На главную страницу ICQ: 309870098
  





СПЕЦВЫПУСКИ  » НЕФТЕГАЗ  »  2006, Nº1 »  ПРОМЫСЛОВЫЕ УСТАНОВКИ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА

ПРОМЫСЛОВЫЕ УСТАНОВКИ ПОДГОТОВКИ ТОПЛИВНОГО ГАЗА
В. М. Щербатюк, кандидат технических наук, генеральный директор ООО "НПП "Атомконверс"
142100, г. Подольск, Московской обл., ул. Железнодорожная, 24
тел. (495) 130-0319
тел./факс (4967) 74-2990
e-mail: info@atomkonvers.ru
www.atomkonvers.ru
    Первые экологические и налоговые призывы уменьшить факельное горение на месторождениях привели к бурному развитию промысловой энергетики на попутном нефтяном газе.
    Энергетическое машиностроение, в основном зарубежное, отреагировало мгновенно. За короткое время на месторождениях появились как единичные агрегаты, так и крупные энергетические комплексы мощностью десятки мегаватт. Нефтяникам предложили столько вариантов решения промысловой энергетической задачи, что за суетой их выбора остались без должного внимания топливные характеристики попутного газа и его изотермобарические особенности.
    Не ошибусь, если скажу, что сегодня ни одна из многочисленных промысловых газопоршневых электростанций не работает на своих расчетных режимах. Топливную аппаратуру забивает конденсат, парафинистые и маслянистые отложения. Детонация и перегрев двигателя не позволяют реализовать номинальную нагрузку. Потери мощности достигают 50…60%. Такие редкие события для двигателей внутреннего сгорания как прогар клапанов и деформация клапанной головки на месторождениях стали иметь систематический характер, при этом гарантийные обязательства поставщиков утонули в требованиях к качеству попутного газа.
    Первый опыт породил у промысловиков подогреваемые рыночной конкуренцией сомнения в газопоршневом направлении электроэнергетики. Безрезультатно опробовав очевидные варианты: заменить тип ГПЭС, поставить дополнительный фильтр или сепаратор, нагреть газ, многие просто смирились с недобором мощности, с уменьшенным ресурсом и с существенно увеличенными эксплуатационными затратами.
    Для правильной оценки ситуации выделим среди рыночного многоголосья три объективных реальности, подтвержденные опытом эксплуатации на попутном газе газопоршневых электростанций.
    Первая реальность. Газопоршневые электростанции любых типов, включая Caterpillar, Doitz, Willson, Enbaher, Waukesha, комплектуются приводными двигателями внутреннего сгорания, которые по конструкционным материалам и условиям теплообмена рассчитаны для работы на топливном газе с низшей теплотворной способностью не более 34…36 МДж/м3. Этому соответствует природный газ. Попутный газ имеет низшую теплоту сгорания 42…60 МДж/м3 в зависимости от компонентного состава. При таких показателях перегрев двигателя неизбежен. Требования изготовителей к топливному газу по наличию этана, пропана, бутана и высших фракций определяют, по сути, необходимость использования в качестве топлива природного газа. Некоторые поставщики снижают требования к газу в пользу попутного газа, заведомо указывая при этом расчетную номинальную мощность ГПЭС, сниженную на 25…30% относительно фактической, соответствующей размерности агрегата.
    Вторая реальность. Топливные характеристики попутного газа определяются наличием пропана, бутана и высших высококалорийных фракций. Уменьшить теплотворную способность и увеличить детонационную стойкость попутного газа без изменения компонентного состава только путем удаления капельных жидкостей с помощью различного рода фильтров, сепараторов, циклонов невозможно. Способ нагрева попутного газа может исключить появление в топливной аппаратуре конденсата, но приведет к еще большему увеличению перегрева и детонации двигателя.
    Третья реальность. Для оценки качества попутного газа по детонационной стойкости с легкой руки зарубежных изготовителей ГПЭС предлагается использовать метановое число, определяемое расчетом по компонентному составу. Позволим себе выразить в этом сомнение. Получить достоверную оценку детонационной стойкости попутного газа по такому показателю практически невозможно. Дело даже не в том, что отсутствуют единые методики расчета метанового числа – сколько изготовителей столько расчетных методик. И дело даже не в том, что отсутствуют нормативные данные по метановому числу и по влиянию на метановое число многих компонентов, входящих в состав попутного газа.
