Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка комплекса технологических решений по очистке газов от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин
ВАК РФ 25.00.17, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений
Автореферат диссертации по теме "Разработка комплекса технологических решений по очистке газов от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин"
На правах рукописи
□ □30674 Ю
' % £ ¿7, -
ШЕСТЕРИКОВА РАИСА ЕГОРОВНА
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОЧИСТКЕ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОСВОЕНИИ СКВАЖИН (на примере малосернистых углеводородных газов)
Специальность 25.00.17 - Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых
месторождений
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Ставрополь - 2006
003067410
Работа выполнена в ОАО « Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов» (ОАО «СевКавНИПИгаз»),
Научный консультант:
Доктор технических наук, профессор, академик РАЕН,АГН РФ, МАИ Гасумов Рамиз Алиджават оглы.
Официальные оппоненты:
Доктор технических наук, профессор Гарушев Александр Рубенович,
Доктор технических наук, профессор Перепеличенко Василий Федорович,,
Доктор геолого-минералогических наук, профессор
Петренко Василий Иванович
Ведущее предприятие:
ООО «Кубаньгазпром» ОАО «Газпром»
Защита состоится 1 марта 2007 года в 13 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.02 Северо-Кавказского государственного технического университета по адресу: 355029, г.Ставрополь, пр.Кулакова,2, факс (8652) 94-60-12, E-mail: tagirovstv@ncstu.ru.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевКавГТУ.
Автореферат разослан_января 2007 года.
Ученый секретарь диссертационного совета, канд.техн.наук., доцент
Ю.А.Пуля
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы.
Газовая промышленность - это одна из ключевых отраслей топливно-энергетического комплекса страны, оказывающая значительное влияние на рост производительности труда, ускорение технического прогресса и экономики Российской Федерации. Доля газа в топливно-энергетическом балансе страны в 2004 году составила 43,3 %.
При существующей ограниченности доступных запасов нефти и природного газа возникает острая необходимость повышения степени их извлечения, с одной стороны, и с другой - освоение малых по запасам месторождений углеводородов. Нужны новые технологии нефтегазодобычи, обеспечивающие минимальные материальные затраты, и эффективные технические решения.
Для обеспечения роста добычи газа предстоит ускорить вовлечение в разработку новых газоконденсатных месторождений. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений - это сложный, многостадийный процесс, одной из актуальных и насущных проблем которого является очистка углеводородного газа от сероводорода,
Вместе с тем ресурсы сероводородсодержащего газа могут и должны рассматриваться в качестве одного из основных источников сырья химической промышленности для производства серной кислоты, удобрений, гербицидов, резиновых изделий, медикаментов и т.д.
По оценкам геологов в недрах нашей страны находится около 50% мировых запасов сероводородсодержащего газа.
Потенциальные ресурсы сероводородсодержащего газа стран бывшего СССР оцениваются более чем в 25 трл.м3. Всего в РФ открыто 162 месторождения, в газе которых присутствует сероводород, причем 133 месторождений расположены в Европейской части России, в том числе 21 в СевероКавказском регионе.
з
На основе крупных месторождений сернистых газов функционирует два газохимических комплекса: Оренбургский и Астраханский, где добыча газа в 2004г. достигла 30,2 млрд.м3. Наряду с углеводородной продукцией, данные комплексы являются крупными поставщиками элементарной серы.
Несмотря на очевидные успехи в области переработки высокосернистых газов, ряд важных проблем сохранения естественной экологической обстановки в районах расположения скважин до настоящего времени не решен. Это огносится к проблемам освоения скважин после ремонтно-восстановительных работ, проведения газогидродинамических исследований на скважинах, а также отбора проб газа на скважинах.
В этой связи ощущается острая потребность в создании мобильных установок сероочистки.
До настоящего времени остаются не решенными многие вопросы эксплуатации малосернистых месторождений. Как правило, эти месторождения - небольшие по запасам, удалены друг от друга на большие расстояния, поэтому их совместная разработка и эксплуатация сопряжена с трудностями. Большинство сероводородсодержащих месторождений европейской части России находится в консервации. Вовлечение в разработку таких месторождений затруднено из-за отсутствия надежных и экономичных технологий сероочистки, учитывающих особенности каждого конкретного месторождения.
Среднеазиатские районы уже много лет занимают одно из ведущих мест в добыче природного газа среди стран СНГ. Из находящихся в эксплуатации месторождений многие содержат сероводород. Так, например, к 1990 г. доля сероводородсодержащего газа в общей добыче по Узбекистану составляла более 90 %.
Среднеазиатский регион также отличается удаленностью расположения месторождений друг от друга, что значительно усложняет решение проблемы очистки газа от сероводорода.
В этой связи особое значение приобретает разработка технологий, позволяющих обеспечить очистку газа от сероводорода непосредственно на
промысле с получением товарных продуктов на базе извлеченного сероводорода.
Актуальность проблемы очистки газа от сероводорода усиливается требованиями обеспечения экологической безопасности при разработке сернистых месторождений, сокращением вредных выбросов в атмосферу.
При этом особое внимание уделяется совершенствованию действующих и разработке нозых технологий сероочистки, исключающих выбросы токсичного сероводорода и продуктов его горения в окружающую среду.
Особенно остро стоит экологическая проблема регулируемых выбросов сероводородсодержащего газа при разведочном бурении, при проведении газогидродинамических исследований (ГГДИ), при освоении скважин на не обустроенных месторождениях. Как правило, на таких скважинах отсутствует соответствующее оборудование для утилизации сероводорода, газ сжигается на факелах, что вызывает неизбежное загрязнение атмосферы сернистыми соединениями.
В настоящее время при каждой операции освоения скважины приходится учитывать направление и силу ветра, расположение населенных пунктов и другие факторы, которые иногда сдерживают своевременное проведение работ, вызывая значительные простои как скважин, так и ремонтных бригад. На сернистых месторождениях с низкими пластовыми давлениями освоение скважин является проблематичным.
Решение возникающих экологических проблем при освоении скважин сернистых месторождений на необустроенных месторождениях, а также на обустроенных месторождениях с низкими пластовыми давлениями, лежит в разработке специальной технологии и создании мобильной установки для очистки газа от сероводорода.
В настоящее время таких технологий и установок ОАО «Газпром» не имеет.
Разработка технологии очистки газа от сероводорода для мобильных установок позволит решить ряд проблем не только экономического, но и со-
циального характера. К таким проблемам относится обеспечение промыслов очищенным от сероводорода газом для собственных нужд и газификации населенных пунктов, расположенных вблизи сернистых месторождений.
С целью обеспечения естественной экологической среды в районах расположения сернистых месторождений и повышения степени использования добытого из недр флюида необходима разработка надежных и экономичных технологий для промысловой очистки газов от сероводорода с низкими концентрациями последнего с последующей его переработкой в товарные се-русодержащие продукты, а также мобильных установок для очистки газа от сероводорода.
Поскольку предлагаемая диссертационная работа и посвящена решению названных выше проблем, ее тема является актуальной и перспективной.
Целью диссертационной работы является разработка комплекса технологических решений по очистке газа от сероводорода, направленных на повышение качества, надежности и экологической безопасности эксплуатации месторождений, в продукции которых содержится сероводород.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи.
1. Изучение состояния разработки газовых и газоконденсатных месторождений, в газе которых присугствует сероводород.
2. Обобщение теоретических и экспериментальных исследований в области очистки газа от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин сернистых месторождений.
3. Разработка технологии и составов поглотительных растворов для промысловой очистки газа от сероводорода непосредственно в стволе газовой скважины.
3.1. Изучение условий использования газовой скважины в качестве массообменного аппарата для очистки газа от сероводорода.
3.2. Изучение основных технологических и коррозионных характеристик поглотительного раствора.
3.3. Изучение влияния диоксида углерода на процесс очистки газа от сероводорода.
4. Разработка технологии и состава абсорбента для промысловой очистки низконапорных и попутных нефтяных газов от сероводорода.
4.1. Изучение условий, обеспечивающих эффективное извлечение сероводорода из газа при эксплуатации месторождений с низкими пластовыми давлениями.
4.2. Изучение химизма и механизма взаимодействия сероводорода с абсорбентом.
4.3. Изучение процесса абсорбции сероводорода в условиях прямотока.
5. Разработка технологии и абсорбента для очистки газа от сероводорода при освоении скважин после проведения ремонтно-восстановительных работ.
6. Изучение процесса массообмена в условиях прямотока и противотока жидкой и газовой фаз для разработанных технологий.
7. Разработка мобильной установки для очистки газа от сероводорода при освоении газовых скважин.
Методика исследований основана на анализе и обобщении имеющихся теоретических, экспериментальных и промысловых д. иных по рассматриваемой проблеме и на результатах собственных аналитических, лабораторных, стендовых и промысловых исследований с использованием современных лабораторных приборов и установок, математических методов и химических законов, моделирования на ЭВМ и др.
Научная новизна заключается в следующем.
1. На основании теоретического обобщения и экспериментальных исследований разработан ряд технологических вопросов, позволяющих решить проблемы очистки углеводородных газов от сероводорода и обеспечить экологическую безопасность в процессе эксплуатации и освоения скважин сернистых месторождений.
2. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны составы поглотительных растворов для очистки природных газов разного состава по кислым компонентам от сероводорода, обладающие высокой емкостью по сероводороду.
3. Разработан способ очистки газа от сероводорода при эксплуатации сернистых месторождений в стволе газовой скважины для обеспечения очистки газа ог сероводорода на самой ранней стадии добычи с целью исключения коррозии технологического оборудования.
4. Разработаны технологии, для промысловой очистки низконапорных углеводородных и попутных нефтяных газов от сероводорода, позволяющие селективно извлекать из газа сероводород и получать кроме очищенного газа дополнительно товарную продукцию.
5. Разработаны технология и мобильная установка очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин сернистых месторождений с целью исключения выбросов а атмосферу токсичного сероводорода и продуктов его горения
6. Разработаны составы абсорбентов и технические средства для обеспечения глубокой очистки газа от сероводорода в условиях прямотока.
Основные защищаемые положения.
1. Составы поглотительных растворов для очистки природных газов с разным содержанием кислых компонентов от сероводорода, обладающие высокой селективностью по сероводороду в условиях прямотока.
2. Способ очистки газа от сероводорода в стволе скважины при эксплуатации сернистых месторождений.
3. Технология промысловой очистки низконапорных углеводородных и попутных нефтяных газов при эксплуатации сернистых месторождений.
4. Технология очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин после проведения ремонтно-посстаповительных работ.
5. Технические средства для очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
6. Конструкции и методика расчета прямоточных насадочных абсорберов.
Практическая ценность и реализация работы.
Практическая значимость работы характеризуется соответствием направлений исследований, составляющих ее частей содержанию научно-технических программ, в том числе отраслевой программе НИОКР ОАО «Газпром» в области промысловой подготовки газа при разработке газовых и газоконденсатных месторождений природного газа и «Перечню приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» раздел 3, п. 3.2 «Создание методов и технологий для повышения эффективности разработки и безопасной эксплуатации месторождений», раздел 4, п. 4.1 «Разработка технических и технологических решений по обеспечению эффективной и надежной работы скважин на месторождениях, вступивших в период падающей добычи в условиях коррозионно-активного газа», раздел 6, п. 6.1 «Разработка технологий и технических средств, направленных на повышение экологической безопасности производственного комплекса Общества».
Результаты проведенных исследований и разраб'': ки, выполненные по теме диссертации, использовались на Кошехабльском месторождении ООО «Кубаньгазпром», а также на месторождениях Узбекистана и Туркмении, на нефтяных месторождениях Каражанбас и Макат для очистки газов внутри-пластового горения от сероводорода и на Ново-Украинской КС НК «Крас-нодарнефтегаз» для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.
Многие теоретические и методические положения, изложенные в диссертационной работе, используются автором при чтении лекций и проведении практических занятий на факультете нефти и газа Ставропольского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международных, Всероссийских и региональных совещаниях, конференциях, и семинарах:
XIX конференция молодых ученых и специалистов ВНИИгаза (Москва, 1982 г.), Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов - «Молодежь и научно-технический прогресс в газовой промышленности» (Баку, 1983 г.), областная иаучно-техническая конференция (Астрахань, 1989 г.), «Проблемы разработки нефтяных и газовых месторождений и интенсификации добычи углеводородного сырья (Астрахань, 1995 г.), «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2002 г.), «Газовой отрасли - новые технологии и новая техника» (Ставрополь, сентябрь 2002 г.), «Проблемы эксплуатации и капитального ремонта скважин на месторождениях и ПХГ» (Кисловодск, сентябрь 2003 г.), «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, октябрь 2005 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 печатных работ, в том числе 32 авторских свидетельств на изобретения, 12 патентов на полезную модель РФ и монография.
