Магистерский диплом на тему Планирование и управление режимами трубопроводной системы сбора и подготовки газа на ПХГ

Содержание:

Введение 4
1. Аналитическая часть 8
1.1 Неравномерность потребления газа и создание подземных хранилищ 8
1.2 Развитие подземного хранения газа 14
1.2.1 Общие сведения о подземных хранилищах газа, их типы и классификация 14
1.2.2 Опыт создания подземных хранилищ газа 19
1.3 Геолого-эксплуатационная характеристика подземных хранилищ газа 23
1.3.1 Подземные хранилища газа, созданные в выработанных нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях 24
1.3.2 Подземные хранилища газа, созданные в водоносных пластах 31
1.4 Основные активы и проекты Группы «Газпром» в транспортировке и подземном хранении газа 37
1.5 Актуальность, цели и задачи исследования 40
2. Технологическая часть 42
2.1 Технологическая схема сбора и подготовки газа на ПХГ 42
2.2 Технологические режимы работы ПХГ 44
2.2.1 Обработка охлаждением газа перед закачкой 45
2.2.2 Очистка и осушение газа в ПХГ 45
2.2.3 Режим закачки газа 47
2.2.4 Режим отбора газа 48
2.3 Режимы работы трубопроводной системы сбора и подготовки газа на ПХГ 49
3. Расчетная часть 57
3.1 Выбор оптимального режима работы ГПА и компрессорной станции 57
3.1.1 Компрессорная станция и газоперекачивающий агрегат 57
3.1.2 Газоперекачивающий агрегат 60
3.1.3 Теплофизические характеристики газа 71
3.1.4 Проверка пропускной способности газопровода 73
3.1.5 Уточненный тепловой и гидравлический расчет газопровода 75
3.1.6 Средняя скорость движения газа в газопроводе и суточная потеря газа при истечении его из отверстия в теле трубы 78
3.1.7 Расчёт режимов работы компрессорных станций 80
3.2 Учет особенностей эксплуатационных объектов и сооружений ПХГ 83
3.2.1 Определение количества пылеуловителей, установленных на компрессорной станции 83
3.2.2 Технологический расчёт циклонного пылеуловителя 85
3.2.3 Механический расчёт циклонного пылеуловителя 86
3.2.4 Определение количества аппаратов воздушного охлаждения (АВО) газа 87
3.3 Расчет режимов трубопроводной системы сбора и подготовки газа на ПХГ 91
3.4 Разработка предложений по планированию и управлению режимами трубопроводной системы сбора и подготовки газа на ПХГ 95
3.5 Экономические расчеты 106
Заключение 109
Список использованных источников 111

Введение:

Магистральные газопроводы (МГ), по которым газ от добывающих скважин транспортируется к потребителям, функционируют со сравни-тельно постоянной производительностью. Но потребление газа у потреби-телей характеризуется сезонной неравномерностью потребления. С целью снижения пиковых нагрузок, а также обеспечения гибкости и надежности поставок необходимы специализированные аккумуляторы, а именно газо-хранилища, способные накапливать избыток газа, при его наличии, сохра-нять его и отдавать потребителям при возрастании спроса. В качестве по-добных аккумуляторов выступают подземные хранилища газа (ПХГ), со-здаваемые, как правило, в выработанных месторождениях углеводород-ных флюидов, водоносных пластах либо в соляных кавернах.
ПХГ располагаются в районах потребления газа и выступают неотъ-емлемой частью Единой системы газоснабжения (ЕСГ). В отопительный период сеть подземных хранилищ газа обеспечивает от 20 до 40 % сум-марных поставок «Газпрома».
«Газпром» на территории РФ эксплуатирует в 27 геологических структурах 23 подземных хранилища газа.
Оперативный резерв газа в подземных хранилищах к осенне-зимнему периоду 2018–2019 годов был на уровне 72,2 млрд. м3, а на начало сезона отбора газа, наибольшая потенциальная суточная произво-дительность была на рекордном уровне порядка 812,5 млн. м3 газа, что на 7,2 млн. м3 превышает аналогичные показатели прошлого сезона.
«Газпром» для повышения надежности газовых поставок по экс-портным контрактам использует мощности подземных хранилищ в стра-нах дальнего и ближнего зарубежья.
«Газпром» в европейских государствах имеет доступ на правах сов-местного инвестора к активной емкости таких ПХГ, как:
— в Германии — Реден, Йемгум, Этцель, Катарина;
— в Австрии — Хайдах;
— в Нидерландах — Бергермеер;
— в Сербии — Банатский Двор;
— в Чехии — Дамборжице.
Дополнительно арендуются при необходимости емкости для хране-ния газа у внешних компаний.
Собственные мощности «Газпрома» по хранению газа в Европей-ском союзе к осенне-зимнему сезону 2018–2019 годов были на уровне 5 млрд. м3, а дополнительные заключенные на хранение газа контракты обеспечили создание резерва к 1 декабря 2018 года в 5,8 млрд. м3.
«Газпром» на территории бывшего СССР является собственником таких ПХГ, как:
— в Белоруссии — Прибугское, Мозырское, Осиповичское;
— в Армении — Абовянское.
Компания «Газпром» использует также часть мощностей Инчукалн-ского подземного хранилища газа в Латвии.
Оперативный резерв в этих подземных хранилищах газа по состоя-нию на 31.12.2018 года составлял 1,6 млрд. м3.
Повышение наибольшей потенциальной суточной производительно-сти по развитию подземного хранения газа в РФ выступает одной из ключевых задач компании «Газпром». Ежегодный рост данного показа-теля сопоставим суточным потреблением газа в зимний сезон одним из регионов РФ, например Ленинградской или Вологодской обл.
Потенциальная наибольшая суточная производительность на начало сезона отбора газа представлена на рисунке В.1

