Реферат Добыча газа
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФФЕЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНАВЕРСИТЕТ»
НЕФТЕГАЗОВЫЙ КОЛЛЕДЖ
ДОБЫЧА ГАЗА С СОДЕРЖАНИЕМ СЕРОВОДОРОДА
КУРСОВАЯ
Профессия: НРт
Руководитель:
Автор работы:
Рецензент:
Тюмень-2009
Содержание
Введение…………………………………………………3-4
Химические свойства природных газов………………..5
Геолого-физическая характеристика
месторождений природных газов……………………....6
Применение……………………………………………...7
Экология…………………………………………………8
Подземное хранение…………………………………..9-10
Добыча и транспортировка……………………………..11
Подготовка природного газа к транспортировке……...12
Транспортировка природного газа……………………..13
Очистка газов от сероводорода………………………14-18
Заключение………………………………………………19
Список используемой литературы……………………..20
Введение
Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.
Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. В стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии.
Газовая промышленность – одна из основных отраслей народного хозяйства России, определяющих высокие темпы его развития, что обусловлено быстрым ростом потребления энергетических ресурсов, в которых одно из ведущих мест занимает природный газ.
Ускоренное развитие добычи природного газа в стране стало возможным благодаря открытию крупных газоносных районов.
Таким образом, достаточные запасы газа и большие экономические преимущества его использования в народном хозяйстве создали прочную основу для ускорения развития газовой промышленности.
Использование природного газа в народном хозяйстве осуществляется по следующим основным направлениям:
-технологическое использование газа, при котором энергия его при сжигании непосредственно передается нагреваемому объекту или продукту;
-энергетическое использование газа как котельного топлива;
-переработка газа с целью производства серы, метанола, ацетилена, аммиака и др.
На территории севера Тюменской области открыты уникальные газовые месторождения, такие как Уренгойское, Заполярное, Медвежье и др.
Теория и практика добычи газа в нашей стране получило серьезное развитие за последние годы.
Добыча природного газа осуществляется через скважины, пробуренные в земной поверхности из газовых залежей. Под слоем газонепроницаемых пород газ находится в газоносных пластах, представляющих собой слои пористых пород (песчаники, пористые известняки).
Из скважины газ поступает в сепараторы, где происходит первичная очистка газа от механических примесей. Затем газ осушается, очищается от сероводорода, диоксида углерода, одорируется (газу придается специфический запах с помощью этилмеркаптана - C2H5SH) и еще раз очищается от механических примесей. Затем, если газ имеет достаточное давление он подается в магистральные газопроводы, выполненные из труб диаметром до 1420 мм. Для поддержания давления газа в газопроводе через каждые 150 км строятся промежуточные компрессорные станции.
У потребителей газа (городов) строят головные газораспределительные станции. В них давление газа снижается от давления в магистральном газопроводе до давления, принятого в верхней ступени давления городского газопровода.
Химические свойства природных газов
Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:
-этан (C2H6),
-пропан (C3H8),
-бутан (C4H10),
а также другие неуглеводородные вещества:
-водород (H2),
-сероводород (H2S),
-диоксид углерода (СО2),
-азот (N2),
-гелий (Не).
Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах. Чаще всего в качестве применяется этилмеркаптан.
Сероводород является высокотоксичным корродирующим компонентом природных газов. Предполагают, что сероводород и углекислый газ в пластах образуется по схеме:
2
С
+
Ме
S
где С - органическое соединение; Ме – металл.
Содержание сероводорода в газах иногда достигает десятком процентов по объему. Так, в газовом месторождении Лак (Франция) содержится сероводорода 15,5%. Месторождение Эмори (Техас) содержит 42,4% сероводорода. При переработке этого газа добывается около 40 тон серы на каждые 100 тыс.
Геолого-физическая характеристика месторождений природных газов
- Условие залегания газа в земной коре. Классификация газовых залежей.
Природные газы в земной коре приурочены, как правило, к осадочным отложениям и скапливаются в породах-коллекторах, т.е. в пористых и проницаемых породах, способных содержать и отдавать эти флюиды при их разработке.
Важнейшими параметрами пород-коллекторов является их пористость, проницаемость и насыщенность флюидами. Эти параметры зависят от гранулометрического состава и удельной поверхности, а также от механических и термических свойств горных пород.
Массивные залежи образуются в коллекторах большой мощности (иногда различного возраста и состава) и подстилаются подошвенными водами.
- Давление и температура в газовых месторождениях.
Давление, под которым находятся природные газы в газовых залежах, называется пластовым. Пластовое давление создается напором краевых или подошвенных вод и давлением вышележащих горных пород.
Применение
Природный газ широко применяется в качестве горючего в жилых частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; как топливо для машин, котельных, ТЭЦ и др. Сейчас он используется в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы).
Природный газ, получаемый с промыслов, содержит посторонние примеси: твердые частицы (песок и окалину), конденсат тяжелых углеводородов, водяные пары и часто сероводород и углекислый газ. Присутствие твердых частиц в газе приводит к быстрому износу соприкасающихся с газом деталей компрессоров. Твердые частицы засоряют и портят арматуру газопровода и контрольно-измерительные приборы; скапливаясь на отдельных участках газопровода, они сужают его поперечное сечение.