Объем работы. Диссертация изложена на 385 страницах машинописного текста, включает 113 рисунков и 85 таблиц.
Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников из 312 наименований.
В процессе выполнения исследований автор работы пользовался советами и консультациями доктора технических наук, профессора, академика РАЕН и АГН РФ P.A. Гасумова, доктора технических наук, профессора А,И. Гриценко, доктора технических наук, доктора химических наук, профессора Аксенова A.B., кандидатов технических наук И.А. Галанина, Ю.И. Петракова, Ю.М. Басарыгина кандидата химических наук С.Н. Овчарова, кандидата геолого-минералогических наук В.А. Гридина, ощущала помощь и поддержку коллег по работе K.M. Тагирова, Ж.М. Редкобородой, М.В. Колпаковой, В.Б. Коробер, Е.А. Шестериковой, Г. Ли и работников ООО «Кубаньгаз-
пром» Ю.И. Баканова, A.A. Захарова, Д.И. Белкина, Н.И. Кобелевой, А.И. Щербаковой, A.B. Маркова, C.B. Пушкина и многих других. Всем им диссертант выражает свою признательность и глубокую благодарность,
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель, задачи и методы исследований, обозначены научная новизна и практическая реализация работы, дана ее общая характеристика.
Первая глава диссертации посвящена анализу технологических и экологических проблем разработки и эксплуатации месторождений с наличием сероводорода.
На основе обобщения литературных данных показана общая ситуация в области промысловой подготовки газа при эксплуатации месторождений с наличием сероводорода, который определяет специфику их разработки. Особенности разработки сернистых месторождений связаны не только с вопросами рациональной очистки газа от сернистых соединений, но и охватывают все задачи от увеличения проницаемости призабойной зоны скважин до промысловой подготовки газа к дальнему транспорту: это и выбор состава бурового раствора при проходке продуктивных пластов, и выбор технологии освоения скважин и др.
Рассматриваются вопросы влияния сероводорода на эксплуатационно-технологические осложнения при добыче и транспортировке углеводородного сырья. Наличие в добываемом газе сероводорода и диоксида углерода вызывает необходимость проводить ряд мероприятий по защите технологического оборудования и трубопроводов от коррозии. Пластовая вода и углеводородный конденсат насыщаются сероводородом, что также требует проведения специальных мероприятий, исключающих попадание сероводорода в окружающую среду после отделения в сепараторах жидкой фазы от газа.
Раскрывается характер воздействия сероводорода не только на промысловое оборудование, но и на окружающую среду. Предприятия, осуществ-
лягощие добычу и переработку сернистого газа, являются источниками загрязнения атмосферы токсичными сернистыми соединениями. Скважины, заканчивающиеся бурением или после солянокислотных обработок, в период их освоения, пуска и исследований продуваются в атмосферу, загрязняя ее сернистым ангидридом - продуктом горения сероводорода. Его количество в два раза больше, чем количество сгоревшего сероводорода. Обладая высокой токсичностью, сернистый ангидрид медленно окисляется кислородом воздуха до серной кислоты, которая в виде «кислых дождей» выпадает на поверхность земли.
Техногенное загрязнение окружающей среды сернистыми газами, суммарный выброс которых в атмосферу оценивается в сотни млн. т в год, приобрело мировые масштабы. Это делает все более актуальным вопрос сокращения их выбросов путем эффективной очистки серосодержащих газов.
Проведен анализ современного технологического уровня процессов очистки газа ог сероводорода, который показывает, что существующие способы имеют наряду с преимуществами различные недостатки, ограничивающие области их эффективного использования, особенно в промысловых условиях для очистки малосернистых, попутных нефтяных газов.
Выбор метода очистки газа от сероводорода определяется такими факторами как себестоимость, удельные капитальные затраты, приведенные затраты и др. При всей важности применяемых технико-экономических показателей зачастую не удается сделать однозначный вывод о рациональности выбираемой технологии.
Объективную оценку инженерным решениям, которые используются при реализации технологического процесса способен дать показатель энергетических затрат (коэффициент энергетического совершенства процесса, КЭП). Показатель КЭП определяется как отношение фактических энергозатрат на проведение процесса к теоретическим и позволяет из нескольких технологических схем выбрать более рациональную по затратам энергии.
В таблице 1 приводятся результаты исследования эффективности разных
методов очистки газа от сероводорода для Кошехабльского месторождения.
Таблица 1 - Сравнительные энергетические показатели различных методов очистки газа месторождения Кошехабль (МДж/час)
Вид энергии Метод очистки
РеЬ ДЭА МДЭА РеЭ04
Электроэнергия 1206 565 331 21,6
Водяной пар 2000 44000 34600 0
Топливный газ 0 2264 1101 0
Итого, Е,|, 3206 46829 36032 21,6
ЕтсСО 14,25 290 290 14,26
кэп 98 161 124 1,5
Примечание: ИеЬ - железный комплекс этилендвдминтетрауксусной кислоты, ДЭА -диэтаноламин, МДЭА - метилдиэтаноламип, РеЗСХ - сульфат железа.
Как следует из данных таблицы 1 для очистки газа от сероводорода на Кошехабльском месторождении энергетически выгодно использовать технологию очистки водным раствором сульфата железа.
Не менее важным фактором при выборе технологии очистки газа от сероводорода является получение товарных продуктов на базе извлеченного сероводорода, имеющих спрос в регионе.
В таблице 2 представлен перечень продуктов, получаемых из сероводорода.
В Южном Федеральном округе кожевенные заводы Краснодара, Ставрополя, Георгиевска, Ростова и Таганрога для снятия волоса со шкур животных используют сернистый натрий кроме того, эти предприятия потребляют сульфат аммония (КН^БС^ и сульфит натрия N82803. Рисоводческие хозяйства Краснодарского края в качестве удобрения используют сульфат аммония.
Таблица 2 Перечень продуктов, получаемых из сероводорода
Продукт переработки Молекулярная масса Количество, получаемое из 1т сероводорода, т/т Стоимость при реализации, тыс. руб.
Сера, Бо 32 0,9 0,8
Серная кислота, Нг804 98 2,9 2,32
Сульфат аммония, (NN4)2804 132 3,9 3,9
Сернистый натрий, №г5 (63 %) 78 2,3 16,39
Результаты исследований состояния разработки и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений с наличием сероводорода позволили выбрать направление по созданию комплекса технологических решений по очистке газа от сероводорода, обеспечивающих эффективную и безопасную эксплуатацию и освоение месторождений углеводородов.
Во второй главе рассмотрены вопросы разработки технологии очистки газа от сероводорода в стволе газовой скважины.
Существенный вклад в развитие и совершенствование методов разработки и эксплуатации сернистых месторождений в части очистки углеводородных газов от сероводорода внесли исследования ученых: Гриценко А.И., Мурина В.И., Грунвальда В.Р., Кисленко H.H., Галанина И.А., Бекирова Т.М., Гусейнова Н.М., Абаскулиева Д.А., Халифа .А.Л., Берго Б.-Г., Горечен-кова В.Г., Волкова Н.П., Афанасьева А.И., Исмайловой Х.И. и др.
Изучены условия очистки газа от сероводорода в стволе газовой скважины. Показано, что технология эффективна для месторождений природных газов с низкими концентрациями сероводорода при обязательном наличии диоксида углерода и может использоваться при условии обеспечения минимально-необходимой скорости газового потока, обеспечивающей вынос отработанного абсорбента на поверхность.
Показано, что условия очистки газа от сероводорода непосредственно в стволе скважины не позволяют использовать щелочные поглотительные растворы из-за высокой упругости паров сероводорода. Обеспечить получение кондиционного по содержанию сероводорода газа в условиях прямотока можно при высоком давлении абсорбции.
Давление абсорбции для получения кондиционного газа было посчитано для условий очистки в скважине при использовании водных растворов моно-этаноламина (МЭА), диэтаноламина (ДЭА) и аммиака (NH4OH). Результаты расчетов представлены на'рисунке 1.
0.1 0.2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Степень насыщения абсорбента сероводородом, моль/моль
~*—ДЭ А —-N114011 -*-МЭЛ
Рисунок 1 - Зависимость давления в системе очистки газа от сероводорода от степени насыщения абсорбента
Как следует из рисунка 1 при степени насыщения абсорбента 0,4 давление очистки составляет более 100 МПа, что не реально для газовых скважин.
Объем закачиваемого абсорбента является вторым важным фактором очистки газа в стволе скважины, т. к. он определяется дебитом скважины и концентрацией сероводорода.
При увеличении удельного расхода абсорбента возрастают гидравлические потери в скважине, что ведет к снижению ее дебита. Проведенные исследования показали, что гидравлические потери в скважине определяются не только конструкцией лифта и ее технологическими параметрами, но и свойствами закачиваемого поглотительного раствора.
ДР= {рг + Ша*СШ8*Ра*То*Р/(1000*Са*РоТ)]}*[1+(А.*33,81/2*с1*Р)]*Н (1)
где рг,ра-плотность газа и абсорбента, кг/м3 д^ - удельный расход абсорбента, кг/м3 Са- концентрация абсорбента, кг/кг Р - давление на забое, кгс/см2 Х- коэффициент трения ё - диаметр НКТ, м Н- глубина скважины, м
На рисунке 2 показано изменение потерь давления в скважине при диа-мере НКТ 73 мм и глубине забоя 4995 м от концентрации сероводорода в газе и забойного давления.
Концснтроиин сероводорода в гя^е, г/м1
300кгс/см2 —100 кгс/см2 -*-40 кгс/см2 Рисунок 2 - Изменение гидравлических потерь в скважине при разных забойных давлениях
Как следует из рисунка 2, с увеличением концентрации сероводорода в обрабатываемом газе и забойного давления гидравлические потери в скважине возрастают.
Граничной концентрацией сероводорода в обрабатываемом газе можно считать концентрацию, при которой наблюдается равенство забойного давления и гидравлических потерь в скважине: например при, забойном давление 4 МПа эта концентрация составляет 10 г/м3.
Минимально-необходимый дебит скважины зависит от величины забойного давления, диаметра НКТ и обеспечивает устойчивую ее работу за счет непрерывного выноса абсорбента на поверхность.
Проведенные расчетные исследования позволили установить зависимость минимально-необходимого дебита скважины от забойного давления.
С>мин = 2,6*107*с12*Рза6о-5/Т,а5 (2)
где рм1Ш - дебит скважины, м3/ч
Тмб - температура газа в скважине, К
РМб - давление на забое скважины, кгс/см2, с1 - диаметр НКТ. м Минимально-необходимый дебит скважины определяется минимально-необходимой скоростью газожидкостного потока.
\УМ„„= 1,604*(61-0,045* Ри6)°'25/(0,045* Ри6)0'5 (3)
\Унш,= 3,5*10'4*С>м„„/с12 (4)
Из уравнения 3 следует, что минимально-необходимая скорость газа в НКТ зависит только от величины забойного давления, которое по мере разработки месторождения будет уменьшаться, а минимально-необходимая скорость газа возрастать.
В начальный период разработки месторождения энергии пласта достаточно, чтобы вынести на поверхность закачиваемый в скважину абсорбент. На завершающей стадии разработки месторождения этой энергии оказывается уже недостаточно и абсорбент будет накапливаться в скважине. В какой-то момент скважина может оказаться «задавленной». Для недопущения такого явления необходима реконструкция газового лифта с целью обеспечения
Забойное давление, кгс/см2
-•—4 дюйма 3 дюйма 2,5 дюйма
Рисунок 3- Зависимость минимально-необходимых дебитов скважины от забойного давления при разных диаметрах НКТ
минимально-необходимой скорости газожидкостного потока.
