИ5 25 В 11/00. Установка для низке температурной обработки природного газа / Поливанов В.И.,Берго Е

A.c. защищает схемное решение по принципу холодного сжатия, дано описание установки с двумя турбодетандерными агрегатами.

5. Использование турбодетавдеров при получении этана и сжиженных газов. /Поливанов В.И., Овчаренко И.Н., Богданов В.А., Лавринов C.B. Обз. инф.: Подготовка и переработка газа и газового конденсата. Вып. У. - М.: ВНИИЭГазпром. 1983. - 43 с.

В обзоре приводится описание, в основном по патентам США, технологических схем установок низкотемпературной переработки природного газа, в которых используются турбодетацдеры.

6. Поливанов В.И., Ильинский Ю.А. Использование турбоде-тандерных агрегатов в схеме разработки газдащенсатных месторождений с обратной закачкой // Промысловая обработка и внутрипро-мысловый транспорт, коррозия: Доклады. Международная конференция 29 мая - 2 июня 1990 г. - Краснодар. 1990. - С. 123-126.

В докладе освещены актуальность эксплуатации газоконденсат-ных месторождений с обратной закачкой. Дан краткий обзор состояния вопроса детандерной технологии обработки газа в наземных установках. Показано положительное влияние абсорбирования совместно со ступенчатым расширением и схемным решением по принципу холодного слгатия. Отмечена экономическая эффективность детандерной технологии отбензинивания газа перед обратной закачкой.