Файл: Ширковский, А. И. Добыча и подземное хранение газа учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 132
Скачиваний: 0
номинальной (заданной) мощности силовых цилиндров путем повышения давления на приеме ПДКС с одновременным увеличе нием объема вредного пространства до рассчитанной по формуле (110) величины при N = N0.
Число ступеней сжатия газа п можно определить из равенства
гпо = г, |
(113) |
где г0 — степень сжатия газа одного компрессора известной марки (для поршневых и винтовых компрессоров г0= 3-1-4, для центро бежных нагнетателей г0—1,2ч-1,6, в зависимости от равхода пере качиваемого газа и характеристик нагнетателя); r=--pi/Pn— общая степень сжатия газа в компрессоре.
Общее число компрессоров k0, необходимых для сжатия газа (при расчете по мощности), можно найти из равенства
Число компрессоров, работающих параллельно в одной ступени ku можно определить (по производительности) из равенства
где Qr — общий |
расход перекачиваемого |
газа, |
Q ,— расход пере |
|||||||
качиваемого газа одним |
компрессором |
в |
г-ой |
ступени |
сжатия. |
|||||
|
Iступень |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еступень |
Рис. |
12. |
Схемы |
|
компоновки |
ком |
|||
[ступень |
~ |
Шступень |
|
|||||||
Рп |
|
Рп |
прессорных |
агрегатов на |
промысло |
|||||
|
вой |
дожимной |
компрессорной |
стан |
||||||
|
|
HD-1 |
|
|
|
|
ции: |
|
|
|
|
|
а — в |
первый |
год |
эксплуатации; б — в пос |
|||||
|
|
|
|
ледний год |
эксплуатации |
|
||||
а |
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В процессе работы компоновка |
компрессорных |
агрегатов |
на |
ПДКС изменяется (рис. 12).
Таким образом, эксплуатация промысловой дожимной комп рессорной станции характеризуется непрерывно изменяющейся степенью сжатия газа, расходом перекачиваемого газа одним ком прессором и всей станцией, увеличением числа компрессоров, сложной технологической схемой их компоновки, необходимостью регулирования компрессоров для уменьшения удельной мощности на сжатие газа, сравнительно небольшим сроком работы при эк сплуатации газового месторождения с большим начальным пла стовым давлением и относительно небольшими запасами газа.
К компрессорным агрегатам промысловых дожимных компрес сорных станций предъявляются следующие требования: 1) высо кий к. и. д. при широком изменении степени сжатия газа и его
66
расхода; 2) большая степень сжатия газа в одной ступени для уменьшения числа машин, работающих последовательно; 3) боль шая производительность одного компрессора для уменьшения чис ла машин, работающих параллельно; 4) привод дожимного ком прессора должен иметь небольшие вес на единицу мощности и
габаритные размеры, допускать |
полную |
автоматизацию работы |
и дистанционное управление; 5) |
компрессорные агрегаты должны |
|
быть транспортабельными, размещаться |
в легких сооружениях |
сборного типа.
Известно, что поршневые компрессоры имеют высокую степень сжатия в одной ступени, но небольшую производительность. Их рационально использовать при степенях сжатия газа выше 1,67.
Центробежные нагнетатели с приводом от газовой турбины характеризуются высокой производительностью, но малой сте пенью сжатия в одной ступени. Их рационально использовать при степенях сжатия газа меньше 1,67.
Винтовые компрессоры имеют высокую степень сжатия в од ной ступени без внутреннего охлаждения (г<3), большую произ водительность, пологие характеристики зависимости к. п. д. от скорости вращения и степени сжатия газа, позволяющие эксплуа тировать их в широком диапазоне производительностей и давлений.
Отсутствие функциональной связи между скоростью вращения винтов компрессора и степенью сжатия газа позволяет иметь необходимую степень сжатия при любой скорости вращения. От сутствие масла в полости сжатия, быстроходность, высокая удель ная производительность и степень надежности, большой моторе сурс, полная уравновешенность вращающихся роторов, равномер ность подачи газа свидетельствуют о том, что винтовые компрессоры наиболее пригодны для работы на промысловых до жимных компрессорных станциях.