Изменение величины минимально-необходимого дебита скважины в зависимости от забойного давления показывают расчеты, результаты которых представлены на рисунке 3
Для очистки газа от сероводорода в стволе скважины разработан состав поглотительного раствора, обладающий высокой поглотительной емкостью по сероводороду, не образующий твердой фазы в процессе очистки и не кор-розионно опасный. В состав поглотительного раствора входят следующие компоненты:
- хлористый аммоний до 20%;
- соль трехвалентного железа (Fe+3) 0,25 %;
- соль двухвалентного железа (Fe+2) 0,25 %;
- вода - остальное.
Изучены основные технологические характеристики разработанного абсорбента.
Поглотительный раствор обладает низкой коррозионной активностью, скорость коррозии оборудования при испытаниях на скважине №36 месторождения Северный Балкуи составила 0,056 мм в год.
Поглотительная емкость абсорбента по сероводороду, которая достигнута в промысловых условиях, составляет 190 кг/м3.
Экспериментально установлено, что в отработанном абсорбенте отсутствуют неорганические продукты окисления сероводорода, а также сера. Продуктами очистки являются низкомолекулярные водорастворимые органические соединения, в частности, муравьиная кислота, которые выделены из отработанного абсорбента. Выделены также органические соединения щелочного характера. Отсутствие серы и ее минеральных соединений указывает на то, что продукты окисления сероводорода представлены сероорганиче-скими соединениями. Следовательно, можно утверждать, что впервые осуществлен низкотемпературный синтез органических соединений на базе диоксида углерода, присутствующего в углеводородном газе.
При изучении влияния компонентов поглотительного раствора на процесс очистки установлено, что соединения железа выполняют роль катализатора процесса низкотемпературного синтеза органических соединений на базе диоксида углерода в присутствии сульфидов. На это указывает тот факт, что поглотительный раствор поглощает диоксид углерода в тысячи раз больше, чем количество, обусловленное его физическим растворением, а также в десятки раз больше, чем количество поглощенного сероводорода. Поглотительная емкость абсорбента по диоксиду углерода на скв. 36 месторождения Северный Балкуи была достигнута 2700 кг/м3. С ростом концентрации диоксида углерода в обрабатываемом газе возрастает поглотительная способность раствора по сероводороду. При отсутствии диоксида углерода в газе процесс его очистки от сероводорода прекращается. Экспериментально установлено и подтверждено промысловыми испытаниями, что нижняя граница соотношения концентраций сероводорода и диоксида углерода в обрабатываемом газе составляет СцгБ : Ссо2 =1:4.
Изучена роль диоксида углерода в процессе очистки. Экспериментально установлено, что диоксид углерода проявляет свойства окислителя и является активным участником химических процессов, протекающих при очистке газа от сероводорода.
Хлористый аммоний обеспечивает необходимую слабокислую среду при абсорбции сероводорода: рН= 5,5 - 6,5.
Химические реакции между компонентами поглотительного раствора, сероводородом и диоксидом углерода протекают в жидкой фазе при нормальных условиях с низкими скоростями. Это усложняет процессы массопе-редачи и требует значительного времени контакта газа с абсорбентом. Повышение температуры до 80 °С, практически, не оказывает влияния на скорость взаимодействия сероводорода и диоксида углерода с компонентами поглотительного раствора.
Сооружение массообменных аппаратов, в которых время контакта измерялось бы десятками минут, задача сложная. Газовые скважины удовлетворяют требованию большого времени контакта газа с абсорбентом.
Очистка газа в стволе скважины имеет ряд преимуществ, которые можно сформулировать в следующем виде.
1) Исключается коррозия технологического оборудования.
2) Углеводородный конденсат и пластовая жидкость очищаются от сероводорода одновременно с газом.
3) Улучшается экономика эксплуатации месторождения за счет исключения строительства наземных установок сероочистки.
4) Обеспечивается экологическая безопасность в районах добычи газа, содержащего сероводород.
5) Поглотительный раствор обладает ингибирующими свойствами.
6) Высокая поглотительная емкость раствора по сероводороду делает технологию экономичной без регенерации абсорбента.
Как любая другая технология, процесс очистки газа от сероводорода в скважине имеет, ряд ограничений, которые сформулированы ниже.
1) Технология применима только для месторождений природных газов, в которых концентрации диоксида углерода в 4 и более раз выше, чем сероводорода.
2) Технология применима для глубоких скважин для обеспечения необходимого времени контакта газа с абсорбентом.
3) Технология применима для малосернистых газов, т.к. при высоких концентрациях сероводорода возникает опасность задавливания скважины поглотительным раствором. Расчеты показали, что при концентрации сероводорода в газе менее 10 г/м3 опасность задавливания скважины исключается.
4) Для поддержания минимально-необходимой скорости газа в скважине при снижении забойного давления разработана специальная технология, позволяющая поднимать жидкость (абсорбент) на поверхность.
Третья глава посвящена исследованию и разработке технологии промысловой очистки газа от сероводорода.
Производственный комплекс ОАО «Газпром» включает месторождения с небольшими суточными объемами добычи, причем в составе газа содержание диоксида углерода в сотни раз превышает содержание сероводорода.
Большое содержание диоксида углерода в добываемом газе требует создания технологий селективного извлечения сероводорода в присутствии любых концентраций диоксида углерода.
В настоящей главе основное внимание отводится исследованиям селективного извлечения сероводорода из газа в присутствии любых концентраций диоксида углерода.
Обоснован выбор способа селективного извлечения сероводорода из газа путем связывания его в малорастворимый сульфид.
Обосновано применение в технологии в качестве массообменного аппарата насадочного эмульгационного абсорбера с целью расширения диапазона устойчивой его работы при изменении нагрузок как по газу, так и по жидкости, что особенно важно в промысловых условиях. Показано, что в насадоч-ных колоннах движущая сила абсорбции не зависит от режима движения фаз (прямоток, противоток).
Разрабоган состав поглотительного раствора, компонентами которого являются водные растворы сульфата железа и аммиака.
Химизм процесса очистки описывается следующими уравнениями Н28 + Ре804+ 2ЫН4ОН = РеЭ + (МН4)2304 + 2Н20 С02 + 2>Ш4ОН + Ре804 = РеС03 + (N11)^0. + 2Н20
Изучено влияние давления, состава газа, концентрации компонентов поглотительного раствора и показателя рН на равновесную концентрацию сероводорода в очищенном газе.
Результаты расчетных исследований, представленные на рисунке 4, по-
-8 -1-..........................................................-.................-.........-.............................................. ..................-----------------------------------
О 2 4 6 8 III 12
рН
Рисунок 4 - Влияние рН на очистку газа от сероводорода растворами РсЭ04 и КН3
называют влияние рН на содержание сероводорода в очищенном газе. Из данных рисунка следует, что при снижении рН абсорбента ниже 6,5 процесс очистки прекращается, содержание сероводорода в очищенном газе выше нормы 20 мг/м3.
На рисунке 5 приводятся результаты экспериментальных исследований
К
р
8-
....................................1................................. 1
!
1 Л- г ч/
....... • V
\ X"
\Л }
влияния
Время, час
1-рН,„.;2-рН„ф.;3-Нг8„.
Рисунок 5 - Влияние рН на качество очищенного газа
рН абсорбента на содержание сероводорода в очищенном газе. Из
данных рисунка следует, что при рН < 6.5, процесс очистки прекращается, что полностью подтверждает вывод теоретических исследований.
На рисунке 6 представлены результаты влияния давления и рН абсорбента на концентрацию сероводорода в очищенном газе, из которого следует, что при рН>6,5 давление не оказывает влияния на очистку газа от сероводорода.
2-Р-20кпЛм'; 4-Р-бОкгс/сч1
Рисунок 6 - Равновесная концентрация сероводорода в газе при различных рН водной суспензии сульфида железа
Существенная роль давления на процесс очистки газа от сероводорода проявляется при рН<6,5: чем ниже щелочность поглотительного раствора, тем большее давление требуется для обеспечения высокого качества очищенного газа.
На рисунке 7 показаны условия, обеспечивающие остаточную концентрацию сероводорода в очищенном газе менее 20 мг/м3. Из данных рисунка следует, что проведение процесса очистки газа от сероводорода в слабощелочной или нейтральной среде возможно при низком давлении, не более 1 МПа. Для обеспечения регламентируемого качества очищенного газа в слабокислой среде необходимо высокое давление. При рН=6 можно обеспечить остаточную концентрацию сероводорода в очищенном газе 7 мг/м3 при давлении 11 Мпа, а при давлении 4 Мпа концентрация сероводорода в очищен-
ном газе возрастет до 20 мг/м3. Другими словами повышение давления абсорбции позволяет увеличить глубину очистки газа от сероводорода.
Данные рисунка 8 показывают, что увеличение концентрации диоксида углерода в газе и давления абсорбции приводит к понижению рН поглотите-
1 - С 1125> 7 мг/к' 2- С|)35= 20 мг/м3 Рисунок 7 - Величина необходимого давления в системе очистки при различив« рН раствора для получения газа с концентрацией сероводорода 20 и 7 мг/м
1-0^-2%; 2-Ссо!«4%;3-ССО!-6%; 4-Сею -8%;
Рисунок 8 - Влияние давления и концентрации диоксида углерода в газе на рН водных растворов
ля и как следствие к увеличению концентрации сероводорода в очищенном газе. При высоких концен- концентрациях диоксида углерода в газе даже при низком давлении не удается обеспечить необходимую
среду рН=6,5 и высокое качество очистки газа.
На рисунках 9 и 10 показано влияние концентрации ионов железа (Ре+2) в системе очистки на качество очищенного газа.
О 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
Концентрация С02 в абсорбенте, моль/я 1 - Р »20 кгс/см1; 2 - Р »40 кгс/см!; 3 • Р - 60 кгс/см!.
Рисунок 9 - Очистка газа от сероводорода карбонатом железа
Концентрация диоксида углерода в абсорбенте, 1 - Р -20 кгс/см1; 2 - Р - 40 кгс/см'; 3 - Р - 60 кгс/сч'.
Рисунок 10 - Очистка газа от сероводорода бикарбонатом железа
Из рисунка 9 следует, что уменьшение концентрации ионов железа Ре+2 в системе очистки за счет образования труднорастворимого карбоната железа не позволяет получить очищенный газ с содержанием сероводорода менее 20 мг/м3. Присутствие же в системе очистки ионов железа Ре+2 обес-
печивает получение очищенного газа высокого качества: остаточное содержание сероводорода не превышает 0,007 мг/м3.
На рисунке 11 приводятся результаты исследований влияния ионов железа в растворе карбоната натрия на концентрацию сероводорода в очищенном газе, проведенных на опытно-промышленной установке на НовоУкраинской КС. Из данных рисунка следует, что при проведении очистки недопустимо образование карбоната железа, что достигается понижением равновесной концентрации диоксида углерода в абсорбенте. На практике это достигается уменьшением времени контакта газа с абсорбентом.
Установлено, что концентрация иона железа в растворе сульфата железа не оказывает влияния на качество очищенного газа, это подтверждают данные промысловых исследований, представленные в таблице 3.
Таблица 3 - Влияние концентрации ионов железа в абсорбенте на очистку газа от сероводорода (экспериментальные данные)
Концентрация Ре+* в абсорбенте, г/л рн абсорбента Концентрация сероводорода в очищенном газе, мг/м3
60 6,3 8,5
60 5,0 27
60 4,9 49
60 4,5 150
60 3,9 470 '
26,5 7,5 1,3
26,5 7,5 3
26,5 7,5 0
14,4 7,6 7
12 5,6 8
12 7,5 19
Расход аммиака зависит от расхода раствора сульфата железа. Обоснованы и экспериментально подтверждены расходные коэффициенты компонентов поглотительного раствора: сульфата железа и аммиака. Коэффициент избытка сульфата железа (в пересчете на катион железа) составляет от 1,1 до 1,8 в зависимости от концентрации диоксида углерода в газе. Коэффициент избытка аммиака (по железу) составляет от 1 до 2 в зависимости от содержа-
ния диоксида углерода в газе, чем выше его концентрация в газе, тем больше коэффициент избытка.
На рисунке 12 показано влияние коэффициента избытка аммиака в зависимости от степени карбонизации абсорбента на щелочность (рН) в системе
Коэффициент избытка аммиака 1 - [СО]} -11.045 моль/л. 2. [СОг] - 0,067 ноль/я.
Рисунок 12 - Влияние избытка аммиака на рН отработанного абсорбента
очистки, которая определяет качество очищенного газа.
Глубина извлечения сероводорода из газа зависит от эффективности процессов массообмена в абсорбере.
