Добыча и обработка природного газа

ГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Материнским веществом, послужившим основной для образования нефти и газа, является органический осадок застойных водяных бассейнов, содержавший преимущественно примитивные водоросли и погибшие животные организмы.

Залежь нефти или газа представляет собой скопление углеводородов, которые заполняют поры проницаемых пород. Если скопление велико и его эксплуатация экономически целесооб­разна, залежь считают промышленной. Залежи, занимающие значительные площади, образуют месторождения.

Газоносные (продуктивные) пласты состоят из пород с пористой структурой (пески, песчаники, пористые известняки или доломиты). В зависимости от структуры и состава газоносные пласты имеют различную крепость. Обычно чем больше геологический возраст пласта, тем он прочнее. Мощность (толщина) газоносных пластов измеряется десятками, а иногда и сотнями метров. Газоносные пласты залегают между газонепроницаемыми породами (сланцевыми глинами, плотными известняками, мергелями). Большинство известных газовых месторождений представляют собой антиклинали, т. е. складки земной коры, обращенные выпуклостью кверху, или купола.

Часто встречаются месторождения, которые содержат два или несколько газоносных пластов, расположенных один над другим и отделенных газонепроницаемыми слоями.

Газ в пластах находится под давлением. При вскрытии залежи буровой скважиной он фонтанирует из нее с большой скоростью. Дебит некоторых скважин достигает нескольких миллионов кубометров газа в сутки. Первоначальное давление в газоносном пласте зависит от глубины его залегания. Обычно через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,0981 МПа

СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Газопроводы классифицируют по назначению и давлению.

По назначению газопроводы подразделяют на

· магистральные,

· городские

· промышленные.

Городские газопроводы в свою очередь делятся на:

1) распределительные газопроводы, которые транспортируют газ по снабжаемой газом территории и подают его промышленным потребителям, коммунальным предприятиям и в жилые дома. Распределительные газопроводы бывают высокого, среднего и низкого давления, кольцевые и тупиковые, а их конфигурация зависит от характера планировки города;

2) абонентские ответвления, подающие газ от распределительных сетей к отдельному потребителю или группе их;

3) внутридомовые газопроводы, транспортирующие газ внутри здания и распределяющие его по отдельным газовым приборам.

Промышленные газопроводы состоят из:

1) ответвлений от распределительных газопроводов, включающих вводы на территорию предприятий;

2) межцеховых газопроводов;

3) внутрицеховых газопроводов.

В зависимости от максимального рабочего давления газопроводы подразделяются на:

1) газопроводы низкого давления; при непосредственном присоединении потребителей к газовым сетям давление газа в них не должно превышать 200 мм вод. ст. при подаче искусственных газов, 300 мм вод. ст. при подаче природных газов и 400 мм вод. ст. при подаче сжиженных газов. Давление может быть повышено до 500 мм вод. ст. при условии присоединения бытовых и коммунально-бытовых потребителей через групповые или индивидуальные регуляторы давления;

2) газопроводы среднего давления с давлением газа от 0,05 до 3 ат;

3) газопроводы высокого давления с давлением газа от 3 до 6 ат;

4) газопроводы высокого давления с давлением газа от 6 до 12 ат. В городах газопроводы более высокого давления могут быть применены при обосновании их необходимости и безопасности после согласования с органами надзора.

Газопроводы низкого давления служат для транспортирования газа жилым и общественным зданиям, а также мелким коммунальным потребителям. К газопроводам низкого давления могут быть присоединены небольшие отопительные котельные. Крупные коммунальные потребители не 'присоединяются к сетям низкого давления, так как транспортировать но ним большие сосредоточенные 'количества газа неэко­номично.

Газопроводы среднего и высокого давления (до 6 ат) служат для питания городских распределительных сетей низкого и среднего давления через газорегуляторные пункты (ГРП). Они также подают газ через ГРП и местные газорегуляторные установки (ГРУ) в газопроводы промышленных и коммунально-бытовых предприятий.

Городские газопроводы высокого давления (от 6 до 12 ат) являются основными артериями, питающими город, и выполняются в виде кольца, полукольца или имеют вид лучей. По ним газ подается через ГРП в сети среднего и высокого (до 6 ат) давления в газгольдерные станции высокого давления, а также крупным промышленным пред­приятиям, технологические процессы которых нуждаются в газе давлением свыше 6 ат.