Заключение:

Приведена обобщенная технологическая схема обустройства под-земного хранилища в водоносном пласте.
Рассмотрены основные технологические режимы работы подземного хранилища, а именно: обработка охлаждением газа перед закачкой, очист-ка и осушение газа в подземном хранилище газа, закачка и отбор газа из подземного хранилища.
Разработана и приведена расчетная схема гидравлических коммуни-каций хранилища газа в водоносном пласте, а также методические основы технологического расчета трубопроводной системы сбора и подготовки газа на подземном хранилище как подсистемы единой газовой системы.
В расчетной части рассмотрены вопросы выбора оптимального ре-жима работы газоперекачивающего агрегата и компрессорной станции ПХГ с учетом особенностей таких эксплуатационных объектов и сооруже-ний ПХГ, как установленные на компрессорной станции пылеуловители и аппараты воздушного охлаждения.
Проведен расчёт режимов работы компрессорных станций ПХГ.
Разработаны предложения по планированию и управлению режима-ми трубопроводной системы сбора и подготовки газа на ПХГ состоящие в:
— исключении потерь природного газа при проведении отработок скважин и продувок индивидуальных шлейфов и оборудования:
— экономии газа при стравливании технологического оборудования, т.е. использовании низконапорных технологических трубопроводных се-тей для возвращения в ГТС существенных объемов природного газа на ПХГ;
— снижения перерасхода топливного газа путем планирования техно-логических режимов, когда основной объем закачки приходился бы на хо-лодные месяцы года, а в теплый период загрузка КС была наименьшей;
— реализации технологических режимов, предусматривающий повы-шение давления технологического газа на входе КС до номинальных вели-чин для уменьшения оборотов ГТД до номинальных уровней и повышение КПД ГПА;
— и др.

Фрагмент текста работы:

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Неравномерность потребления газа и создание подземных хранилищ

1.2. Неравномерность потребления углеводородов и создание под-земных хранилищ

Актуальность и перспективность проблемы подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов обусловлена рядом факторов, главными из которых являются: неравномерность и сезонность потребле-ния нефтепродуктов; рост объемов добычи нефти и газа, производство нефтепродуктов и сжиженных газов; развитие трубопроводного транспор-та; необходимость снижения потерь нефти и нефтепродуктов, имеющих ме-сто при хранении в резервуарных парках; повышение экономичности хра-нения за счет уменьшения металлоемкости, капитальных и эксплуатацион-ных затрат; необходимость создания гарантийных запасов нефтеперераба-тывающих заводов (НПЗ) и специальных резервов; охрана окружающей среды.
Обеспеченность достаточным количеством баз хранения углеводо-родного сырья и продуктов их переработки является основным условием, характеризующим уровень технической вооруженности нефтяной, газовой и нефтеперерабатывающей промышленности.
Установлено, что бесперебойное функционирование системы добыча — транспортировка — переработка — потребление может быть обеспечено, если одной тонне годового прироста добычи соответствует 0,3-0,4 м3 го-дового прироста резервуарной емкости [3].
Как первичному топливно-энергетическому ресурсу ведущее место отводится природному газу. В структуре энергетических источников Рос-сии природный газ составляет более 50 % [3]. Такая тенденция наблюдает-ся и в других развитых странах. Это обеспечивает устойчивое и надежное газоснабжение промышленности, жилищно-бытового сектора и сельского хозяйства, зависящего во многом от природно-климатических условий.
Для природного газа, являющегося основным энергетическим источ-ником, характерна сезонная неравномерность его потребления. Сезонная неравномерность потребления газа — это колебания в потреблении газа по месяцам, кварталам, сезонам года, обусловленные главным образом изме-нением температуры наружного воздуха. Кривая изменения объема га-зопотребления имеет циклический синусоидальный вид с периодом, рав-ным году (рис. 1.1).