В работе изучены условия массообмена в насадочном эмульгационном абсорбере. Показано, что на эффективность массообменных процессов ока-
Давлснис, атм 1 • C,us - I г/м\ 2 • Сяи ■ 10 г/и'; 3 -С,,,, - ] 00 г/ч'
Рисунок 13 - Влияние давления и концентрации сероводорода в газе на коэффициент массопередачи
зыпают влияние давление абсорбции, концентрация сероводорода в обрабатываемом газе, расход газа, концентрация абсорбента.
На рисунке 13 показано влияние давления и концентрации сероводорода в газе на коэффициент массопередачи. Как показали исследования при повышении давления величина коэффициента массопередачи в насадочном абсорбере резко уменьшается.
3 /
________ f2 ^
1 / —1 __1 .--
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Давление, агм
1 - Cms - I г/м': 2 - Cms - 10 г/м'; 3-C„;s - 100 г/м'
Рнсунох 14 - Влияние давления и кониентрпшш сероводорода на высоту единицы переноса
Концентрация сероводорода не оказывает существенного влияния на коэффициент массопередачи в насадочном абсорбере. Этот вывод подтверждается и данными рисунка 14, из которого следует, что при низких концентрациях сероводорода в газе до 10 г/м3 с ростом давления высота единицы переноса практически не изменяется.
На рисунке 15 показано влияние давления и концентрации сероводорода в газе на диаметр абсорбера. При повышении давления в системе очистки газа от сероводорода диаметр абсорбера уменьшается, что приводит к снижению металлоемкости. Величина необходимого диаметра абсорбера увеличивается с ростом концентрации сероводорода в газе.
О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Давление, агм
I ■ Chjs - 1 r/u'; 2 . Сш» - 10 т/ц"; 3 -Спя • 100 г/м' Рисунок 15 • Влияние давления и концентрации серонодорода на диаметр абсорбера
Разработана новая технология селективного извлечения сероводорода из газа с использованием насадочпого эмульгационного абсорбера, в которой до минимума сведено количество технологических операций, исключается использование теплообменного оборудования и котельной, что делает ее менее энергоемкой и металлоемкой в сравнении с известными и позволяет использовать блочный вариант изготовления.
Основные технологические характеристики разработанного процесса очистки газа от сероводорода приводятся ниже:
степень очистки газа от сероводорода - 99,999%; время контакта газа с абсорбентом - не более 3,5 с; скорость газа в абсорбере - 3,5 м/с.
Для месторождений природных газов с высоким содержанием диоксида углерода очень важно, чтобы обеспечивалось селективное извлечение сероводорода, т.к. чем больше диоксида углерода будет извлекаться из газа, тем больше будут расходы реагентов.
На рисунке 16 приводятся экспериментальные данные о степени извлечения диоксида углерода из газа в процессе очистки.
Из данных рисунка следует, что при отношении концентраций диоксида углерода и сероводорода, равном 160, из газа извлекается менее 3,5 % диоксида углерода, т.е. селективность составляет 96,5 %.
Отношение концентраций СсоД^я. г/г
Рисунок 16 - Влияние отношении концентраций диоксида углерода и сероводорода в обрабатываемом гак на степень извлечения диоксида углерода
Селективность рассматривается здесь как проскок диоксида углерода с очищенным газом.
Для сравнения, при использовании для очистки газа, в котором отношение концентраций диоксида углерода и сероводорода составляет 1, метилди-этаноламина (МДЭА) селективность составляет только 40%.
Как следует из результатов испытаний разработанной технологии химические процессы, имеющие место при очистке газа от сероводорода, протекают с высокими скоростями, что делает процесс привлекательным для промысловой очистки газов с высоким содержанием диоксида углерода.
Четвертая глава посвящена решению проблем освоения и исследования скважин сернистых месторождений.
Анализ процессов, происходящих при эксплуатации газовых и газокон-денсатных месторождений с наличием сероводорода, позволил поставить задачу создания технологии и технических средств для очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин. На основании проведенного
30
анализа и с учетом специфики процесса очистки газа от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин сформулированы требования к технологии, которую можно применять в условиях промысла как стационарно, так и мобильно.
Требования к технологии очистки газа от сероводорода для мобильной установки приведены в таблице 4.
Из данных таблицы 4 следует, что наиболее полно сформулированным требованиям отвечает технология, основанная на химическом превращении сероводорода в малорастворимый в воде сульфид, т.к. она обеспечивает глубокую и селективную очистку газа от сероводорода, использует экологически безопасные реагенты, исключает использование энергоемкого оборудования.
Таблица 4 - Требования, предъявляемые к технологии очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин
Требования Способ очистки
абсорбция адсорбция окисление малорастворимые сульфиды
физическая химическая
Глубина очистки газа от сероводорода до 7 мг/м3 + + + + +
Селективное извлечение НгЭ в присутствии СОг - - - + +
Обеспечение экологической безопасности - - - + +
Минимальное количество технологических операций - - - - +
Минимальные энергозатраты - - - - +
Примечание: Технология обеспечивает (+) и не обеспечивает (-) выполнение поставленного требования
Разработаны композиции поглотительного раствора на основе солей цинка и железа. Проведены исследования процессов очистки газа от сероводорода водными растворами солей цинка и железа с добавками аммиака и без аммиака, а также аммиачными комплексами цинка.
Процесс сероочистки композициями на основе солей цинка, железа и аммиака описывается уравнением
КГ* + Н28 + 2МН4ОН = К^ + 2ЫН4+ + 2Н20
Равновесная концентрация сероводорода в реакционной смеси определяется уравнением
[НгБ] = [Ш4+]2 / (К- [К12+] • [Ш4ОН]2
где К - константа равновесия процесса взаимодействия сероводорода с поглотителем.
Для катиона Ре2+ К = 9,7- 10|4,а для катиона гп2+ К =4,2- Ю20.
Проведенные исследования позволили получить зависимости равновесной концентрации сероводорода в отработанном абсорбенте при использовании солей цинка и железа и дать сравнительную оценку эффективности каждого поглотителя.
[Н28Ь=1,7- 1()-9-[С02]
[НгБЬс= 1>7 • Ю"4 • [С02] Из приведенных уравнений следует, что использование солей цинка для очистки газа от сероводорода в 100 ООО раз эффективнее по сравнению с солями железа.
Таким образом, с термодинамических позиций для проведения очистки газов от сероводорода с образованием малорастворимых в воде сульфидов в присутствии аммиака использование абсорбента на основе соединений цинка боле предпочтительно, чем соединений железа.
Для проведения процесса очистки газа от сероводорода при освоении скважин необходимо использовать абсорбенты с высокой концентрацией активного компонента. Показано, что этому условию отвечают аммиачные комплексы цинка. Поглотительный раствор на основе сульфата цинка с концентрацией последнего 237 кг/м3 и аммиака обладает емкостью по сероводороду, равной 50 кг/м3.
Такой абсорбент обеспечивает полную селективность по сероводороду в присутствии любых концентраций диоксида углерода и обеспечивает глубокое извлечение сероводорода из газа, концентрация которого в очищенном газе определяется уравнением
Сн:5 = 2;5*10-2,/Р (5)
Из уравнения 5 следует, что диоксид углерода, присутствующий в обрабатываемом газе, не оказывает влияния на процесс очистки газа от сероводорода водорастворимыми солями цинка и аммиака, т.е. достигается селективное извлечение сероводорода в присутствии любых концентраций диоксида углерода. Повышение давление очистки способствует уменьшению концентрации сероводорода в очищенном газе.
Разработана технология очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин. На рисунке 17 приводится принципиальная технологическая схема процесса.
Процесс очистки осуществляется следующим образом.
очищенный газ
1 - скруббер Вентури; 2 -насос; 3 - емкость для абсорбента;
4 -емкость для отработанного абсорбента; 5 - сепаратор
Рисунок 17 - Технологическая схема очистки газа от сероводорода аммиакатом цинка
Газ, содержащий сероводород, поступает в абсорбер 1. В качестве абсорбера в технологии используется скруббер Вентури. В абсорбер 1 насосом 2 из сборника 3 подается абсорбент - водный раствор аммиаката цинка, Газожидкостная смесь из скруббера Вентури 1 поступает в сборник отработанного абсорбента 4, где происходит отделение очищенного газа от отработанного абсорбента - суспензии сульфида цинка. Очищенный газ проходит окончательную сепарацию в аппарате 5 и выводится из системы.
Отработанный абсорбент выводится из емкости 4 на узел регенерации аммиаката цинка. Процесс регенерации осуществляется кислотой. При этом образуется сульфат цинка и сероводород по реакции. гпБ + Н2504 = 2пБ04 + Н23
Регенерация отработанного абсорбента отделена от установки очистки и может проводиться независимо от нее.
Регенерированный раствор сульфата цинка используется повторно для приготовления абсорбента.
Газ регенерации абсорбента представляет сероводород высокой концентрации, что позволяет перерабатывать его в различные товарные продукты, например, в сульфид натрия, который широко используется кожевенными заводами в процессе изготовления кожи.
Процесс очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин имеет свои особенности, которые определяют требования к химическим реакциям, протекающим при очистке между сероводородом и абсорбентом. Основными требованиями, которые обеспечивают необходимое качество очищенного газа даже в условиях изменения нагрузок по газу, являются: высокие скорость химической реакции и константа химического равновесия. Для этих целей разработаны композиции поглотительного раствора с использованием полисульфидов.
Изучено влияние полисульфидов на глубину очистки газа от сероводорода. Выполнены исследования различных композиций полисульфидов для оценки их эффективности п процессах очистки.
Процесс очистки газа от сероводорода с использованием водных растворов полисульфидов можно описать уравнением НгБ + 8„2* = (п-1)8 + 2Н8*
Исследованиями установлено, что равновесная концентрация сероводорода в водных растворах полисульфидов значительно меньше, чем в растворах сульфидов.
На рисунке 18 и в таблице 5 показаны результаты исследований очистки
о
м -12,0
-КО ............................................................................................................................................................................................-..........1............................
1-52'; 2-Б22-; 3 - 54г"; 4-852"; 5 - 8 г1'
Рисунок 18 - Равновесная концентрация сероводорода в щелочных растворах полисульфидов
газа от сероводорода водными растворам и полисульфидов.
Из данных рисунка 18 следует, что процесс очистки водными растворами полисульфидов протекает в щелочной среде при рН>8,5.
В таблице 5 приводятся результаты проведенных исследований применения водных растворов различных полисульфидов для очистки газа от сероводорода.
Таблица 5 - Уменьшение относительной равновесной концентрации сероводорода в растворах полисульфидов по сравнению с его концентрацией в растворе сульфида
Ион Константа гидролиза Отношение концентраций [НгвЫНаЗи
9,4- 10"^ 1
7,4 • КГ1 13
7,4 ■ 10"4 127
1,1 • 10"4 855
2,8- Ю"5 3357
Одним из главных условий очистки газа от сероводорода при освоении скважин является прямоток при абсорбции.
Известные технологии очистки газов от сероводорода широко используют щелочные абсорбенты, такие как водные растворы алканоламинов, карбонатов металлов, аммиака и др. Однако, использовать эти абсорбенты в технологии сероочистки при освоении скважин нельзя из-за высокой упругости паров сероводорода над отработанным абсорбентом, что не позволяет получать кондиционный по сероводороду газ в условиях прямотока. Только использование противоточных массообменных аппаратов для этих растворов позволяет обеспечить необходимое качество очищенного газа.
Применение для очистки газа от сероводорода водных растворов полисульфидов обеспечивает понижение упругости паров сероводорода, практически до нуля, что позволяет использовать прямоточные массообменные аппараты и делает процесс привлекательным для очистки газа от сероводорода при исследовании или освоении скважин. Исследованиями установлено, что применение полисульфидов для очистки газов от сероводорода позволяет повысить селективность его извлечения в присутствии диоксида углерода по сравнению с другими щелочными абсорбентами. Полисульфиды реагируют с диоксидом углерода с образованием сульфид-ионов.
85'2 +С02 +Н20 = НБ" + НСОз" +48
Б2' + С02 + Н20 = НБ' + НС03"
Добавление к растворам полисульфидов соединений, образующих с ионом сульфида малорастворимое в воде соединение, позволяет повысить степень очистки газа от сероводорода в присутствии диоксида углерода. В качестве добавки можно использовать гидроксид железа Ге(ОН)2.
