Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Разработка нефтяных и газовых месторождений

Диссертационная работа:

Давлетов Касим Мухаметгареевич. Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера : диссертация ... кандидата технических наук : 05.15.06. - Надым, 1998. - 199с. : ил. РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

1. СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОМЫСЛОВОЙ подготовки и
ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА В КОМПРЕССОРНЫЙ ПЕРИОД ЭКСПЛУАТА
ЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СЕВЕРА ТЮМЕНСКОЙ ОБЛАСТИ 10

1.1. Влияние режимных параметров на показатели работы абсорбционной

установки осушки газа 10

1.2 Особенности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения (АВО)

на газовых промыслах 14

1.3. Краткий обзор работ по исследованию процессов охлаждения газа в
АВО 21

2 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАБОТЫ АВО

ГАЗА 23

2 1 Методика тепловых расчётов АВО газа при ограничениях по темпера
туре внутренней поверхности стенки труб 23

2.2. Влияние внешних факторов и режимных параметров на внутренние

характеристики АВО 30

2,2,1. Влияние режимных параметров 30

2.2 2. Влияние геометрических факторов 41

2.3. Влияние режимных параметров и компоновки на характеристики АВО

в летних условиях эксплуатации 61

3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА В АВО И ИХ
ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ 67

  1. Задачи регулирования 67

  2. Объект регулирования 68

  3. Регулирование переменным расходом воздуха 69

  4. Ступенчатое регулирование расхода газа 71

3.5,Регулирование путем частичной внешней рециркуляции воздуха 72

3,6, Комбинированное регулирование и переходные режимы эксплуатации
АВО 82

4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВО ПРИ СВОБОДНОКОН-
ВЕКТИВНОМ И ВЕНТИЛЯТОРНОМ ОХЛАЖДЕНИИ ГАЗА 91

  1. Методика измерений, обработки и обобщения опытных данных при свободноконвективном охлаждении газа 91

  2. Результаты обработки и обобщения опытных данных при свободно-конвективном охлаждении газа и их анализ 97

  3. Экспериментальные температурно-расходные характеристики при различных способах регулирования в условиях свободно конвективного охлаждения газа 102

4 4. Экспериментальные исследования охлаждения газа при вентиляторном
охлаждении 109

4.5. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных и

их анализ 110

5. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РАЗ
ЛИЧНЫХ СПОСОБОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА В
АВО И ИХ ВЛИЯНИЯ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕ
ЛИ РАБОТЫ УСТАНОВОК ОСУШКИ ГАЗА 131

  1. Методика расчета сезонных и годовых затрат 131

  2. Себестоимость охлаждения газа в летний период 135

5,3.Оценка эффективности и себестоимости охлаждения газа в АВО с ре
гулированием расхода воздуха 136

5 4. Оценка эффективности и себестоимости охлаждения газа в АВО с ре
циркуляционным и комбинированным регулированием 139

5 5. Оптимизация максимального расхода воздуха и потребного количества
АВО 157

5.6. Влияние температуры газа (контакта) на технико-экономические пока
затели установок абсорбционной осушки газа в компрессорный период
эксплуатации 168

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 183

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 185

ПРИЛОЖЕНИЕ 196

Приложение 1, Принципиальная схема абсорбционной осушки газа 197

Приложение 2. Принципиальная схема аппарата воздушного охлаждения

газа 198

Приложение 3. Схема расположения средств измерений при промысловом
испытании АВО газа 199

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - безразмерная функция расходов газа и воздуха;

Ср - удельная массовая изобарная теплоёмкость, кДж/ кг гр;

F - площадь поверхности, м2;

g - массовый расход газа через одну трубу, кг/ с;

G - массовый расход через АВО, кг/ с;

Н - напор вентилятора, Па;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/ м2 гр;

L -длина, м;

М - количество газа, безразмерная функция расходов газа и воздуха;

N - мощность, потребляемая на прокачку теплоносителя, кВт;

Q - количество тепла, тепловая мощность, кВт;

Р - давление, стоимость, МПа, руб.;

U - скорость, м/ с;

W - водяной эквивалент теплоносителя (с индексом) равный G хСР,

Вт/ гр;

W -отношение водяных эквивалентов теплоносителей равный Wi /Ws;

