автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.06, диссертация на тему:Исследование и разработка технологии промысловой подготовки газа при эксплуатации малосернистых месторождений

ВВЕДЕНИЕ.

1. РЕСУРСЫ И ДОБЫВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИ ОСВОЕНИИ СЕРНИСТЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИРОДНОГО ГАЗА.

1.1. Сырьевая база.

1.2. Прогноз добывных возможностей малых месторождений.

2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ДОБЫВАЕМЫХ СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ.

2.1. Методы очистки газа от сероводорода.

2.2. Способы обработки добываемой из скважин сероводородсодержащей продукции.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ МАЛОСЕРНИСТЫХ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ.

3.1. Физико-химические основы технологии очистки газа от сероводорода с образованием малорастворимых в воде сульфидов.

3.2. Изучение абсорбции сероводорода суспензией гидроксида железа.

3.3. Изучение процесса регенерации абсорбента.

4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОЧИСТКИ ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА СУСПЕНЗИЕЙ ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА.

4.1. Установка очистки газа от сероводорода на Ново-Украинской КС.

4.2. Установка очистки газа от сероводорода на

Кошехабльском месторождении.

4.3. Рекомендации по материальному исполнению

Актуальность. Освоения небольших месторождений с малым содержанием сероводорода является сложной научно-технической задачей. Известные процессы промысловой подготовки таких газов из-за отсутствия технически и технологических решений не позволяют эксплуатировать подобные месторождения с целью подачи кондиционного товарного газа потребителям. Поэтому разработка экологически чистой эффективной промысловой подготовки газа при эксплуатации малосернистых месторождений является актуальной задачей исследований.

Цель работы. Разработка новой технологии промысловой подготовки газа при эксплуатации малосернистых месторождений.

Задачи исследования.

1. Провести анализ существующих технологий промысловой подготовки сероводородсодержащих газов.

2. Разработать эффективную технологию промысловой подготовки газа при эксплуатации малосернистых месторождений.

3. Оценить факторы, влияющие на эффективность эксплуатации малосернистых месторождений, при использовании новой технологии.

4. Разработать конструкцию и методику расчета аппаратов для обработки малосернистого газа, получения концентрированного сероводорода и удаления его из растворов при разложении сульфидов кислотой.

5. Обосновать выбор конструктивных коррозийно-стойких материалов для изготовления промыслового оборудования.

Научная новизна. Разработаны теоретические основы технологии промысловой подготовки малосернистого газа путем абсорбции сероводорода водной суспензией гидроксида двухвалентного железа с учетом оценки факторов, влияющих на эффективность его поглощения и регенерацию отработанного поглотителя. Выполнено обоснование использование прямоточных колонн для абсорбции сероводорода и создана методика их расчета.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Новая эффективная экологически чистая технология промысловой подготовки малосернистого газа.

2. Результаты оценки эффективности поглощения сероводорода, содержащегося в природном газе в зависимости от технологических параметров (расход газа, температура, давление, состав пластового газа и абсорбента и др.).

3. Разработка конструкций и методика расчета эмульгационных насадочных прямоточных абсорберов,

4. Обоснование эффективности эксплуатации месторождений малосернистых газов с использованием разработанной автором технологии промысловой подготовки.

Практическая значимость. Разработана и внедрена на Ново-Украинской компрессорной станции АООТ «Краснодарнефтегаз» и опробована на

Кошехабльском месторождении ООО «Кубаньгазпром» технология очистки газа от сероводорода с использованием водной суспензии гидроксида железа.

Обобщенные данные промышленной эксплуатации подтверждают выводы, сделанные на этапе научных исследований и могут быть использованы при проектировании установок промысловой подготовки газа для других месторождений подобного типа.

Разработаны рекомендации по материальному исполнению технологического оборудования, арматуры и трубопроводов с учетом коррозионных и абразивных свойств применяемых сред.

Определены технико-экономические показатели разработанной технологии с получением товарных продуктов — очищенного природного газа сульфата аммония и сернистого натрия в широком диапазоне (1-45 г/м ) концентраций сероводорода в добываемом газе.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на заседаниях НТС ОАО «Газпром» 25-28 марта 1997г., и в г. Ноябрьске 17-21 мая 1999г., научно-техническом совете.