Во всех процессах с использованием гидроксида железа при взаимодействии с сероводородом образуется малорастворимый в воде сульфид железа, который легко отстаивается. Дальнейшая переработка сульфида железа в различные товарные продукты не представляет технологических затруднений, а выбор конкретной технологии переработки определяется, как правило, потребностями рынка сбыта.
Пятая глава посвящена вопросам создания технических средств для очистки газов от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
Показано, что из-за отсутствия мобильных установок для очистки газа от сероводорода скважины некоторых месторождений находятся в консервации или газодобывающие предприятия несут убытки в виде безвозвратных потерь углеводородного сырья и в виде штрафов за выбросы вредных веществ в атмосферу.
Например, сернистое нефтяное месторождение Харбежи разбурено в 1988 году, пробурено 30 скважин, которые до настоящего времени находятся в консервации. Нефть характеризуется высоким газовым фактором и составляет 600 м3/т, содержание сероводорода в газе дегазации нефти достигает 11% об., меркаптаны 3-6 мг/м3, газ в своем составе содержит тяжелые углеводороды Сл-выо.. Сжигать такой газ на факеле не только экологически невозможно, но и экономически не выгодно. Например, при суточном дебите скважины 100 т количество попутного нефтяного газа составит 60000 м3/сут, а количество сероводорода в нем 6600 м3 или 9,5 т. Экономический ущерб от потерь газа составит 9,6 млн.руб/год. Из 9,5 т сероводорода можно произвести 27,5 т серной кислоты или 37 т сульфата аммония. Реализация серной кислоты позволяет получить дополнительно 7,9 млн.руб./год, а сульфата аммония - азотного минерального удобрения - 13,3 млн.руб/год, что в значительной мере снижает себестоимость добычи нефти и повышает рентабельность разработки месторождения.
Для обеспечения надежной и безопасной эксплуатации месторождений с наличием сероводорода необходимо создание мобильной установки и технологии для'очистки газа от сероводорода.
Сформулированы требования к мобильной установке, которые сводятся к следующему:
-обеспечение высокой степени извлечения сероводорода из газа;
-высокая селективность в присутствии диоксида углерода;
-устойчивая и надежная работа в условиях изменения нагрузок по газу и жидкости;
-минимальное количество аппаратов;
-технологические аппараты не должны быть громоздкими и должны иметь низкую металлоемкость;
-возможность блочной компоновки аппаратов в составе установки;
-низкая энергоемкость;
-низкий удельный расход реагентов.
Основным аппаратом на мобильной установке является абсорбер. Наиболее полно сформулированным требованиям отвечает конструкция эмульгационного насадочного абсорбера, схема которого приводится на рисунке 19.
I - вход газа;
II - выход газа;
III - вход жидкости;
IV - выход жидкости
1 - зона ввода газа и жидкости;
2 - распределительная решётка;
3 - сетка;
4 - зона расположения насадки;
5 -сепарационная зона;
6 - система поддержания уровня жидкости
Рисунок 19 - Схема эмульгационного абсорбера с затопленной насадкой
Абсорбер включает следующие элементы: - патрубок для совместного ввода газа и жидкости;
U
- распределительную решетку;
- сетку, предотвращающую перемещение насадки газовым потоком;
- зону расположения насадки;
- сепарационную зону;
- систему поддержания уровня жидкости.
Разработана методика расчета эмульгационного насадочного абсорбера. Исследования, проведенные при испытании разработанной конструкции абсорбера, позволили определить его массообменные характеристики, необходимые для расчета при проектирования таких аппаратов. Ниже приводятся полученные массообменные характеристики насадочной эмульгационной колонны:
время контакта газа с абсорбентом от 0,5 с до 2,0 с время контакта абсорбента с газом 19 мин число единиц переноса 4,1
высота единиц переноса 0,37 м.
скорость инверсии 0,5 м/с.
Испытания разработанной конструкции абсорбера показали ее высокую эффективность: степень очистки газа от сероводорода составила 99,999%.
В литературе описаны аппараты для проведения химических реакций с малым временем превращения: это змеевиковые барботажные аппараты, характеризующиеся устойчивыми гидродинамическими режимами при скоростях газа от 0,3 до 10 м/с и жидкости от 0,4 до 2 м/с.
На рисунке 20 приводится схема барботажного абсорбера разработанной конструкции. Барботажный абсорбер включает: пустотелую трубу, два отвода, устройство для ввода абсорбента и сепаратор для отделения очищенного газа от отработанного абсорбента.
Данный абсорбер был создан и испытан на Кошехабльском месторождении для очистки газа ог сероводорода.
Технические характеристики опытного образца приводятся ниже:
Диаметр
Высота
Давление
80 мм 1500 мм 3,0 МПа
г
У
Г
Г
Ä-—»
IV
I - газ на очистку;
II - абсорбент;
III - очищенный газ;
IV - отработанный абсорбент;
1 - вертикальная труба;
2 - отводы;
3 - сепаратор;
4 - устройство для ввода жидкости
Рисунок 20 - Схема барботажного абсорбера
Результаты испытаний позволили получить массообменные характеристики этого абсорбера.
Время контакта газа с абсорбентом 0,6 с
Время контакта абсорбента с газом 180 с
Число единиц переноса 4,1
Высота единиц переноса 0,37
Скорость газа 3,4 м/с
Испытания опытного образца барботажного абсорбера показали его высокую эффективность для очистки газа от сероводорода: степень очистки газа от сероводорода составила 100 %.
Простота конструкции такого аппарата, высокая эффективность и транспортабельность позволяют использовать его для очистки газа от сероводорода на мобильной установке.
В таблице 6 приводится технологический режим мобильной установки сероочистки для разных абсорбентов на примере скважин Оренбургского месторождения.
Таблица 6 - Технологический режим мобильной установки очистки газа от сероводорода с использованием разных абсорбентов
Показатель Используемый абсорбент
Ре304 гпБС^ N3285
Расход газа, тыс.м3/сут 50 50 50
Концентрация в газе
сероводорода, г/м'1 60,7 60,7 60,7
диоксида углерода, % об. 1 1 1
Концентрация реагента в абсорбенте, г/л 40 65 300
Расход абсорбента, м^ч 7,3 6,8 1,5
Содержание твердой фазы в отработанном абсорбенте, % 7,1 14,6 нет
Концентрация (N114)2804 в отработанном абсорбенте, % 9 15 нет
Анализ данных таблицы 6 показывает, что все рассмотренные процессы могут быть реализованы на мобильной установке.
Как следует из данных таблицы 6 лучшие технико-экономические показатели имеет технология очистки водными растворами полисульфидов, т.к. позволяет использовать концентрированные растворы, что сокращает расход абсорбента. Отработанный абсорбент не содержит твердой фазы, что облегчает работу с ним.
Использование соединений цинка или железа позволяет получать в качестве побочной продукции сульфат аммония - жидкое минеральное удобрение. '
Для выбора наиболее рациональной технологии целесообразно учитывать возможность получения товарных продуктов на базе извлеченного сероводорода.
В таблице 5.8 приводится расчет дохода, который будет получен при проведении процесса очистки газа от сероводорода рассматриваемыми методами.
Таблица 5.8 - Расчет дохода при разных методах очистки газа
Показатель Используемая технология
РеБО* гпБОд N8285
Выручка от реализации, руб/год 10,778 10,893 10,512
Затраты на очистку, руб/год 3,628 1,250 2,852
Доход, млн.руб/год 7,150 9,643 7,660
Как следует из данных таблицы 5.8 максимальный доход от реализации товарной продукции, получаемой на стадии очистки газа от сероводорода, будет при очистке газа от сероводорода водным раствором сульфата цинка. На рисунке 21 приводится схема компоновки мобильной установки.
СГ
жидкость глушения
на факел
£5-О
О-О" О
отработанный или свежий абсорбент 3
свежим абсорбент '
^ С
1 - скважина,
2 - сепаратор,
3 - транспортная емкость со свежим абсорбентом,
4 - насос,
5 - абсорбер-сепаратор
6 - автоцистерна
Рисунок 21 - Схема компоновки мобильной установки
Все технологические аппараты размещаются на специальных колесных платформах, которые перемещаются на автомобильном (тракторном) транспорте или на салазках в зимний период.
Для уменьшения количества оборудования, входящего в состав мобильной установки, приготовление исходного и переработка отработанного абсорбента проводятся на отдельной установке, место размещения которой определяется при проектировании.
В состав установки входят: мобильный сепаратор 2 для отделения жидкости глушения, мобильный абсорбционный блок 5, включающий эжектор-абсорбер и сепаратор, мобильный насосный блок, включающий емкостьЗ и дозировочный насос 4, автоцистерна 6.
Установка работает следующим образом. Сероподородсодержащий газ вместе с жидкостью глушения из скважины 1 поступает в сепаратор 2, в котором от газа отделяется жидкость глушения. Газ из сепаратора направляется в абсорбер-сепаратор 5, в котором происходит контактирование газа с абсорбентом, закачиваемым насосом 4 из емкости 3 и отделение очищенного газа от отработанного абсорбента. Отработанный абсорбент собирается в автоцистерну 6 для его транспортировки на стационарный блок регенерации абсорбент?. Очищенный газ подается на факельную установку либо в газопровод.
Для обеспечения бесперебойной работы установки необходимо следующее оборудование: абсорбер-сепаратор емкостью 30 м3, емкость 3 объемом 50 м3, автоцистерна 6 объемом 25 м3.
В шестой главе приведены результаты опытно-промышленных испытаний (ОПИ) и оценка технико-экономической эффективности внедрения разработок в производство.
Разработки, выполненные по теме диссертации, использовались при выполнении технологических регламентов на проектирование установок сероочистки газа, бурового раствора, при продувках скважин в атмосферу, при
разработке рекомендаций по очистке газа от сероводорода при освоении скважин сернистых месторождений на факел (Р Газпром), при выполнении технологического регламента на эксплуатацию установки очистки природного газа от сероводорода на месторождении Кошехабль и используются при очистке попутного нефтяного газа от сероводорода на Ново-Украинской КС НК Роснефть ОАО «Краснодарнефтегаз».
ОГ1И технологии очистки газа от сероводорода в стволе газовой скважины проводились па скважине 36 месторождения Северный Балкуи, на скважине 20 месторождения Кошехабль, а также на нефтяных месторождениях Макат, Каражанбас для очистки газов внутрипластового горения от сероводорода.
ОГ1И технологии промысловой очистки газа от сероводорода проводились на Кошехабльском месторождении и для очистки попутного нефтяного газа на Ново-Украинской КС.
В качестве показателей коммерческой эффективности использовались интегральный эффект и индекс эффективности.
Расчет ожидаемой коммерческой эффективности показывает, что данная разработки диссертации являются эффективными, т.к. индекс эффективности больше единицы и составляет 5,84 руб./руб.затрат, а интегральный эффект 31905,09 тыс.руб.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения диссертационной работы в области очистки природных газов от сероводорода при эксплуатации газовых и газоконден-сатных месторождений решена научно-техническая проблема, имеющая важное народно-хозяйственное значение.
К основным результатам проведенных теоретических, экспериментальных и промысловых исследований следует отнести следующее.
1. Разработана и испытана технология промысловой очистки сероводо-родсодержащего газа при эксплуатации месторождений. Особенностью раз-
работанной технологии является то, что процесс очистки газа от сероводорода осуществляется на самой ранней стадии его добычи - в стволе газовой скважины.
1.1. Разработан состав абсорбента для очистки газа от сероводорода в стволе газовой скважины, представляющий водный раствор хлористого аммония с добавками соединений железа.
1.2. Изучены основные технологические характеристики разработанного абсорбента:
- установлено, что абсорбент эффективен для обработки газов, в которых концентрация диоксида углерода в 4 или более раз выше концентрации сероводорода,
- определена минимальная концентрация хлористого аммония в абсорбенте - 80 г/л,
- экспериментально установлено, что работоспособность абсорбента обеспечивается только при наличии в абсорбенте соединений железа (II) и железо (III), выполняющих роль катализатора, при оптимальных их концентрациях от 0,1 г/л до 0,5 г/л, и соотношении 1:1,
- изучены коррозионные свойства абсорбента в лабораторных и промысловых условиях.