Э - затраты энергии, кВт ч;

V - объёмный расход, подача вентилятора, м7 с;

t -температура, С;

At - изменение температуры, температурный напор, "С;

ДР - перепад давления, Па;

Gp/Gx - степень рециркуляции воздуха;

а - коэффициент теплоотдачи, Вт/ м2 гр;

р - плотность, кг/ мэ;

г| - коэффициент полезного действия;

^ - коэффициент гидравлического сопротивления;

Ч? - коэффициеш)учитывающий непротивоточность схемы;

SG - массовый расход газа от компрессора, кг/ с;

Re - критерий Рейнольдса.

Индексы:

г - относится к газу;

в - относится к вентилятору;

вх - на входе; вых - на выходе;

гт - относится к газовой турбине;

к - относится к капитальным затратам, компрессору;

л - логарифмический;

м - местные потери давления;

н - относится к низкой теплоте сгорания топлива;

ор - оребрение;

р - относится к рециркуляции воздуха;

cm - на внутренней поверхности стенки трубы;

тр - относится к гидравлическому трению;

х - относится к воздуху;

хо - относится к температуре наружного воздуха;

(хо)гр - на границе смены режимов эксплуатации.

Введение к работе:

Подавляющее большинство запасов природного газа России, а также более 80% его добычи приходится на месторождения, расположенные на севере Западной Сибири. Большая часть доказанных запасов и практически вся добыча газа в этом регионе приходится на сеноманские отложения, характеризующиеся низкими значениями пластовых давлений и температур. Последнее обстоятельство явилось причиной применения на промыслах этих месторождений сорбционных методов осушки газа, очень чувствительных к термобарическим условиям эксплуатации, а также быстрого ввода дожимных компрессорных станций (ДКС). В настоящее время все крупнейшие и уникальные месторождения этого региона вступили в компрессорный период эксплуатации, причём, как показал практический опыт, наиболее целесообразным является расположение ДКС до установок комплексной подготовки газа (УКПГ) или, как минимум, первой ступени компримирования. Расчёты и опыт эксплуатации АВО на сыром газе показывают, что необходимо обеспечить безгидратный режим их работы, Методы обеспечения безгидратных режимов работы газопромысловых систем достаточно хорошо разработаны и широко известны: повышение температуры и снижение давления газа, впрыск ингибиторов гидратообразования, применение вибрационных методов воздействия на трубопроводы, осушка газа.

Повышение температуры и снижение давления газа в качестве методов предотвращения гидратообразования в условиях газовых промыслов таковыми не являются, т.к. противоречат стоящими перед газодобычей задачам.

Попытки использования ингибиторов гидратообразования для этих целей оказались технологически и экономически несостоятельными.

Так, применение метанола приводит к неизбежному попаданию некоторого количества его не только в систему осушки газа, но также и в аипа-

раты системы регенерации гликолеи. Наличие даже самых незначительных количеств метанола существенно осложняет работу десорберов. Технологический режим регенерации при этом восстанавливается лишь после полной выпарки метанола. Понятно, что при постоянном впрыске последнего нормализовать работу установок осушки не возможно.

Применение водных растворов гликолеи в качестве ингибиторов гидратообразования также имеет свои недостатки: во-первых, они менее эффективны чем метанол; во-вторых, попадая в систему недостаточно очищенную от капель пластовой влаги, гликоли сильно засаливаются, что приводит к образованию такого количества трудноразрешимых проблем, что остальные недостатки от их применения можно просто не рассматривать.

Применение хлористого кальция также не может служить какой либо альтернативой, т.к., кроме засоления абсорбентов приводит ещё и к интенсивному коррозионному износу технологических трубопроводов и оборудования.

Использование ингибиторов гидратообразования на адсорбционных установках приводит к разрушению силикагеля, цеолита и любого другого твердого осушителя, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Применение вибрационных методов воздействия не нашло широкого применения в промысловой практике из-за того, что оно не предотвращает образование гидратов, а лишь не позволяет им откладываться на стенках и создавать глухие гидратные пробки. Длительное применение вибрационного воздействия может, кроме того явиться причиной разгерметизации фланцевых и резьбовых соединений на трубопроводах, аппаратах и оборудовании.