Винтовые компрессоры имеют и недостатки. Так, различное давление в полости винтов создает радиальное распирающее винты усилие на выходном конце, что требует применения специ альных подшипников. В выпускаемых винтовых компрессорах разность давлений на выходе и входе пе превышает 14 кгс/см2. Наличие утечек газа между винтами приводит к увеличению рас хода мощности на его сжатие по сравнению с поршневыми ком прессорами при одинаковых условиях сжатия.
Наиболее подходящим приводом для винтовых компрессоров Может служить авиационная турбина НК-12МВ, переоборудован ная на газовое топливо. Номинальная мощность этой турбины 6300 кВт, номинальная скорость вращения 8200 об/мин, диапазон изменения скоростей вращения 6150—8500 об/мин. Винтовой ком прессор с авиационным двигателем позволяет получить транспор табельный блочный газоперекачивающий агрегат, обладающий высоким коэффициентом готовности, полной автоматизацией ра боты, автономностью, легкостью замены компрессора или турбины, дистанционным управлением.
3* 67
§ 19. Размещение ПДКС на территории газового месторождения или газоносной провинции
Площади газоносности многих газовых месторождений, откры тых в последние годы, весьма велики. Большие запасы газа и высокие темпы отбора его из залежи приводят к необходимости бурения большого числа эксплуатационных скважин.
При небольшой разнице начального пластового давления и давления в начале магистрального газопровода промысловая до-
Рис. 13. Варианты размещения промысловых дожимных компрессорных стан ций на территории газового месторождения
жимная компрессорная станция вступает в работу вскоре после начала эксплуатации газовой залежи. Продолжительность ком прессорного периода эксплуатации в этом случае будет велика.
В условиях севера, лесотундры, болотистой местности при необ ходимости бурения большого числа скважин особое значение приобретают не только методы размещения скважин на площади газоносности, но и схема сбора и обработки газа на промысле, определение числа и размещения промысловых дожимных ком прессорных станций на территории промысла.
Рассмотрим технико-экономическое обоснование числа и раз мещения промысловых дожимных компрессорных станций на при мере газового месторождения. Варианты размещения ДКС пока
заны на рис. 13. |
изогипсы |
1120 м равна |
Площадь газоносности в пределах |
||
2063 км2. Длина продольной оси складки |
125 км, |
поперечной 13— |
29 км. Начальное пластовое давление joH= 113,5 кгс/см2, пластовая
68
температура 34—35°С, запасы газа 1537 млрд. м3. Скважины раз мещаются неравномерно, кустами; к одному сборному пункту присоединено по 12 скважин. Общее число скважин на конец раз работки залежи с постоянным темпом отбора составляет 273. Расстояния от газосборного пункта до ближайшей скважины 1,3 км. Общее число газосборных пунктов 11. Средний расчетный
дебит одной скважины 2 млн. м3/сут, |
общий годовой отбор газа |
||||
из залежи 70 млрд. м3. Условие отбора газа |
на скважине — по |
||||
стоянство депрессии Ар = рк — Рз—2,8 |
кгс/см2. |
Диаметр |
шлейфа |
||
<7Ш= 325 мм, газосборного |
коллектора |
DK= 1420 мм. Диаметр эк |
|||
сплуатационной |
колонны |
скважины |
254 мм, |
фонтанных труб |
|
203 мм. |
варианты |
размещения |
промысловых |
дожимных |
|
Рассмотрим |
|||||
компрессорных станций. |
|
|
|
|
|
I в а р и а н т . |
11 дожимных компрессорных станций размещены |
на 11 ГП сбора газа. Компримирование газа производится в одну
ступень. Температура газа на приеме КС /п = 12°С. |
ГП № 1, |
|
II в а р и а н т . Три компрессорные .станции: КС-1 для |
||
2 и 3; КС-2 для ГГ1 № 4, 5, 6 и 7; КС-3 для |
ГП № 8, 9, 10, 11. |
|
Компримирование газа производится в одну |
ступень. |
Диаметр |
коллектора для сбора газа между КС и ГП DK=1420 мм, падение давления не превышает 0,1 кгс/см2.
III в а р и а н т . Одна компрессорая станция на ПГСП с ком примированием газа в одну ступень. Температура газа на приеме КС составляет 10 °С.