    Прежде всего, это связано с фактором, который может показаться неожиданным. Отсутствуют нормативные методики определения компонентного состава попутного газа. Используемый для углеводородных газов хроматографический анализ в соответствии с ГОСТ 23781-87 по своей методической сути может дать результаты достаточной достоверности лишь для природного газа с объемной долей углеводородов С5 и высших не более 1%. Собственно эти методы и были разработаны и используются для контроля качества природного магистрального газа.
    Таковы объективные обстоятельства. Мы в полной мере учли их при разработке в 2003…2004 гг принципиально новой промысловой установки подготовки топливного газа типа УПТГ. Технические условия ТУ 3689-001-18161330-2005 на изготовление такого типа установок предусматривают изготовление нескольких модификаций УПТГ. Модификации УПТГ-РФ и УПТГ-ФМ предназначены для выработки топливного газа из попутного газа с содержанием метана не менее 80% об. Модификация УПТГ-НС содержит низкотемпературное сепарационное устройство и обеспечивает выработку топливного газа из попутного газа с содержанием метана не менее 50% об. Наиболее высокотехнологичной является модификация УПТГ-КНС, которая обеспечивает выработку топливного газа из попутного газа с любым содержанием метана. Наличие в составе установки наряду с низкотемпературным сепаратором газожидкостного сжимающего устройства позволяет выделить из попутного газа метано-этановую топливную составляющую с утилизацией высших углеводородных фракций. С помощью установки УПТГ-КНС могут быть реализованы промысловые технологии полной утилизации попутного газа.
    В настоящее время установки типа УПТГ прошли полный цикл постановки на производство, включая опытно-экспериментальные исследования, изготовление головных образцов и их подконтрольную эксплуатацию в промысловых условиях. УПТГ сертифицированы, оформлено разрешение Ростехнадзора на применение. Установки модульного типа полной заводской готовности.
    Это первые промысловые установки, обеспечивающие выработку топливного газа, характеризуемого детонационной устойчивостью и теплотворной способностью по общепринятой практике оценки топлива для двигателей внутреннего сгорания.
    Для непрерывного контроля качества вырабатываемого топливного газа используется «моторный метод» по аналогии с методом определения октанового числа топлив для двигателей по ГОСТ 8226-82. Этот метод, заключающийся в контроле топливных характеристик газа по показаниям детонационных датчиков и датчиков температуры выхлопных газов двигателя, позволяет настраивать УПТГ на оптимальные топливные характеристики газа без промежуточного определения компонентного состава и осуществлять непрерывный контроль качества топлива.
    Установки не имеют отечественных и зарубежных аналогов. Нами применена уникальная технология резкого снижения температуры при расширении газового потока, движущегося со сверхзвуковой скоростью в канале специального геометрического профиля. Специальные струйные элементы используют энергию струи попутного газа и специально вырабатываемого «газа осушки». Высокие скорости газового потока обеспечивают полное удаление конденсирующихся примесей за счет центробежных сил. Какие либо фильтрующие материалы, «засаливающиеся» содержащимися в газе вязкими парафинистыми, маслянистыми включениями не используются. Детонационная устойчивость и теплота сгорания вырабатываемого топливного газа регулируются и поддерживаются на уровне, обеспечивающем требуемый детонационный и температурный режим работы приводного двигателя ГПЭС.
    В настоящее время УПТГ работают в составе газопоршневых и газодизельных (2-х топливных) энергокомплексов. Установки обеспечивают требуемый детонационный и тепловой режимы работы двигателей во всем мощностном диапазоне, для 2-х топливных установок обеспечивается замещение дизтоплива 50…60%. Эффективность УПТГ подтверждается простым сравнением фиксируемых датчиками параметров двигателя при работе его на неподготовленном попутном газе и на топливном газе, вырабатываемом установкой. При использовании УПТГ полностью исключается появление конденсата в топливной аппаратуре двигателя. Этот факт подтвержден в натурных условиях при температуре наружного воздуха +30…минус 50 °С.
    Установки типа УПТГ являются оборудованием высоких технологий, позволяющим реализовать качественно новые промысловые технологии подготовки и коммерческого использования попутного газа.



Тел./факс (812) 633-30-67
e-mail: info@s-ng.ru
ICQ: 309870098
Редакция "Сфера Нефтегаз"
192012, Санкт-Петербург,
Пр. Обуховской Обороны, 271, лит.А, офис 610
Свидетельство о регистрации
средства массовой информации
ПИ N ФС2-7409 от 18.02.2005 г.


Сводная статистика WWW.S-NG.RU

  За сегодня За 7 дней За 30 дней
хосты 411 2632 14519
 хиты 1325 13123 83022