1.3. Обобщены результаты опытно-промышленных испытаний разработанной технологии на скважине №36 месторождения Северный Балкуи, на скважине №20 месторождении Кошехабль, а также на нефтяных месторождениях Каражанбас и Макат.
2. Разработана и испытана технология промысловой очистки углеводородных низконапорных и попутных нефтяных газов от сероводорода, обеспечивающая надежную и безопасную эксплуатацию малосернистых месторождений.
2.1. Разработан состав абсорбента для промысловой очистки газа от сероводорода, включающий водные растворы сульфата железа и аммиака.
2.2. Изучены основные технологические свойства разработанного абсорбента, обеспечивающие условия его эффективной работы:
- установлен и изучен путем теоретических исследований и подтвержден промысловыми испытаниями механизм взаимодействия сероводорода с абсорбентом в присутствии диоксида углерода;
-экспериментально определен нижний предел водородного показателя абсорбента при очистке газа от сероводорода, равный рН=5,5;
-установлено, что концентрация сульфата железа в абсорбента не оказывают влияния на остаточное содержание сероводорода в очищенном газе и ограничивается только концентрацией образующейся твердой фазы в виде сульфида железа;
- экспериментально установлено, что расходы сульфата железа и аммиака определяются концентрацией диоксида углерода в обрабатываемом газе и качество очистки зависит от коэффициентов избытка сульфата железа и аммиака, которые составляют по сульфату железа (в пересчете на катион железа) 1,8 и по аммиаку 2,2 для газов, в составе которых концентрация диоксида углерода в сотни раз выше концентрации сероводорода;
- экспериментально установлена и подтверждена промысловыми испытаниями высокая эффективность разработанного абсорбента: остаточное содержание сероводорода в очищенном газе менее 0,1 мг/м3;
- установлено, что разработанный абсорбент селективно извлекает сероводород из газа при любых концентрациях диоксида углерода.
2.3. Обосновано применение для абсорбции сероводорода эмульгаци-онных аппаратов:
- изучено влияние давления, температуры, размеров и высоты слоя насадки, расхода газа, концентрации сероводорода в обрабатываемом газе, концентрации сульфата железа на массопередачу;
разработана методика инженерного расчета насадочного эмульгационного абсорбера,
- экспериментально установлено, что время контакта газа с абсорбентом в условиях режима инверсии не должно превышать 2 с.
2.4. Проведено научное обобщение результатов опытно-промышленных испытаний разработанной технологии на Ново-Украинской КС и на Кошехабльском месторождении, подтверждающее ее эффективность. Полученные данные могут быть использованы при проектировании установок промысловой подготовки газа на малосернистых месторождениях.
3. Разработана технология очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин после проведения ремонтно-восстановительных работ.
3.1. Разработаны составы поглотительных растворов с использованием водорастворимых солей цинка.
3.2. Изучены технологические свойства разработанных поглотителей:
- показана возможность использования для промысловой очистки газа от сероводорода аммиачных комплексов цинка,
- дана сравнительная оценка эффективности применения для очистки газа от сероводорода соединений цинка и железа,
- изучено влияние полисульфидов на процессы извлечения сероводорода из газа соединениями железа и цинка, показано, что добавки полисульфидов к абсорбенту повышают степень очистки газа в согни раз и более.
4. Разработана мобильная установка очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
4.1. Обоснованы варианты технологических схем для мобильной установки.
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в следующих работах
1. А.с. СССР № 913633, 3 В 01 D 53/14, COI В 17/04. Способ селективной очистки газа от сероводорода в присутствии двуокиси углерода /
Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М.и др. Заявлено 08.04.80. Опубл. 15.03.82, бюл.№10
2. A.c. СССР № 1022370, 3 В 01 D 53/18. Способ разделения отходов процесса очистки газа / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева J1.M. и др. Заявлено 13.05.81. Опубл. 07.06.83, бюл.№21
3. A.c. СССР № 1011202, 3 В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Мурин В.И. и др. Заявлено 05.08.81. Опубл. 15.04.83, бюл. №14
4. A.c. СССР № 1011204, 3 В 01 D 53/14, С01 В 17/04. Способ очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева JIM. и др. Заявлено 01.10.81. Опубл. 15.04.83, бюл.№14
5. A.c. СССР № 1039055, 3 В 01 D 53/14. Способ очистки газа от меркаптанов / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева JI.M. и др. Заявлено
02.10.81. Опубл. 30.08.83, бюл.№32
6. A.c. СССР № 1094950, 3 Е 21 В 43/00. Способ эксплуатации газокон-денсатной скважины / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Осташ А.Д. и др. Заявлено 06.01.83. Опубл. 30.05.84 бюл. №20
7. A.c. СССР № 1127648, 3 В 08 В 3/08, F 28 G 9/00. Способ разрушения пирофорного соединения FeS на поверхности технологического оборудования / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева JI.M. Заявлено 02.03.82. 0публ.07.12.84, бюл.№45
8. A.c. СССР № 1115785, 3 В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева JI.M. и др. Заявлено
22.09.82. Опубл.30.09.84, бюл.№36
9. A.c. СССР № 1122758, 3 С 25 В 1/16. Способ получения гидроокиси щелочного металла / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева J1.M. и др. Заявлено 19.03.82. Опубл. 07.11.84, бюл. №41
10. A.c. СССР № 1146415, 4 Е 21 В 43/00. Способ эксплуатации мало-дебитной газовой скважины / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Игнатенко Ю.К.идр. Заявлено 17.11.82. Опубл. 23.03.85, бюл.№11
11. A.c. СССР № 1158829,4 F 25 J 3/06. Способ охлаждения природного газа / Шестерикова P.E., Гапанин И.А., Мартынова М.А. и др. Заявлено 06.01.83. Опубл. 30.05.85, бюл.№20
12. A.c. СССР № 1171502, 4 С 09 К 3/00, Е 21 В 37/06 Способ предотвращения отложения парафинов в газопромысловом оборудовании / Шестерикова P.E., Галанин H.A., Гаврилийченко B.C. и др. Заявлено 15.02.83. 0публ.07.08,85, бюл.№29
13. A.c. СССР № 1215403, 4 Е 21 В 43/24. Способ обработки призабой-иой зоны карбонатного пласта / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г. и др. Заявлено 19.06.84. Опубл.07.02.86, бюл.№5
14. A.c. СССР № 1265305,4 Е 21 В 47/10. Способ обнаружения продуктивного пласта в скважине / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г. и др. Заявлено 21.04.84. Опубл. 23.10.86, бюл.№39
15. A.c. СССР № 1282598, 4 Е 21 В 43/24. Способ обработки призабой-ной зоны карбонатного пласта / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г. Заявлено 31.10.84. Опубл. 07.01.87, бюл.№1
16. A.c. СССР № 1287924, 4В 01 D 53/14. Способ очистки углеводородного газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Толстокоро-ва Л.М. Заявлено 22.05.84. Опубл. 07.02.87, бюл.№5
17. A.c. СССР № 1271548, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от кислых компонентов / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Басова А.Г. и др. Заявлено 23.05.85. Опубл. 23.11.86, бюл. №43
18. A.c. СССР № 1385348,4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г, и др. Заявлено 04.11.85. Опубл. 30.03.88, бюл.№12
19. A.c. СССР № 1433484, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от меркаптанов / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Гаврилийченко B.C. и др. Заявлено 25.08.86. Опубл. 30.10.88, бюд.№40
20. A.c. СССР Л'а 1443945, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 30.12.86. Опубл. 15.12.88, бюл.№46
21. A.c. СССР № 1449152, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанйк И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 14.11.86. Опубл. 07.01.89, бюл.№1
22. A.c. СССР № 1453675, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газов от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Басова А.Г. и др. Заявлено 18.06.85. Опубл. 23.01.89, бюл.К«2
23. A.c. СССР № 1309378, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 17.05.83. Опубл. 07.05.87, бюл.№17
24. A.c. № 1452246 Способ разработки нефтяного пласта / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 04.01.87. Опубл. 15.01.89, бюл.№2
25. A.c. СССР №> 1494945, 4В 01 D 53/14. Способ очистки природного газа от двуокиси углерода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 27.05.87. Опубл. 23.07.89, бюл.№27
26. A.c. СССР № 1216859, 4В 01 D 53/14. Способ очистки газов от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М, Заявлено 09.11.83. Опубл. 07.04.86, бюл.№13
27. A.c. СССР № 1538597, 5 Е21 В 43/21. Способ разработки нефтяного пласта виутрипластовым горением / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 12.06.87. Опубл. 15.01.90, бюл.№2
28. A.c. СССР № 1562435, 5Е 21 В 43/24. Способ для обработки приза-бойной зоны карбонатного пласта / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева Л.М. и др. Заявлено 21.12.87. Опубл. 07.05.90, бюл.№17
29. A.c. СССР № 1640109, 5С 01 В 31/20, Е 21 В 43/28. Способ переработки карбонатов / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Корнилов Н.И. и др. Заявлено 11.07.88. Опубл. 07.04.91, бюл.№13
30. A.c. СССР № 1635361, 5B 01 D53/14. Способ очистки природного газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Зиновьева J1.M. и др. Заявлено 18.09.89. Опубл. 15.03.91, бюл.№9
31. A.c. СССР № 1711953, 5В 01 D53/02. Способ получения абсорбента для очистки газа от сероводорода и двуокиси углерода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г. и др. Заявлено 18.09.89. Опубл.15.02.92, бюл.№6
32. A.c. СССР № 1719031, 5В 01 D53/14. Способ очистки газа от сероводорода и меркаптанов / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Чуманов В.М. Заявлено 14.06.89. Опубл. 15.03.92, бюл.№10
33. ПМ Россия Ks 18553, 7 Е 21 В 43/00. Лифт для малодебитной газовой скважины / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Тагиров K.M. и др. Заявлено 21.06.00г. 0публ.27.06.01г.,бюл.№ 18
34. ПМ Россия № 18552, 7 Е 21 В 43/00. Лифт для малодебитной газовой скважины / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Тагиров K.M. и др. Заявлено 21.06.00г. Опубл.27.06.01 г., бюл.№ 18
35. ПМ Россия № 9173 6, В 01 D 47/06. Установка очистки газа от сернистых соединений / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Дедиков Е.В. и др. Заявлено 29.07.98г. Опубл. 16.02.99г., бюл.№ 2
36. ПМ Россия № 15360, 7 Е 21 В 43/00. Установка для проведения работ по реконструкции лифтовых труб малодебигных газовых скважин / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Тагиров K.M. и др. Заявлено 07.02.00г. Опубл.Ю.Ю.ООг., бюл.№ 28
37. ПМ Россия № 21356, 7 В 01 D 47/06. Установка для очистки газа от сероводорода при освоении скважин на факел / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Грицйнко А.И. Заявлено 06.03.01г. Опубл. 20.01.02г., бюл.№ 2
38. ПМ Россия № 23791, 7 В 01 D 47/06. Установка для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода / Шестерикова P.E., Галанин И.А., Козаченко Н.С. Заявлено 23.02.01г. 0публ.20.07.02г., бюл.№ 20
39. Шестерикова P.E., Галанин И.А. Технология освоения скважин сернистых месторождений / / Проблемы эксплуатации и капитального ремонта скважин на месторождениях и ПХГ: Тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. г. Кисловодск, 22-26 сент. 2003 г., СевКавНИПИгаз. - Ставрополь, ИРЦ ОАО «СевКавНИПИгаз», 2003.-175 с.
40 Шестерикова P.E., Галанин И.А.,Гасумов P.A. Мобильная установка для очистки газа от сероводорода при освоении скважин / / Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти: Тез. докл. междунар. науч.-практ. конф. г. Кисловодск, 24-28 окт. 2005 г., СевКавНИПИгаз. - Ставрополь, РИО ОАО «СевКавНИПИгаз», 2005.- 178 с.
41. Шестерикова P.E. Очистка газа от сероводорода аммиачными растворами / / Материалы Всесоюзной конференции молодых ученых и специалистов: Тезисы. - Баку. - 1984. - 138 с.
42. Шестерикова P.E., Фесенко Н.Я., Зезекало И.Г. Об использовании аммиачных поглотительных растворов для очистки газа / / Нефтяная и газовая промышленность. - Киев.- 1985. -№3 - 55 с.
43. Шестерикова P.E. Применение абсорбента ЖХА-5/160 для очистки газа от сероводорода / / Нефтяная и газовая промышленность. - 1987,- №3 -62 с.