Публикация. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, проиллюстрированных рисунками и таблицами выводов и списка литературы.

Выводы

1. Разработана и внедрена новая эффективная технология юмысловой подготовки газа с использованием для абсорбции сероводорода >дной суспензии гидроксида двухвалентного железа при эксплуатации злосернистых месторождений. Эта технология характеризуется низкими литальными и эксплуатационными затратами, высокой избирательностью к >глощению сероводорода, что позволяет полностью утилизировать ¡влеченный сероводород с получением серосодержащих товарных продуктов: 'льфата аммония и сульфида натрия.

2. Изучено влияние режима абсорбции (расход очищаемого газа и »держание в нем сероводорода, давление, температура, концентрация [дроксида железа в суспензии), размера насадки массообменного аппарата и >угих параметров на эффективность поглощения сероводорода, что позволило феделить оптимальные технологические условия процесса промысловой >дготовки газа.

3. Обосновано применение для абсорбции сероводорода суспензией [дроксида железа прямоточных эмульгационных насадочных колон и вработана методика расчета таких аппаратов.

4. Обобщены результаты опытно-промышленных испытаний сработанной технологии на Ново-Украинской КС и на Кошехабльском есторождении, подтверждающие ее эффективность. Полученные данные огут быть использованы при проектировании установок промысловой здготовки газа на других малосернистых месторождениях.

5. Разработаны рекомендации по материальному исполнению ;хнологического оборудования, арматуры и трубопроводов с учетом )ррозионных и абразивных свойств рабочей среды.

6. Определены технико-экономические показатели процесса очистки 13ов от сероводорода суспензией гидроксида железа с получением в качестве тарных продуктов сульфата аммония и сернистого натрия. Изучено влияние шцентрации сероводорода в газе на себестоимость очистки и величину эибыли, установлены границы применимости разработанной технологии.

7. Установлено, что при повышении концентрации сероводорода в шщаемом газе в диапазоне 1-45 г/м3 величина прибыли возрастает и граничения в применении разработанной технологии связаны только с этребностью рынка сбыта в товарной продукции. Перспективным является ггион Северного Кавказа, где имеется устойчивый спрос на сульфат аммония сульфид натрия.

8. Низкие энергетические затраты и простота предлагаемой ;хнологической схемы промысловой подготовки кислого газа позволяет шить некоторые задачи разработки месторождений связанные с ;обходимостью очистки газа на устье скважины (проведение исследований, юбной эксплуатации и др.).

1.ellah J.S.,Merts R.I.,Kilmer J.W.,Petrol Refiner,28 (6), 154, June,1999. >.Mason J.R.,Griffith T.E.»Oil and Gas J/, 1969, v.67,№23, p 67-71. 5.Авт.св.№486767

2. Giavarini G. и др. «Chem.e.Jnd» (Milan),1973,v.55,№l,p.23-26. ).Bratzier К. И др. «Hudrocarb. Proc.» 1974,v.54,№4,p.78-81. S.Dunn G.,Frietas E. «Petrol. Ref.»,1965,v.44,№4, p 137-140.

3. Hudrocarb Proc, 1971, v.50,№4.

4. S.Benson H.E.,Parrish R.W. «Hudrocarb Proc» 1974 v.53 №4,p.81-84. }.Thirkell H., Hudrocarb Proc. 1972, v.51,№l,p.l 15-118. 10.Hudrocarb Proc.1975, v.54, №4, p. 79-135.1..Riesenfeld F., Blohm C., Petrol Ref. 1962,v.41, №46 зю123-127.

5. Афанасьев А.И.,Стрючков В.И.,Мурин В.И.,Подлегаев H.H. Тромышленный опыт очистки природного газа на Мубарекском и Эренбургском ГПЗ . //Техн. и технол. перераб. газа и конденсата / ВНИИ трир.газов (ВНИИГАЗ)М., 1990.-c.3-10.

6. Басарыгин Ю.М. Способ очистки газа от сероводорода, нформ.лист. Краснодар.: ЦНТИ.1989.