Жидкие частицы, оседая в пониженных участках трубопровода, также вызывают уменьшение площади его поперечного сечения. Они, кроме того, оказывают корродирующее действие на трубопровод, арматуру и приборы.
Сероводород — весьма вредная примесь. В количествах, больших 0,01 мг на 1л воздуха рабочей зоны, он ядовит. При промышленном использовании газа содержащийся в нем сероводород отрицательно сказывается на качестве выпускаемой продукции. В присутствии влаги сероводород вызывает сильную коррозию металлов.
Экология
В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом минерального топлива. При сгорании его образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к заметному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является, как и метан, парниковым газом. Большинство ученых именно это обстоятельство считают причиной наблюдающегося в настоящее время потепления климата. В связи с этим в 1997 г. был подписан Киотский протокол по ограничению парникового эффекта.
Подземное хранение
Месторождение природного газа не всегда находятся около населенных и промышленных центров, поэтому часто газ приходится подавать потребителю на значительных расстояниях.
Сейчас более 80% добываемого в нашей стране газа транспортируется по мощным магистральным газопроводом, протяженностью в сотни и даже тысячи километров. Такие системы надо эксплуатировать с полной нагрузкой. В противном случае себестоимость перекачки газа заметно возрастет. Потребление же газа отличается значительной неравномерностью. Неравномерность потребления газа для крупных городов исчисляется сотнями миллионов и даже миллиардами кубометров. Соответствующий объем должны иметь и «аккумуляторы» газа.
Сезонные колебания спроса на газ покрываются применением специальных хранилищ, создаваемых вблизи от потребителей на базе истощенных газовых пластов.
Подземные хранилища газа менее опасны, чем наземные, а стоимость из намного ниже.
Там, где нет пористых пластов пригодных для газохранилищ, но есть достаточно мощные и однородные отложения соли, газ можно хранить в полостях, вымываемых в этой формации. В таких емкостях удобно хранить жидкие углеводороды – пропан, бутан, ацетилен и др.
Подземные хранилища газа в пористой среде представляют собой искусственную газовую залежь, эксплуатируемую циклически ( основные показатели ее работы, изменяются в течении года, остаются постоянными в средних значениях на протяжении ряда лет).
В это определение не входит период создания хранилища, который продолжается, как правило, несколько лет. Одно из существенных отличий хранилища от залежи состоит в том, что в хранилище газодинамические процессы протекают значительно быстрее и носят ярко выраженный нестационарный характер.
В хранилище различают обычно максимально допустимое, максимальное, минимальное и среднее давление. Максимально доступное давление – это наибольшее давление в хранилище, которое можно допустить, исходя из условия сохранения герметичности покрышки. Чем выше давление в хранилище, тем больше газа может в нем поместиться. Но повышать давление беспредельно нельзя.
Добыча и транспортировка
Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам.
Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.
Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.
В 2005 году в России объём добычи природного газа составил 548 млрд м³. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд м³ через 220 региональных газораспределительных организаций. На территории России расположено 24 хранилища природного газа. Протяжённость магистральных газопроводов России составляет 155 тыс. км.
Подготовка природного газа к транспортировке
Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, ТЭЦ, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.
Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой производится очистка и осушка газа. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении.
Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу. Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении.
Транспортировка природного газа
В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атмосфер движется по трубам диаметром до 1,4 метра. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостояще, но тем не менее — это наиболее дешёвый способ транспортировки газа и нефти.
Кроме трубопроводного транспорта используют специальные танкеры — газовозы. Это специальные корабли, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии при определённых термобарических условиях. Таким образом для транспортировки газа этим способом необходимо протянуть газопровод до берега моря, построить на берегу сжижающий газ завод, порт для танкеров, и сами танкеры. Такой вид транспорта считается экономически обоснованным при отдалённости потребителя сжиженного газа более 3000 км.
В 2004 международные поставки газа по трубопроводам составили 502 млрд м³, сжиженного газа — 178 млрд м³.
Также есть и другие проекты транспортировки газа, например, с помощью дирижаблей или в газогидратном состоянии, но эти проекты не нашли широкого применения в силу различных причин.
Очистка газов от сероводорода
Газы, содержащие сероводород, настолько коррозионно-активны, что оборудование и трубопроводы из обычных материалов очень быстро выходят из строя. Компания SUMITOMO стала первопроходцем в области разработки новых материалов, способных выдерживать такую среду. В докладе представителя компании было рассказано об опыте создания нефтегазопромысловых труб для работы в кислых и коррозийных средах.
При обнаружении в устьевой арматуре утечки нефти, газа, содержащих сероводород, скважину необходимо немедленно закрыть с помощью соответствующей задвижки или приустьевого клапана-отсекателя с пульта управления. При обнаружении утечки сероводорода из выкидной линии скважины необходимо закрыть с пульта управления задвижку на выкидной линии, а также входную задвижку на замерном устройстве. Об этих случаях необходимо оперативно сообщить руководителю объекта и работникам противофонтанной службы. При содержании сероводорода в газе более 8% должна быть смонтирована специальная факельная система.
