Промысловая подготовка газа

На промысле газ обрабатывают до определенной кондиции для обеспечения условий его транспортирования, извлечения углеводородного конденсата и других компонентов.

В практике распространены три промысловых способа обработки газа:

1) низкотемпературный, предназначенный для извлечения жидких углеводородов и влаги охлаждением пластового сырья;

2) абсорбция – для извлечения жидких углеводородов и воды погло-щающими жидкостями (маслами, гликолями);

3) адсорбция – для извлечения жидких углеводородов и воды твер-дыми поглотителями.

Низкотемпературный способ разделения газов позволяет извлекать тяжелые углеводороды и осушать газ при транспортировании однофазного компонента до необходимой точки росы по влаге и углеводородам. На практике применяют одну из модификаций низкотемпературного способа – низкотемпературную сепарацию (НТС), при которой получают относительно невысокие перепады температур как за счет использования энергии избыточного пластового давления (путем дросселирования газа), так и искусственного холода. В то же время эффект дросселирования газа, как правило, недолговечен, так как давление по мере истощения залежи падает. Адиабатическое или политропическое расширение газа в детандерах (поршневых или турбинных) должно обеспечивать получение дополнительных источников холода и тем самым продлевать срок службы установок НТС, однако при наличии в газе воды и конденсата надежная их работа затруднена. В таких случаях устанавливают дополнительные газовоздушные, газоводяные и газоконденсатные теплообменники.

Применение искусственного холода (холодильных машин) в установках НТС позволяет обрабатывать газ в течение всего периода разработки месторождения, но при этом капиталовложения в обустройство промысла увеличиваются примерно в 1,5 – 2,5 раза.

Основной недостаток НТС – необходимость перестройки установок в процессе разработки и низкая степень извлечения жидкости.

Абсорбция — избирательное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами. При этом происходит переход вещества или группы веществ из газовой или паровой фазы в жидкую. Абсорбция – избирательный и обратимый процесс. Переход вещества из жидкой фазы в паровую или газовую называется десорбцией. Обычно оба процесса объединяются в один производственный процесс.

При десорбции (проводимой после абсорбции) целевой компонент выделяется из жидкого поглотителя. Очевидно, что условия протекания абсорбции и десорбции прямо противоположны. В процессе абсорбции происходит растворение газа (пара) в жидкости; этому способствуют по­вышение давления и снижение температуры. При десорбции газ выделяется из раствора; этому способствуют понижение давления и повышение температуры. Абсорбент, поглотивший в процессе абсорбции целевые компоненты, называется насыщенным, или отработанным. Абсорбент, освобожденный в результате десорбции от целевых компонентов, называется регенерированным и после охлаждения может быть снова возвращен насосом на абсорбцию. Таким образом, получается замкнутая абсорбционно-десорбционная система.

Примером абсорбционного процесса может служить гликолевая осушка природного газа. В процессе абсорбции гликоль (ДЭГ, ТЭГ) поглощает пары воды из природного газа. В ходе десорбции из раствора гликоля удаляются пары воды, поглощенные им из газа. Регенерированный раствор снова возвращается в абсорбер.

Абсорбционный способ обработки газа широко применяют на установках гликолевой осушки, аминовой очистки газа от кислых газов (СО₂ и H₂S), а также на маслоабсорбционных установках ГПЗ, ГБЗ, ГФУ, установках стабилизации конденсата и т. д. Этот способ позволяет осуществлять более полное, чем НТС, извлечение тяжелых углеводородов с получением целевых продуктов.

Адсорбция — поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя, называемого адсорбентом. Поглощающая способность поверхности объясняется особым состоянием молекул на границе раздела. Внутри фазы каждая молекула испытывает практически одинаковую по всем направлениям силу притяжения других молекул этой фазы. Молекулы же, расположенные на границе раздела фаз, испытывают неодинаковые силы притяжения молекул, находящихся в разных фазах. Если результирующая сила притяжения направлена внутрь данной фазы, то особое состояние ее поверхности проявляется в способности поверхностного слоя притягивать, поглощать молекулы из другой фазы, находящейся в контакте с этим слоем.

Адсорбция, сопровождающаяся образованием химической связи между молекулами адсорбируемого вещества (адсорбата) и молекулами адсорбента, называется хемосорбцией (химической адсорбцией). Адсорбция, не сопровождающаяся образованием химического соединения, носит название физической адсорбции. Последняя обусловливается силами взаимного притяжения молекул. Эти силы часто называют Ван-дер-Ваальсовыми, а физическую адсорбцию – Ван-дер-Ваальсовой. При физической адсорбции связь адсорбата с адсорбентом менее прочна, чем при хемосорбции. Изменение внешних условий процесса (давления и температуры) приводит к нарушению связи между молекулами адсорбата и адсорбента, и начинается процесс десорбции – удаление молекул адсорбата с поверхности адсорбента.

В качестве адсорбентов (поглотителей) применяются твердые вещества, имеющие большую удельную поверхность, отнесенную обычно к единице массы вещества. Удельная поверхность адсорбентов колеблется от сотен до десятков сотен квадратных метров на грамм в зависимости от вида и сорта адсорбента. В технике широко применяются адсорбенты с удельной поверхностью 600 – 800 м² /г.

Адсорбционный способ разделения газов широко используют для осушки и отбензинивания газов в северных районах страны, где требуется минимальное значение точки росы обрабатываемого газа.