7. И.Басарыгин Ю.М.,Галанин И.А.,Шестерикова P.E.Очистка газа от ;ероводорода.//Строительство газовых и газоконденсатных жважин:Сб.науч.статей ВНИИгаза.-1995.-с. 154-158.

8. Басниев К.С. Разработка месторождений природных газов, содержащих зеуглеводородные компоненты.М.:Недра. 1986.-204с.б.Басниев К.С. Разработка месторождений сероводородсодержащих газов.// "аз.пром-ть.-1980.-Ы1.-С.17-19.1ПЙ

9. Басарыгин Ю.М.,Шестерикова P.E.Исследование реакции жидкофазного кисления сероводорода в кислой сред е.//Строительство газовых и азоконденсатных скважин:Сб.науч.статей ВНИИгаза.-1993.-с.145-147.

10. Бекиров Т.М.,Степанюк В.К.,Грунвальд В.Р.,Шкорякин А.И. Использование пыта эксплутации установок и заводов по переработке сернистых газов.// )собенности освоения месторожд. Прикасп. впадины.-М.1986.-С.91-102 эус.).

11. Бекиров Т.М.,Шаталов А.Т.,Щугорев В.Д.,Галян H.H. Современное остояние технологии сбора и подготовки к транспорту сернистых онденсатов./Ю.И.ВНИИ экон.,орг.пр-ва и техн.-экон.инф. в газ. пром-ти.-1ВНИИЭгазпром.-1985.-Ы6.-С.56.

12. Бекиров Т.М.Первичная переработка природных газов.-М.:Химия,-987.124с.

13. Белов Н.С.Исследования по определению размеров зон опасной онцентрации сероводорода при разработке высокосернистых газовых и ефтяных месторождений.//Нефтегаз.геол.,геофиз.и бурение. 1984.-N8.-C.391.(рус.).

14. Берлин М.А.,Гореченков В.Г.,Волков Н.П. Переработка нефтяных и риродных газов.-М.:Химия,-1981.-345с.

15. Бренц А.Д. и др.Оценка народнохозяйственной эффективности есурсопользования на примере ПО Астраханьгазпром.- М.:ВНИИЭгазпром.-989.-М4-(Обзорная информация.Сер.Экономика организация и управление роизводством в газовой промышленности).

16. Волков Ю.Н.,Каштанов A.A.,Королева А.А.,Арсланова Т.В. Очистка ефтяного газа от сероводорода.// Тр.Татар.н.-и и проект, ин-т ефт.промышл,-1979.-N41 .-С.217-23 0.

17. Гаев АЛ.,Немков В.Н.,Самарина В.С.,Маврычев Г.В.,Малютенко С.И. 'ерриториальная комплексная схема охраны природы на предприятиях ,ГКМ.//Газ.пром-ть.-1989.-Ы6.-С.20-23.

18. Галанин И.А.,Мурин В.И.,Требин И.С.,Шестерикова P.E. Безотходная гхнология исследования скважин на месторождениях сероводородсодержащих азов./Проблемы охраны окружающей среды на объектах газовой ромышленности.Сб.научн.тр.-.ВНИИЭгазпром.- 1984.-С.50-61.

19. Галанин И.А.,Ломако П.М.,Львов Е.А.,Имра Т.Ф.,Аншикова М.А., ушкарев A.C. Опыт профилактики вредного воздействия сероводорода на аботающих и окружающую среду. Обзорная информация. Техника езопасности и охрана труда.М.-1987.-Ы5.-С.1-22.

20. Галанин И.А.,Шестерикова Р.Е.,Мурин В.И. Энергетические затраты в остановках очистки газа от кислых компонентов.// Науч.тр.-Повышение |>фективности подготовки и комплексной переработки газа.-Баку:ВНИПИгаз.-983.-С.124.

21. Гельднев А.О. О защите от углекислотной и сероводородной коррозии на ,аулетабад-Донмезском газоконденсатном месторождении./Юптимальные аправления решения задач газ.пр-ти ТССР:Тез.докл.- Ашхабад., 1986.-С.24

22. Голубев Ю.Д.,Глебова Е.В.,Десьгадо Х.С.ДТроскуров А.П. Изучение состава превращений загрязнителей на сероводородсодержащих газовых есторождениях.//Сб.науч.тр.МИНГ.-1989.-Ы217.-С. 154-157.