Сероводород в большинстве случаев является ядом для катализаторов и живых организмов. Тщательная очистка газов от сероводорода необходима в производстве синтетического аммиака, син-тетических спиртов, при гидрогенизации жиров, в производстве газов бытового и, применяемого в металлургической промышленности и т. д.
Современные методы очистки промышленных газов от сероводорода подразделяются, в соответствии с агрегатным состоянием поглотителя, на сухие и мокрые способы. В качестве сухих поглотителей в промышленности широкое распространение получили гидрат окиси железа и активированный уголь, а в отдельных случаях марганцевые руды.
Мокрые способы очистки газов от сероводорода (
Очистка газа от сероводорода гидратом окиси железа. Сущность этого метода заключается в том, что газ пропускают через твердую сыпучую массу, содержащую Fе
Одновременно в газ подается небольшое количество воздуха с тем, чтобы содержание кислорода в нем не превышало 1%, который окисляет серу, содержащуюся в
Очистка газа от сероводорода активированным углем состоит в том, что газ пропускается через слои активированного угля с добавкой к газу кислорода и некоторого количества аммиака, служащего катализатором. При этом на поверхности угля протекает реакция между сероводородом и кислородом с образованием элементарной серы
2
ккал
.
Степень очистки газа достигает 85—90%, что удовлетворяет требованиям последующих технологических стадий переработки газа.
Мокрая очистка газа от сероводорода. В процессе мокрой очистки газ промывается соответствующим поглотителем, абсорбирующим сероводород. В дальнейшем поглотитель подвергается регенерации с выделением элементарной серы или сероводорода. В зависимости от типа применяемых поглотителей различают следующие методы мокрой очистки: ------
-железощелочной;
-мышьяковощелочной;
-никелевый;
-железоцианидный;
-этаноламиновый и ряд других.
Мышьяковощелочной метод очистки газа от сероводорода применяется в двух вариантах:
мышьяковосодовом и мышьяково-аммиачном
Технологические схемы и аппаратура мышьяковосодового и мышьяковоаммиачного способов одинаковы, поэтому одна и та же установка может работать без существенных изменений как по одному, так и по другому способу.
Железоцианидные способы основаны на окислении
Никелевый способ по технологической схеме и устройству аппаратуры близок к железощелочным методам. В качестве поглотителя применяется 2%-ный раствор кальцинированной соды с добавкой NiS
Никелевый способ применим для очистки газов не содержащих HCN (нефтяные, генераторные и водяные газы), с которой NiS
Круговые способы очистки газа от
Щелочные (карбонатные способы). Этот метод нашел применение в ряде стран ввиду сравнительной дешевизны процесса и низкой стоимости получаемой серы.
При регенерации сероводород выделяется в виде концентрированного газа.
Этот концентрированный газ можно использовать для получения серной кислоты путем сжигания сероводорода. Возможно также использование его для получения элементарной серы путем каталитического окисления. Поглотителем служат разбавленные водные растворы
Усовершенствованием процесса явился вакуум-содовый метод с терморегенерацией поглотительного раствора. В последнее время применяется вакуум-поташный метод, технологическая схема которого и аппаратурное оформление аналогичны вакуум-содовому.
По степени очистки газа и простоте лучшим является этаноламиновый способ, при котором достижима очистка газа до следов сероводорода. В условиях атмосферного давления мышьяково-содовый способ (2 ступенчатый) обеспечивает степень очистки газа от
Интенсификация очистки коксового газа от сероводорода мышьяково-содовым раствором в ротационных аппаратах. С целью интенсификации процессов абсорбции сероводорода и регенерации мышьяково-содового раствора эти процессы исследовались в горизонтальных механических абсорберах с большим числом оборотов. Опыты проводились на установке с использованием промышленного коксового газа, предназначенного для синтеза аммиака.
Горизонтальный механический абсорбер (рис. 1) имел осевой вал с закрепленными на нем 4 дисками с 12 отогнутыми лопатками на каждом диске.
Вал абсорбера непосредственно соединен с валом мотора, число оборотов которого регулировалось с помощью реостата.
Конструкция дисков играет важную роль в создании оптимального гидродинамического режима. Лучшими оказались диски с лопатками, развернутыми навстречу друг другу;
Диски перфорированы отверстиями диаметром 8 мм; общая площадь отверстий
15—18% ко всей площади диска.
Из сопоставления производительности реакционных объемов насадочных башен и ротационных аппаратов при равных условиях можно заключить, что при очистке газов от
Очистка коксового газа от сероводорода раствором соды в равнопроточных полых башнях. Исследования очистки коксового газа от сероводорода раствором соды проведены на установке, смонтированной на Днепродзержинском металлургическом заводе (рис. 18). Коксовый газ, очищенный от сероводорода, предназначался для обогрева безокислительной опытной методической печи 17.
Установка обеспечила длительную и непрерывную очистку газа от сероводорода.
Основным аппаратом установки является полая равнопроточная распылительная башня 9 с объемным центробежным распылителем, приводимым во вращение электродвигателем 12.
Заключение
Список используемой литературы
