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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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