44. Шестерикова P.E. Влияние температуры на процесс взаимодействия ЖХА-5/160 с сероводородом и двуокисью углерода 1 / Нефтяная и газовая промышленность. - 1988,- №4 - 63 с.
45. Шестерикова P.E. Проблемы освоения скважин, в газе которых содержится сероводород, при пластовых давлениях ниже гидростатических // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Нефть и газ», № 1 (4), Ставрополь, 2004.- 80с.
46. Шестерикова P.E. Использование полисульфидов в процессах очистки газов от сероводорода // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. Серия «Нефть и газ», № 1 (4), Ставрополь, 2004.-101с.
47. Шестерикова Р.Е, Галаним И.А., Гасумов P.A. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин с высоким содержанием сернистых соединений / / Приложение к журналу Наука и техника в газовой промышленности - X» 3, 2005- С. 66 - 69.
48. Басарыгин Ю.М., Галанин И.А., Шестерикова P.E. Очистка газа от сероводорода / / Строительство газовых и газоконденсатиых скважин: Сб. науч. статей.-М.: ВНИИГАЗ, 1995.-С. 154-158.
49. Басарыгин Ю.М., Шестерикова P.E. Исследование реакции жидко-фазного окисления сероводорода в кислой среде / / Строительство газовых и газоконденсатиых скважин: Сб. науч. статей. - М.: ВНИИгаз, 1993. - С. 145147.
50. Галанин И.А., Шестерикова P.E., Мурин В.И. Энергетические затраты в установках очистки газа от кислых компонентов / / Повышение эффективности подготовки и комплексной переработки газа: Тр. ВНИПИгаза. -Баку, 1983.-С. 124.
51. Галанин И.А., Шестерикова P.E., Басарыгин 10.М. Пути уменьшения расхода энергии на установках амиповой очистки газа от сероводорода / / Строительство газовых и газоконденсатиых скважин: Сб. науч. статей ВНИИгаза и СевКавНИПИгаза. - 1997. - С. 22 - 25.
52. Галанин И.А., Шестерикова P.E., Басарыгин Ю.М. Оценка эффективности технологии получения абсорбента для очистки газа от сероводорода / / Строительство газовых и газоконденсатиых скважин: Сб, науч. статей ВНИИгаза и СевКавНИПИгаза. - 1997. - С. 26- 27.
53. Рекомендации по очистке газа от сероводорода при освоении скважин сернистых месторождений на факел. Р Газпром, Шестерикова P.E., Галанин И.А., Ли Г., Колпакова М.В., Шестерикова Е.А. и др. - Ставрополь. -2005.-30 с.
Подписано в печать 11.01.2007 г. Формат 60x84 1/16 Усл. печ. л. - 3,5 Уч.- изд. л. - 2,33 Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ 793 Тираж 100 экз. ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государи венный технический университет» 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2
Издательство Северо-Кавказского государственного технического университета Отпечатано в типографии СевКавГТУ
Содержание диссертации, доктора технических наук, Шестерикова, Раиса Егоровна
Введение.
1 Особенности разработки газовых и газоконденсатных месторождений углеводородных газов с наличием сероводорода.
1.1 Изучение состояния разработки газовых и газоконденсатных месторождений с наличием сероводорода.
1.1.1 Проблемы, возникающие при разработке месторождений природных газов с наличием сероводорода и диоксида углерода.
1.1.2 Влияние токсичных сернистых соединений, содержащихся в углеводородных газах, на природную среду.
1.2 Анализ существующих методов очистки газа от сероводорода.
1.2.1 Щелочные методы очистки газа от сероводорода.
1.2.2 Использование органических растворителей для очистки газа от сероводорода.
1.2.3 Способы очистки газов от сероводорода с образованием малорастворимых в воде сульфидов.
1.2.4 Адсорбционные методы очистки газов от сероводорода.
1.2.5 Окислительные методы очистки газа.
1.2.6 Особенности очистки малосернистых газов при высоких концентрациях диоксида углерода.
1.2.7 Энергетические критерии при выборе метода очистки газа от сероводорода.
1.3 Сероводород природного газа - потенциальное сырье химических производств.
1.3.1 Производство серы из сероводорода, полученного при очистке природного газа.
1.3.2 Технологии переработки сероводорода природных газов.
1.3.3 Перспективная технология переработки сероводорода в серную кислоту.
2 Исследование и разработка технологии очистки газа от сероводорода в стволе газовой скважины.
2.1 Обоснование выбора принципиальной технологической схемы очистки газа в стволе скважины.
2.1.1 Теоретические исследования технологии очистки газа от сероводорода при эксплуатации скважин.
2 2 2 Требования, предъявляемые к абсорбенту, используемому для очистки газа от сероводорода в стволе газовых скважин.
2.2 Взаимодействие сероводорода с водными растворами хлорида аммония разного состава.
2.2.1 Растворимость сероводорода в водном растворе хлористого аммония.
2.2.2 Поглощение сероводорода растворами хлористого аммония с различными концентрациями гидроксида железа.
2.2.3 Поглощение диоксида углерода водными растворами хлорида аммония и гидроксида железа.
2.2.4 Определение поглотительной емкости водных растворов хлористого аммония и гидроксида железа по сероводороду и диоксиду углерода.
2.2.5 Влияние концентрации хлористого аммония на физико-химические свойства поглотительных растворов в процессе их насыщения газом, содержащим сероводород и диоксид углерода.
2.2.6 Влияние концентрации гидроксида железа в поглотительных растворах на процессы их насыщения газовой смесью, содержащей сероводород и диоксид углерода.
2.2.7 Влияние состава газовой смеси на процесс поглощения сероводорода и диоксида углерода растворами, содержащими хлористый аммоний и гидроксид железа.
2.3 Исследование коррозионных свойств поглотительного раствора. НО
2.4 Влияние температуры на процесс взаимодействия растворов на основе хлористого аммония с сероводородом и диоксидом углерода
2.5 Разработка технологии очистки газа от сероводорода в стволе скважины.
2.5.1 Границы применимости технологии очистки газа от сероводорода в стволе скважины.
2.6 Исследование механизма химического взаимодействия сероводорода с компонентами поглотительного раствора.
3 Исследование и разработка технологии промысловой очистки газов от сероводорода.
3.1 Особенности технологии очистки газа от сероводорода с образованием малорастворимых в воде сульфидов.
3.1.1 Выбор абсорбента для очистки газа от сероводорода с получением малорастворимых в воде сульфидов.
3.1.1.1 Реагенты, обеспечивающие получение кондиционного по сероводороду газа.
3.1.1.2 Условия образования малорастворимых в воде сульфидов и карбонатов двухвалентных катионов.
3.1.1.3 Химические процессы, протекающие при очистке газа от сероводорода.
3.2 Исследование процесса очистки газа от сероводорода с образованием малорастворимого в воде сульфида железа.
3.2.1 Влияние концентрации растворённых в воде газов на их равновесную концентрацию в газовой фазе.
3.2.2 Условия образования сульфида железа в присутствии высоких концентраций диоксида углерода.
3.2.3 Влияние природы щелочного агента на образование сульфида железа.
3.2.4 Глубина извлечения сероводорода из газа с образованием сульфида железа.
3.2.5 Влияние давления и концентрации диоксида углерода в обрабатываемом газе на величину рН водных поглотительных растворов.
3.2.6 Влияние концентрации диоксида углерода в обрабатываемом газе и давления на величину равновесной концентрации сероводорода в газе.
3.2.6.1 Влияние карбоната, бикарбоната и гидроксида железа на величину равновесной концентрации сероводорода в газе.
3.2.6.2 Условия образования карбоната и бикарбоната железа.
3.2.6.3 Результаты опытно-промысловых испытаний влияния диоксида углерода на концентрацию сероводорода в газе.
3.2.7 Влияние концентрации ионов железа на равновесную концентрацию сероводорода в газе.
3.2.7.1 Опытно-промысловая проверка результатов теоретических исследований.
3.3 Исследования процесса массообмена при абсорбции сероводорода
3.3.1 Влияние различных факторов на коэффициент массопередачи в насадочных абсорберах.
3.3.1.1 Влияние давления на массопередачу в насадочных абсорберах.
3.3.1.2 Влияние концентрации сероводорода в обрабатываемом газе на массопередачу в насадочных абсорберах.
3.3.1.3 Влияние расхода газа на массопередачу в насадочных абсорберах.
3.3.1.4 Влияние концентрации реагентов на массопередачу в насадочных абсорберах.
3.3.1.5 Влияние концентрации сероводорода в очищенном газе на массопередачу в насадочных абсорберах.
3.4 Влияние технологических факторов на процесс очистки газа от сероводорода
3.4.1 Очистка газа от сероводорода суспензией гидроксида и бикарбоната железа.
3.4.1.1 Сравнительная оценка использования для очистки газа от сероводорода гидроксида и карбоната железа.
3.4.1.2 Очистка газа от сероводорода гидроксидом железа.
3.4.2 Влияние расходов сульфата железа и аммиака на образование сульфида железа.
3.4.2.1 Факторы, влияющие на расходы иона железа и аммиака.
3.4.2.2 Влияние расхода иона железа и его концентрации в абсорбенте на очистку газа от сероводорода.
3.4.2.3 Влияние расхода аммиака на процесс очистки газа от сероводорода.
3.5 Разработка технологии промысловой очистки газа от сероводорода
3.5.1 Изучение процессов массообмена при очистке газа от сероводорода на опытно-промышленной установке
3.5.2 Изучение влияния времени контакта газа с абсорбентом на его очистку от сероводорода.
3.5.3 Селективность извлечения сероводорода из газа в присутствии диоксида углерода.
4 Исследование процесса очистки газа от сероводорода при освоении скважин. ^ Исследование процессов, происходящих при освоении скважин газовых и газоконденсатных месторождений с наличием сероводорода.
4.2 Взаимодействие сероводорода с водными растворами катионов цинка и железа.
4.3 Извлечение из газов сероводорода с образованием сульфидов цинка и железа в присутствии аммиака.
4.3.1 Условия образования карбоната цинка.
4.3.2 Очистка газов от сероводорода с использованием аммиачных комплексов цинка.
4.3.3 Растворимость аммиака в водных растворах солей цинка.
4.4 Технологические показатели процесса очистки газов от сероводорода аммиакатами цинка.
4.5 Влияние полисульфидов на процессы извлечения сероводорода из газа с образованием малорастворимых в воде сульфидов двухвалентных катионов.
4.5.1 Образование полисульфидов.
4.5.2 Физико-химические и термодинамические свойства полисульфидов
4.5.3 Использование полисульфидов в процессах очистки газов от сероводорода.
5 Разработка технических средств для очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
5.1 Особенности технических средств, применяемых для очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
5.2 Требования к техническим средствам, используемым на мобильной установке очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
5.3 Разработка мобильной установки и технологии для очистки газа от 309 сероводорода при освоении и исследовании скважин.
6 Результаты опытно-промышленных испытаний и оценка эффективности разработанных технологических решений.
6.1 Опытно-промышленные испытания результатов диссертационной работы.
6.1.1 Результаты опытно-промышленных испытаний технологии очистки газа от сероводорода в стволе скважины.
6.1.2 Результаты опытно-промышленных испытаний технологии очистки газа от сероводорода с образованием малорастворимого в воде сульфида железа.
6.1.3 Результаты ОПИ технологии очистки газа от сероводорода при низком давлении.
6.2 Оценка эффективности использования разработанных технологических решений.
Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка комплекса технологических решений по очистке газов от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин"
Актуальность работы.
Газовая промышленность - это одна из ключевых отраслей топливно-энергетического комплекса страны, оказывающая значительное влияние на рост производительности общественного труда, ускорение технического прогресса и экономики Российской Федерации. Доля газа в топливно-энергетическом балансе страны уже сейчас составляет около 50%.
При существующей ограниченности доступных запасов нефти и природного газа (по экспертным оценкам их хватит на 30-50 лет) возникает острая необходимость повышения степени их извлечения, с одной стороны, и с другой - освоение малых по запасам и содержащих сероводород месторождений углеводородов. Нужны новые технологии нефтегазодобычи, обеспечивающие минимальные материальные затраты, и эффективные технические решения.