Питание газом жилых и общественных зданий, коммунально-бытовых и промышленных потребителей, а также котельных от сетей среднего и высокого давления осуществляется только через ГРП. Связь между газопроводами различного давления также осуществляется только через ГРП.

Современные городские системы транспорта и распределения газа представляют собой сложный комплекс сооружений, состоящий из следующих основных элементов:

· газовых сетей низкого, среднего и высокого давления;

· газораспределительных станций,

· контрольно-регуляторных пунктов,

· газорегуляторных пунктов и установок;

· газохранилищ;

· системы связи и телемеханизации.

Система газоснабжения должна обеспечивать бесперебойную подачу газа потребителям, быть безопасной в эксплуатации, простой и удобной в обслуживании, должна предусматривать возможность отключения отдельных ее элементов или участков газопроводов для производ­ства ремонтных и аварийных работ.

Сооружения, оборудование и узлы в системе газоснабжения следует применять однотипные. Принятый вариант системы должен иметь максимальную экономическую эффективность и предусматривать строительство и ввод в эксплуатацию системы газоснабжения по частям.

Основным элементом городских систем газоснабжения являются газовые сети.

По числу ступеней давления, применяемых в газовых сетях, системы газоснабжения подразделяются на:

· двухступенчатые, состоящие из сетей низкого и среднего или низ­кого и высокого (до 6 ат) давления;

· трехступенчатые, включающие газопроводы низкого, среднего и высокого (до 6 ат) давления;

· многоступенчатые, в которых газ подается по газопроводам низко­го, среднего, высокого (до 6 ат) и высокого (до 12 ат) давления. /

В крупных городах с высокой плотностью населения применяется многоступенчатая система газоснабжения (рис. 2). Газ подходит к городу по нескольким магистральным газопроводам, которые заканчи­ваются газораспределительными станциями (ГРС). В ГР>С давление га­за снижается до 20 ат и он поступает ,в сеть 'высокого давления, 'кото­рая в емде кольца окружает город. К кольцу через контрольно-регуля-торный пункт (КРП) присоединяется подземное хранилище газа. Коль­цо высокого давления (20 ат) ГРС, КРП и подземное газохранилище относятся к системе эксплуатации магистральных газопроводов.

Городское газовое хозяйство начинается с кольца высокого давления (12 ат), которое питается через КРП и от ГРС. Городская система газопроводов включает пять ступеней давления. Городские сети выполнены кольцевыми и соединяются между собой через ГРП. Таким обра­зом, газ постепенно протекает из одной ступени в другую через регуля­торы, и его давление снижается.

Для выравнивания суточного графика потребления газа в городе имеются газгольдерные станции. Часть газгольдерных станций работа­ет на перепаде давления (12—3 ат) с коэффициентом использования газгольдерной емкости 0,69, а одна — на перепаде (18—6 ат) с коэффициентом использования 0,63.

В центральной части города, имеющей высокую плотность населения, проложены распределительные газопроводы среднего давления с давлением, не превышающим 1 ат. Промышленные предприятия, электростанции, отопительные котельные и крупные коммунальные предприятия присоединяются к сетям среднего и высокого давлений. Жилые дома, общественные здания и коммунально-бытовые потребители присоединяются к сети низкого давления. Система газоснабжения, показанная на рис. 2, является надежной и гибкой в эксплуатации. В ней выдержан принцип многостороннего питания городских газовых сетей, кольцевание основных линий сетей. Предусматривается выравнивание суточного графика и покрытие неравномерности потребления газа с помощью буферных потребителей, газохранилищ и использования в качестве аккумулирующих емкостей концевых участков магистральных газопроводов.

Рис. 2. Многоступенчатая система газоснабжения

ГАЗОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Материнским веществом, послужившим основной для образования нефти и газа, является органический осадок застойных водяных бассейнов, содержавший преимущественно примитивные водоросли и погибшие животные организмы.

Залежь нефти или газа представляет собой скопление углеводородов, которые заполняют поры проницаемых пород. Если скопление велико и его эксплуатация экономически целесооб­разна, залежь считают промышленной. Залежи, занимающие значительные площади, образуют месторождения.

