В настоящее время на месторождении пластовое давление продолжает падать более интенсивно, чем ожидалось, в связи, с чем точка росы по углеводородам и влаге стала повышаться, быстро приближаясь к предельно допустимым значениям, количество жидких углеводородов, выделяемых из газа, начало снижаться, что приводит к экономическим потерям. Поэтому стала актуальной проблема охлаждения газа до необходимой температуры сепарации.
Ключевые слова: установка комплексной подготовки газа, турбодетандер, газ, низкотемпературная сепарация, турбина.
Currently, in the field, reservoir pressure continues to fall more intensively than expected, due to which the dew point for hydrocarbons and moisture began to increase, quickly approaching the maximum permissible values, the amount of liquid hydrocarbons released from gas began to decrease, which leads to economic losses. Therefore, the problem of cooling the gas to the required separation temperature has become urgent.
Keywords: complex gas treatment plant, turboexpander, gas, low-temperature separation, turbine.
Месторождение «Бадра» Открыто в 1979 году, получив первый приток со скважины БД1. Географическое расположение: 160 км к Ю-В от Багдада.
Заполнение системы сбора осуществлялось путем постепенного открытия скважины БД5. После заполнения системы сбора по схеме: БД5 — Манифольд 1 — БВМ — Манифольд 2, была запущена скважина БД4 (рисунок 1).
В турбоэкспандере-рекомпрессоре, установленном на блоке низкотемпературной сепарации широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), применена современная технология активных магнитных подшипников, которая имеет ряд преимуществ перед традиционными подшипниками. Производитель оборудования — L. A. Turbine, USA (рисунок 2).
Турбодетандеры — это турбомашины, у которых за счет расширения газообразного рабочего тела (природного газа) вырабатывается механическая энергия. Их использование позволяет увеличить эффективность работы газового комплекса за счет повышения качества природного газа, а также выработки дополнительной электроэнергии.
Рис. 1. Карта системы сбора на момент запуска месторождения
Рис. 2. Схема турбоэкспандера-рекомпрессора
Функциональная схема системы автоматизации турбодетандера может включать в себя различные компоненты, выполняющие различные функции в процессе управления и контроля. нужно обратить внимание, что конкретные характеристики системы могут различаться в зависимости от модели турбодетандера, его производителя и особенностей месторождения. Вот общие элементы, которые могут быть включены в функциональную схему (рисунок 3):
– Датчики и измерительные устройства (давление газа и температура; уровень и состав сырья; данные о состоянии оборудования (вибрация, течи, вращение и т. д.);
– Контроль и управление (контроллеры для обработки данных и управления процессом; системы автоматизации и управления; логика управления для регулирования параметров процесса);
– Исполнительные устройства (регуляторы давления и температуры; задвижки и клапаны для регулирования потока газа; электродвигатели и приводы для управления механическим оборудованием);
– Система мониторинга и диагностики (средства для мониторинга состояния оборудования; системы диагностики неисправностей и предупреждения о сбоях; журналы событий и записи данных для анализа и отладки).
Рис. 3. Функциональная схема
Функциональная схема также может включать блоки, отвечающие за сбор и обработку данных, управление технологическим процессом, и визуализацию информации для оператора. Она может быть представлена в виде блок-схемы, где стрелки показывают направление потока информации и сигналов между компонентами системы.
Чтобы обеспечить достаточное давление уплотнительного газа во время запуска и остановки расширителя, предусмотрен регулирующий клапан обратного давления (251-PDCV-026660), поддерживающий разность давлений 2,0 бар или, по крайней мере, более 1,03 бар-D в Датчик перепада давления подачи уплотнительного газа (251-PDT-026661). Этот датчик перепада давления предназначен для контроля давления между входом уплотнительного газа в расширитель и давлением в уравнительной линии за колесом расширителя (рисунок 4).
При такой настройке давление подачи уплотнительного газа всегда будет гарантировать минимальное требуемое значение разности давлений 1,8 бар в первых лабиринтах расширителя. Если перепад давления упал ниже заданного значения, сигнал тревоги предупредит оператора о необходимости корректировки давления. Если давление постоянно падает и достигает уровня срабатывания 0,83 бар-D, машина отключится и отключится.
Ток от 0 до 15А генерируется на каждой из двух катушек, расположенных по обе стороны от магнитных упорных подшипников, в зависимости от направления и величины осевой силы. Эти сигналы, а именно Z1 и Z2, представляют нагрузку на упорный подшипник по отношению к детандеру или компрессору соответственно (см. рисунок ниже). Эти сигналы доступны в диапазоне 4–20 мА.
Рис. 4. функциональная схема системы автоматизации турбодетандер
Первоначально ПЛК подает сигнал на открытие клапана ATB примерно на 50 % (среднее положение). Всякий раз, когда ток Z1 и Z2 находится в диапазоне <18 А на каждой из двух катушек, AMB управляет осевым положением ротора. За пределами этого диапазона ATB LA Turbine должен сработать и сбалансировать осевое положение ротора, открывая или закрывая клапан ATB. Когда Z1, Z2 упадет ниже установленного значения тока, заданного программой AMB, произойдет сброс и управление AMB возьмет на себя управление.
Для тока тяги AMB: Увеличение A. Z2 (А), осевое усилие смещается в сторону расширителя. Когда значение Z2 достигает пороговой точки в 18 А, логический алгоритм должен закрыть клапан ATB, чтобы уравновесить тягу. Точная точка закрытия клапана АТБ зависит от конструкции текущей мощности. B. Увеличение Z1 (Ампер), осевое усилие смещается в сторону компрессора. Когда значение Z1 достигает пороговой точки в 18 А, логический алгоритм должен открыть клапан ATB, чтобы уменьшить смещение тяги компрессора. Точная точка открытия клапана АТБ зависит от конструкции текущей мощности.
Таким образом, автоматизация процесса с применением турбоэкспандеров является перспективным направлением для развития нефтегазовой отрасли, позволяющим повысить экономическую эффективность и экологическую безопасность производства.
Литература:
- Афанасьев А. А., Афанасьев А. П. Разработка и внедрение новых технологий и оборудования для повышения эффективности процессов переработки газа. Газовая промышленность, № 4, 2015 — с. 56–59.
- Гоник А. А. и др. Применение турбоэкспандеров в процессах переработки природного газа. Химическая техника, № 10, 2017 — с. 18–22.
- Переработка нефти и природного газа Газпромнефть Бадра, Республика Ирак
- Устройство турбо експандер-рекомпрессор от производства L. A. Turbine, Газпромнефть Бадра, Республика Ирак