23. З.Гриценко А.И.,Галанин И.А.,Мурин В.И. Некоторые проблемы освоения есторождений газа,в которых содержится сероводорода связи с комплексной греработкой добываемого из недр сырья.//Научн.-техн. прогресс в добыче и эанспорте газа.-М.-1979.- С.43-55.

24. З.Грунвальд В.Р. Технология гзовой серы.-М.:Химия,1992.

25. Долинкин В.Н.,Каленкова А.Н. Ингибитор сероводородной коррозии арки И-25-ДМ.// Защита от коррозии нефтегаз. оборуд. в процессе стр-ва :ред-тий нефт.и газ.пром-ти: Тез.докл.Всес.совещ.пос. Красный Курган.6-8 КТ.1987.-М.-1987.- С.99-100.

26. Доброзракова T.JI. Сельскохозяйственная фитология.-Л.:Колос,- 1974.-130с.

27. Егорова А.П., Шерешевский А.И., Шманенков И.В. Общая химическая ехнология неорганических веществ.-М.:Химия,1964.- 153с.

28. Ермаков Ю.И.,Захаров В .А.,Кузнецов Б.Н.Закрепленные комплексы на кисных носителях.-Новосибирск. :Наука.-1989.-c.245.

29. Исмайлова Х.И.,Мурин В.И.,Иванчин О.В.,Одина JI.A. страханское 'КМ:Прогнозирование сероотложений в промысловой системе сбора газа.// аз.пром-ть.-1988 .-N3 .-С.40-41.

30. Исмайлова Х.И. Фазовые равновесия в системах:компоненты природного аза-Н28.-М.:ВНИИОЭНГ.-1985.-N13.13с.- (Обзор.информ.Серия "Подготовкапереработка газа и газ.конденсата.")

31. Касаткин А.Г.Основные процессы и аппараты химической технологии.4.:Госхимиздат,-1960.-215с.

32. Казанская А.С.,Скобло В.А. Расчеты химических равновесий.-М.: Высшая жола,1974.-450с.

33. Кафаров В.В.Основы массопередачи.-М.:Высшая школа,-1962.-230с.

34. Коуль А.Л.,Ризенфельд Ф.С. Очистка газа:Пер. с англ.-М.:Недра, 1968.-350с.

35. Крешков А.П. Основы аналитической химии.-В 3 т.-М.:Химия,1970. т.1-56с. т.2-472с.

36. Кузьменко Н.М., Афанасьев Ю.М. и др.ЖПХ.-№9.1985.с.2130-2132.

37. Лебедев H.H. Химия и технология основного органического и ефтехимического синтеза.-М.:Химия,1981 .-476с.

38. Лурье Ю.Ю.,Рыбникова А.И. Химический анализ производственных точных вод.-2-е изд.,перераб.и доп.-М.:Госхимиздат,1963.-251с.

39. Мазур В.П.,Левкин В.Т.,Лопатин Ю.С. Нейтрализация сероводорода, ыделяющегося при бурении скважин.// Сб.науч.тр.ВНИИ буровой техники.-1-1978.-N41 .-С.68-73.

40. Менковский М.А.Природная сера.-М.:Химия,-1972.-156с.

41. Маслов В.М.,Яцюк П.Е.,Ныркова Л.Н.,Тюгай В.М.,Петрухин А. ромысловая подготовка газа к транспорту на газоконденсатных есторождениях Зеварды и Шуртан.-М.:ВНИИЭгазпром.-1985.-55с.-Эбзор.информ.Серия "Подготовка и переработка газа и газ.конденсата")

42. Минигазимов Н.С.,Хисаева Д.А.,Мерзлякова Т.Д. Результаты исследований о очистке промысловых сточных вод, содержащих сульфиды железа и гроводород.// Технол.добычи,сбора и подготовки нефти. -Уфа, 1987.-С. 100-07.ДЕП во ВНИИОЭНГе,13.3.87,Ы 13-88-нг87.

43. Мурадов М.С. Особенности разработки месторождения Сев.Балкуи с учетом еоднородности свойства газа.//Повышение эффективности систем.разработок есторождения природного газа.-М.-1985.-С.219-222.