Газоносные (продуктивные) пласты состоят из пород с пористой структурой (пески, песчаники, пористые известняки или доломиты). В зависимости от структуры и состава газоносные пласты имеют различную крепость. Обычно чем больше геологический возраст пласта, тем он прочнее. Мощность (толщина) газоносных пластов измеряется десятками, а иногда и сотнями метров. Газоносные пласты залегают между газонепроницаемыми породами (сланцевыми глинами, плотными известняками, мергелями). Большинство известных газовых месторождений представляют собой антиклинали, т. е. складки земной коры, обращенные выпуклостью кверху, или купола.

Часто встречаются месторождения, которые содержат два или несколько газоносных пластов, расположенных один над другим и отделенных газонепроницаемыми слоями.

Газ в пластах находится под давлением. При вскрытии залежи буровой скважиной он фонтанирует из нее с большой скоростью. Дебит некоторых скважин достигает нескольких миллионов кубометров газа в сутки. Первоначальное давление в газоносном пласте зависит от глубины его залегания. Обычно через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,0981 МПа

ДОБЫЧА И ОБРАБОТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА

Специфика эксплуатации газовых месторождений состоит в том, что весь добытый газ необходимо немедленно транспортировать к объектам потреб­ления. Поэтому при назначении режима работы газовых скважин нужно учитывать подготовленность потребителей к использованию газа и режим их работы. Если вблизи городов, потребляющих газ, есть подземное хранилище, режим работы газовых промыслов может не соответствовать режиму потребления, так как избыточный газ будут направлять в хра­нилище.

ОСУШКА ГАЗА. Содержание влаги в газе при его транспортировании часто вызывает серьезные эксплуатационные затруднения. При определенных внешних условиях (температуре и давлении) влага может конденсироваться, образовывать ледяные пробки и кристаллогидраты, а в присутствии сероводорода и кислорода вызывать коррозию трубопроводов и оборудования. Во избежание перечисленных затруднений газ осушают, снижая те­пературу точки росы на 5...7 °С ниже рабочей температуры в газопроводе.

При транспортировании осушенного газа трубопровод можно прокладывать на меньшую глубину, что уменьшает капиталовложения.

Для осушки газа применяют способы абсорбционные, т. е. поглощение водяных паров жидкостями, адсорбционные, т. е. поглощение водяных паров твердыми сорбентами, и физические — простое охлаждение или охлаждение с последующей абсорбцией. Широкое распространение получил абсорбционный способ осушки газа диэтиленгликолем и триэтилен-гликолем, водные растворы которых обладают высокой влагоемкостью, нетоксичны, не вызывают коррозии металла и достаточно стабильны.

ОЧИСТКА ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА И УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА. В горючих газах используемых для газоснабжения городов, содержание сероводорода не должно превышать 2 г на, 100 м³ газа. Содержание углекислого газа нормы не лимитируют, однако по технико-экономическим соображениям в транспортируемом газе оно не должно превышать 2%.Существуют сухие и мокрые методы очистки газа от H2S. Сухие методы очистки газа основаны на применении твердых поглотителей (гидрата окиси железа, содержащегося в болотной руде, и активированного угля). При мокрых методах очистки газа ис­пользуют жидкие поглотители. Для удаления из транспортируемого газа СОг применяют промывку газа водой под давлением. Для очистки от H2S природных газов и газов, полученных на нефтеперерабатывающих заводах, широкое распространение получил этаноламиновый способ. При очистке газа от H2S моноэтаноламином улавливается и С0₂. Содержание H₂S после очистки не превышает требуемой нормы. Аминосоединения — слабые основания. При взаимодействии с сероводородом и углекислым газом они образуют нестойкие вещества, которые легко разлагаются при относительно невысокой температуре, поэтому поглощение сероводорода про­исходит при 15...25 °С, а раствор реге­нерирует при 120... 125 °С.

ОДОРИЗАЦИЯ ГАЗА. Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевре­менного выявления утечек газа ему придают запах — газ одорируют. В качестве одоранта применяют этилмеркаптан (C2H5SH). По токсичности качественно и количественно он идентичен сероводороду, имеет резкий неприятный запах. Количество вводимого в газ одоранта определяют таким образом, чтобы при концентрации в воздухе газа, не превышающей ^J/₅ нижнего предела взрываемости, ощущался резкий запах одоранта. На практике средняя норма расхода этилмеркаптана для одоризации природного газа, поступающего в городские сети, установлена 16 г на 1000 м³ газа при 0 °С и давлении 101,3 кПа.