IV в а р и а н т . Четыре компрессорные станции с компримирова
нием газа в две ступени: на |
КС-1, КС-2, КС-3 |
осуществляется |
|
сжатие газа в первой ступени, |
на КС-4 на ПГСП — сжатие |
газа |
|
во второй ступени. |
|
|
|
V в а р и а н т . Двенадцать компрессорных станций с комприми |
|||
рованием газа в две ступени: первая ступень на |
КС-1, |
КС-2, |
КС-3, КС-4, КС-5, КС-6, КС-7, КС-8, КС-9, КС-10 и КС-11; вто рая ступень на КС-12 на ПГСП. Сжатие в первой ступени осу ществляется с рп до 55 кгс/см2, во второй ступени с 55 до 75 кгс/см2.
Расчеты выполним для компрессоров двух типов: поршневых и винтовых. Мощность одного поршневого компрессора М0.п — = 1100 кВт; мощность одного газоперекачивающего агрегата с вин товыми компрессорами и приводом от авиационной газовой тур
бины НК-12МВ N0.в = 6300 |
кВт. Для расчета примем |
следующие |
|
технико-экономические данные: удельные |
капитальные |
вложения |
|
в ПДКС, оборудованную |
поршневыми |
компрессорами, Ку.п— |
|
= 400 руб/кВт, винтовыми |
компрессорами |
/Су.в= 100 руб/кВт; экс |
плуатационные расходы: Эу.в = 80 руб/кВт-год, |
5 У.В= 30 руб/кВтХ; |
Хгод. |
|
Число работающих на ПДКС определим по формуле |
|
Т = а (пч ‘), |
(116) |
69
где а = ап=17 в случае комплектования ПДКС поршневыми ком прессорами; а = ав= 11— при комплектовании ПДКС винтовыми компрессорами.
Мощность на сжатие газа в поршневых компрессорах рассчи тывается по формуле для адиабатического сжатия газа
|
|
k—\ |
|
|
|
Nа |
G k R T |
|
|
|
(117) |
(k — 1) 3600* 102т|мт]а |
|
|
|||
|
2(VMCp)t ш |
|
|
(118) |
|
|
|
2 ( V M C v ) . ’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь G — массовый |
расход |
газа в кг/ч; k — показатель |
адиа |
||
баты; г)м и т)а — механический |
к. п. д. привода и адиабатический |
||||
к. п. д. компрессора; V — объемное содержание |
компонента |
в сме |
|||
си в долях единицы; М — молекулярная масса |
компонента. |
|
|||
Принимая состав газа этого месторождения (в |
% объемы.): |
||||
СН4=98,8; С2Нв= 0,1; СзН8 = 0,01; С4Н 10=0,01; |
N2= l |
и С02 = 0,08, |
|||
получим /е= 1,31; г)м = 0,9; т)а= 0,95. |
|
|
|
Расход газа на собственные нужды КС определим по норма тивам: (7п= 0,32 м3,/л-с -ч; <7в= 0,615 м3/кВт -ч.
Мощность привода винтовых компресоров рассчитывается па
формуле |
|
|
|
NB= N,( 1+Р„), |
(119) |
||
где рп — коэффициент утечек |
через |
уплотнения валов |
является |
функцией многих переменных; |
для |
приближенных расчетов он |
принят постоянным рн=0,015; "Пм = 0,965; т)а= 0,84.
На каждой ступени сжатия резерв компрессоров принимается равным 20%.
Результаты расчетов изменения мощности, капитальных вложе ний, годовых эксплуатационных расходов, численности работаю щих по годам эксплуатации для III варианта приведены в табл. G
и для |
пятнадцатого |
года эксплуатации по всем вариантам — в |
таол. |
7. |
6 видно, что к пятнадцатому году эксплуата |
Из данных табл. |
ции число компрессорных агрегатов резко возрастает. Только в одном пятнадцатом году необходимо установить девять компрес соров.
В первые годы компрессорной эксплуатации мощность ком прессорных агрегатов большой единичной мощности используется неполностью. Для увеличения коэффициента использования мощ ности необходимо устанавливать на ПДКС агрегаты различной единичной мощности.
Расход газа Q для привода винтовых компрессоров с помощью авиационного двигателя НК-12МВ очень велик и в пятнадцатом
70