Предварительная осушка газа, безусловно, решает проблему гидратообразования, но технические и экономические проблемы, которые при этом возникают многократно превышают по своей сложности рассматриваемую нами.

Таким образом, мы показали, что ни один из известных способов предотвращения гидратообразования не решает проблему эффективной эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа.

Сами же АВО изначально не приспособлены для работы на неосу-шенном природном газе в условиях низких температур окружающего воздуха, т.к. в трубках подверженных наибольшему охлаждению происходит интенсивное образование и отложение гидратов и дальнейший разрыв самих трубок. Необходимым условием отложения гидратов и образования пробок является наличие холодных поверхностей, какими являются внутренние стенки теплообменных трубок. Поэтому температура внутренней стенки охлаждаемых трубок является критерием, ограничивающим возможности работы АВО в безгидратном режиме.

Всё вышесказанное привело к необходимости разработки принципиально новых решений и способов регулирования режимов работы АВО, предназначенных для работы на неосушенном природном газе в экстремальных природно-климатических условиях. Актуальность проблемы предопределила цель исследований.

Целью исследований автора является повышение эффективности процессор охлаждения газа и устойчи&ости работы Й60 в .условиях Крайнего Севера.

Для достижения поставленной цели необходимо решить целый ряд теоретических, экспериментальных и прикладных задач по совершенствованию процесса охлаждения газа в АВО в компрессорный период эксплуатации месторождений, основными из которых, по мнению соискателя, являются следующие:

разработка методики тепловых расчётов АВО при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности стенки труб;

аналитические и экспериментальные исследования влияния режимных параметров и геометрических факторов на процессы охлаждения газа в условиях ограничивающих температуру стенки труб;

разработка методов совершенствования процессов охлаждения газа на базе разработанных способов модернизации теплопередающих поверхностей АВО;

разработка принципов и способов автоматического управления процессами охлаждения газа, обеспечивающих минимальную заданную температуру газа при неизменной заданной температуре стенки труб;

Промысловый опыт показал, что на поддержание качества абсорбента и возмещение его потерь уходит основная часть затрат при эксплуатации УКПГ. Одной из основных причин этого является высокая температура газа после газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и недостаточная степень охлаждения его на АВО газа.

В связи с вышесказанным автором была выполнена оценка влияния различных режимных и геометрических параметров, методов улучшения температурных характеристик и способов регулирования режимов работы АВО на экономические показатели газовых промыслов. На основе её для всех предложенных в диссертации методов и способов совершенствования процессов охлаждения газа получены оптимальные температуры его на выходе АВО в течение компрессорного периода эксплуатации.

Теоретические положения, результаты математического моделирования и промысловые исследования перечисленных выше проблем составили содержание настоящей диссертационной работы.

Подобные работы
Пчелинцев Юрий Владимирович
Научное обоснование и разработка комплекса мероприятий по повышению эффективности эксплуатации насосного оборудования в часто ремонтируемых наклонно направленных скважинах
Клюшин Иван Яковлевич
Повышение эффективности проведения геолого-технических мероприятий с учетом изменения показателей работы скважин и залежи
Бочкарева Татьяна Юрьевна
Регулирование работы нагнетательных скважин в условиях проявления неравновесности с целью повышения эффективности заводнения
Везиров Абиль Рашидович
Повышение эффективности гравийных фильтров в борьбе с пескопроявлением в нефтяных скважинах
Харисов Мухаррам Мугаллимович
Разработка методов расчета физико-химического воздействия на водоносные пласты для повышения эффективности подземного хранения газа
Шейдаев Тамерлан Чингиз оглы
Повышение эффективности геолого-технических мероприятий на основе регулирования определяющих факторов
Шлапак Любомир Степанович
Разработка уточненной методики расчета напряженно-деформированного состояния надземных участков газопроводов и практических рекомендаций по повышению эффективности их работы в горных условиях
Дауэнгауэр Надежда Анатольевна
Повышение эффективности перевозок грузов для районов Севера
Кобылин Виталий Петрович
Повышение надежности и эффективности транспорта электроэнергии в условиях Севера
Полторыхин Сергей Николаевич
Повышение эффективности средств индивидуальной защиты горнорабочих на предприятиях Севера

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net