44. О.Мурин В.И.,Исмайлова Х.И.,Солонский И.Н.,Иванчин .В.Растворимость тементарной серы в конденсате Астраханского месторождения.// Особености ;воения месторожд.Прикаспийской впадины.-М.- 1986.-С. 102-111(рус.).

45. НиколаевВ.В.,Кузьменко Н.М., Афанасьев Ю.М. Нефтепереработка и гфтехимия, вып.2,1997,с.21-23.3.пат.3623273 США.

46. Пат.5219542 США, С 01В 17/16

47. Пат. 45-0295 Япония, С 10К 1/22 5.Пат.5271907 США,В 01Д 53/02 7.Пат.5314666 США,В 0J 8/04 3.пат.4308250 Германия,В 01Д 53/34 ?.Пат.4444736 США,С 01В 21/00 Э.Пат.З984522 США,С 01В 21/00

48. Пат.53-90181 Япония,В 01Д 53/34

49. Пат.4431617 США,В 01Д 53/343.пат.3932584 США,С 01В 17/16

50. Пат.2404361 ФРГ,С 01В 17/045.Пат.ФРГ № 1253858.

51. Пат.52-125470 Япония,С 01В 17/04 7.Пат. 1497593 Великобритания,В 01Д 53/34

52. З.Позин М.Е. Технология минеральных солей.В 2 т.- 3-е изд.,перераб. и доп.-.:Химия,1970. т.1-800с.

53. Э.Романков П.Г.,Курочкина М.И.,Мозжерин Ю.Я.,Смирнов H.H. процессы и шараты химической промышленности.-Л.:Химия,1989.- 304с.. т

54. Смуров В.С.,Аранович Б.С.Производство сероуглерода.-М.:Химия,- 1966.-1с.3 .Сервисное обслуживание установки сероочистки газа на Ново-Украинской С.Отчет о НИР./СевКавНИПИгаз.Тема. 1КН/95.95.

55. Сперанский Б.В.,Павловский В.Р. Выбор технологии подготовки и эанспорта H2S содержащий газа.// Газ.пр-ть.-1986.-Ы9.-С.17.

56. Степанова Г.С.,Зайцев И.Ю.,Бурмистров А.Г. Разработка гроводородсодержащих месторождений углеводородов.-М:Недра,1986.-163с.

57. Сервисное обслуживание установки сероочистки на месторождении ошехабль.Отчет о НИР./СевКавНИПИгаз.Тема 5К/95.95.

58. Самсонов Г.В.,Дроздова С.В.Сульфиды.-М.:Металлургия,-1972,- 163с.

59. В.Технология очистки кислых газов /Yamashita К., Masuda Т., //Kobe sliko iho- Kobe Steel Eng.Repts.-1993, -43, N2,-c.48-50. Япония.

60. Технология переработки сернистого природного газа.- М.: Недра, 1993,-52с.

61. Тенденции мирового рынка серы в 1989-1990гг.Кибура Райсаку//Рюсан то эге. Sulphur. Acid and Ind. 1990-43,N6.с.83-89.

62. Тенденции спроса и предложения серы и серной кислоты в Японии в 290г.Рюсан то Kore.Sulphur.Acid and Ind.-1990-43,N7.c. 103-106

63. Фридлянд А.А.Производство кожи.-М.:Легкая индустрия,-1972.-58с.

64. Хоблер Т.Х.Массопередача и абсорбция.-М.:Химия,-1964.-187с.l-.Шварцштейн Я.В.,Кузьмин Г.А.Получение сернистого газа из элементарной :ры.-М.:Химия,-1972.-52с.

65. Авторское свидетельство 833683 СССР,С 04В 7/38

66. Авторское свидетельство 1031936 СССР,С 04В 7/38

67. Авторское свидетельство 1567540 СССР,С 04в 7/38

68. Авторское свидетельство 833675 СССР,С 04В 7/35

69. Авторское свидетельство 1661371 СССР,Е 21В 33/138

70. Авторское свидетельство 1148975 СССР,Е 21В 33/138

71. Авторское свидетельство 1535763 СССР,Е 21В 33/138

72. Авторское свидетельство 977708 СССР, Е 21В 33/138