Для обеспечения роста добычи газа предстоит ускорить вовлечение в разработку новых газоконденсатных месторождений. Разработка газовых и газоконденсатных месторождений - это сложный, многостадийный процесс, одной из актуальных и насущных проблем которого является очистка углеводородного газа от сероводорода.
Вместе с тем ресурсы сероводородсодержащего газа могут и должны рассматриваться в качестве одного из основных источников сырья химической промышленности для производства серной кислоты, удобрений, гербицидов, резиновых изделий, медикаментов и т.д.
По оценкам геологов в недрах нашей страны находится около 50% мировых запасов сероводородсодержащего газа [1, 8,9,18].
Потенциальные ресурсы сероводородсодержащего газа стран бывшего СССР оцениваются более чем в 25 трл.м3. Всего в РФ открыто 162 месторождения, в газе которых присутствует сероводород, причем 133 месторождений расположены в Европейской части России, в том числе 21 в Северо-Кавказском регионе.
На основе крупных месторождений сернистых газов в настоящее время функционирует два газохимических комплекса: Оренбургский и Астраханский. Наряду с углеводородным сырьем, данные комплексы являются крупными поставщиками элементарной серы.
Несмотря на очевидные успехи в области переработки высокосернистых газов ряд важных проблем сохранения естественной экологической обстановки в районах расположения скважин до настоящего времени не решен. Это относится к проблемам освоения скважин после ремонтно-восстановительных работ, проведения газогидродинамических исследований на скважинах, а также отбора проб газа на скважинах.
В этой связи ощущается острая потребность в разработке мобильной установки сероочистки.
До настоящего времени остаются не решенными вопросы разработки малосернистых месторождений. Как правило, эти месторождения небольшие по запасам и удалены друг от друга на большие расстояния, поэтому их совместная разработка и эксплуатация невозможна. Большинство сероводородсодержащих месторождений европейской части России находится в консервации. Вовлечение в разработку таких месторождений затруднено из-за отсутствия надежных и экономичных технологий сероочистки, учитывающих особенности каждого конкретного месторождения.
Среднеазиатские районы уже много лет занимают одно из ведущих мест в добыче природного газа среди стран СНГ. Из находящихся в эксплуатации месторождений многие содержат сероводород. Так, например, к 1990 г. доля сероводород со держащего газа в общей добыче по Узбекистану составляла более 90%. [9,19]
Среднеазиатский регион также отличается удаленностью расположения месторождений друг от друга, что значительно усложняет решение проблемы очистки газа от сероводорода.
В этой связи особое значение приобретает разработка технологий, позволяющих обеспечить очистку газа от сероводорода непосредственно на промысле с получением товарных продуктов на базе извлеченного сероводорода.
Поэтому проблема очистки газа от сероводорода представляется актуальной.
Немаловажное значение имеют вопросы обеспечения экологической безопасности при разработке сернистых месторождений. При этом особое внимание уделяется совершенствованию действующих и разработке новых технологий сероочистки, исключающих выбросы токсичного сероводорода в окружающую среду.
Особенно остро стоит экологическая проблема регулируемых выбросов сероводородсодержащего газа при разведочном бурении, при проведении газогидродинамических исследований (ГГДИ), при освоении скважин на не обустроенных месторождениях. Как правило, на таких скважинах отсутствует соответствующее оборудование для утилизации сероводорода, газ сжигается на факелах, что вызывает неизбежное загрязнение атмосферы сернистыми соединениями.
В настоящее время при каждой операции освоения скважины приходится учитывать направление и силу ветра, расположение населенных пунктов и другие факторы, которые иногда сдерживают своевременное проведение работ, вызывая значительные простои как скважин, так и ремонтных бригад.
Решение возникающих экологических проблем при освоении скважин сернистых месторождений на необустроенных месторождениях, а также на обустроенных месторождениях с низкими пластовыми давлениями, лежит в разработке специальной технологии и создании мобильной установки для очистки газа от сероводорода.
В настоящее время таких технологий и установок ОАО «Газпром» не имеет.
Разработка технологии очистки газа от сероводорода для мобильных установок позволит решить ряд проблем не только экономического, но и социального характера. К таким проблемам относится обеспечение промыслов очищенным от сероводорода газом для собственных нужд и газификации населенных пунктов, расположенных вблизи сернистых месторождений.
С целью обеспечения естественной экологической среды в районах расположения сернистых месторождений и повышения степени использования добытого из недр флюида необходима разработка надежных и экономичных технологий для промысловой очистки газов от сероводорода с низкими концентрациями последнего с последующей его переработкой в товарные серусодержащие продукты, а также мобильной установки для очистки газа от сероводорода.
Поскольку предлагаемая диссертационная работа и посвящена решению названных выше проблем, ее тема является актуальной и перспективной.
Целью диссертационной работы является разработка комплекса технологических решений по очистке газа от сероводорода, направленных на повышение качества, надежности и экологической безопасности эксплуатации месторождений, в продукции которых содержится сероводород.
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие основные задачи.
1. Изучение состояния разработки газовых и газоконденсатных месторождений, в газе которых присутствует сероводород.
2. Обобщение теоретических и экспериментальных исследований в области очистки газа от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин сернистых месторождений.
3. Разработка технологии и составов поглотительных растворов для промысловой очистки газа от сероводорода непосредственно в стволе газовой скважины.
3.1. Изучение условий использования газовой скважины для очистки газа от сероводорода.
3.2. Изучение основных технологических и коррозионных характеристик поглотительного раствора.
3.3. Изучение влияния диоксида углерода на процесс очистки газа от сероводорода.
4. Разработка технологии и состава абсорбента для промысловой очистки низконапорных и попутных нефтяных газов от сероводорода.
4.1. Изучение условий, обеспечивающих эффективное извлечение сероводорода из газа при эксплуатации месторождений с низкими пластовыми давлениями.
4.2. Изучение химизма и механизма взаимодействия сероводорода с абсорбентом.
4.3. Изучение процесса абсорбции сероводорода в условиях прямотока.
5. Разработка технологии и абсорбента для очистки газа от сероводорода при освоении скважин после проведения ремонтно-восстановительных работ.
6. Изучение процесса массообмена в условиях прямотока и противотока жидкой и газовой фаз для разработанных технологий.
7. Разработка мобильной установки для очистки газа от сероводорода при освоении газовых скважин.
Методика исследований основана на анализе и обобщении имеющихся теоретических, экспериментальных и промысловых данных по рассматриваемой проблеме и на результатах собственных аналитических, лабораторных, стендовых и промысловых исследований с использованием современных лабораторных приборов и установок, математических методов и химических законов, моделирования на ЭВМ и др.
Научная новиза заключается в следующем.
1. На основании теоретического обобщения и экспериментальных исследований разработан ряд технологических процессов, позволяющих решить проблемы очистки углеводородных газов от сероводорода и обеспечить экологическую безопасность в процессе эксплуатации и освоения скважин сернистых месторождений.
2. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны составы поглотительных растворов для очистки природных газов разного состава по кислым компонентам от сероводорода, обладающие высокой емкостью по сероводороду.
3. Разработан способ очистки газа от сероводорода при эксплуатации сернистых месторождений в стволе газовой скважины для обеспечения очистки газа от сероводорода на самой ранней стадии добычи с целью исключения коррозии технологического оборудования
4. Разработаны технологии, позволяющие селективно извлекать из газа сероводород и получать кроме очищенного газа дополнительно товарную продукцию для промысловой очистки низконапорных углеводородных и попутных нефтяных газов от сероводорода.
5. Разработаны технология и мобильная установка очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин сернистых месторождений с целью исключения выбросов в атмосферу токсичного сероводорода и продуктов его горения
6. Разработаны составы абсорбентов и технические средства для обеспечения глубокой очистки газа от сероводорода в условиях прямотока.
Основные защищаемые положения.
1. Составы поглотительных растворов для очистки природных газов разного состава по кислым компонентам от сероводорода.
2. Способ очистки газа от сероводорода в стволе скважины при эксплуатации сернистых месторождений.
3. Технология промысловой очистки низконапорных углеводородных и попутных нефтяных газов при эксплуатации сернистых месторождений.
4. Технология очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин после проведения ремонтно-восстановительных работ.
5. Состав абсорбента для глубокой очистки газа от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин, обладающий высокой селективностью по сероводороду в условиях прямотока.
6. Технические средства для очистки газа от сероводорода при освоении и исследовании скважин.
7. Конструкции и методика расчета прямоточных насадочных абсорберов.
Практическая ценность и реализация работы.
Практическая значимость работы характеризуется соответствием направлений исследований, составляющих ее частей содержанию научно-технических программ, в том числе отраслевой программе НИОКР ОАО «Газпром» в области промысловой подготовки газа при разработке газовых и газоконденсатных месторождений природного газа и «Перечню приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» раздел 3, п. 3.2 «Создание методов и технологий для повышения эффективности разработки и безопасной эксплуатации месторождений», раздел 4, п.4.1 «Разработка технических и технологических решений по обеспечению эффективной и надежной работы скважин на месторождениях, вступивших в период падающей добычи в условиях коррозионно-активного газа», раздел 6, п.6Л «Разработка технологий и технических средств, направленных на повышение экологической безопасности производственного комплекса Общества»,
Результаты проведенных исследований и разработки, выполненные по теме диссертации, использовались на Кошехабльском месторождении ООО «Кубаньгазпром», а также на месторождениях Узбекистана и Туркмении, на нефтяных месторождениях Каражанбас и Макат для очистки газов внутрипластового горения от сероводорода и на Ново-Украинской КС РЖ «Краснодарнефтегаз» для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода.
Многие теоретические и методические положения, изложенные в диссертационной работе, используются автором при чтении лекций и проведении практических занятий на факультете нефти и газа Ставропольского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международных, Всероссийских и региональных совещаниях, конференциях, и семинарах:
XIX конференция молодых ученых и специалистов ВНИИгаза (Москва, 1982г.); Всесоюзная научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов - «Молодежь и научно- технический прогресс в газовой промышленности» (Баку, 1983г.); областная научно-техническая конференция (Астрахань, 1989г.), «Проблемы разработки нефтяных и газовых месторождений и интенсификации добычи углеводородного сырья (Астрахань, 1995 г.), «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (Ставрополь, 2002г.), «Газовой отрасли - новые технологии и новая техника» (Ставрополь, сентябрь 2002г.), «Проблемы эксплуатации и капитального ремонта скважин на месторождениях и ПХГ» (Кисловодск, сентябрь 2003 г.), «Проблемы добычи газа, газового конденсата, нефти» (Кисловодск, октябрь 2005г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 77 печатных работ, в том числе 32 авторских свидетельств на изобретения, 12 патентов на полезную модель РФ и монография.
Объем работы. Диссертация изложена на 381 странице машинописного текста, включает 115 рисунков и 83 таблицы.
Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка использованных источников из 310 наименований.
В процессе выполнения исследований автор работы пользовался советами и консультациями доктора технических наук, профессора, академика РАЕН и АГН РФ P.A. Гасумова, доктора технических наук, профессора А.И. Гриценко, доктора технических наук, профессора K.M. Тагирова, доктора химических наук, профессора Аксенова A.B., кандидатов технических наук И.А. Галанина, Ю.И. Петракова, Ю.М. Басарыгина кандидата химических наук С.Н. Овчарова, кандидата геолого-минералогических наук В.А. Гридина, ощущала помощь и поддержку коллег по работе Ж.М. Редкобородой, М.В. Колпаковой, В.Б. Коробер, Е.А. Шестериковой, Г. Ли и работников ООО «Кубаньгазпром» Ю.И. Баканова, A.A. Захарова, A.B. Маркова, Д.И. Белкина, Н.И. Кобелевой, А.И. Щербаковой, C.B. Пушкина и многих других. Всем им диссертант выражает свою признательность и глубокую благодарность.
-
Шестерикова, Раиса Егоровна
-
доктора технических наук
-
Ставрополь, 2006
-
ВАК 25.00.17
- Разработка комплекса технологических решений по очистке газов от сероводорода при эксплуатации и освоении скважин
- Разработка методов нейтрализации сероводорода при бурении скважин
- Разработка технологии очистки газа от сероводорода для промысловой подготовки на малосернистых газоконденсатных месторождениях
- Научно-методическое обоснование использования сероводорода как реперной компоненты в процессах нефтедобычи
- Повышение эффективности эксплуатации нефтепромысловых систем при добыче сероводородсодержащих нефтей
