RU2319083C2 - Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development - Google Patents
Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development Download PDFInfo
- Publication number
- RU2319083C2 RU2319083C2 RU2006109197/03A RU2006109197A RU2319083C2 RU 2319083 C2 RU2319083 C2 RU 2319083C2 RU 2006109197/03 A RU2006109197/03 A RU 2006109197/03A RU 2006109197 A RU2006109197 A RU 2006109197A RU 2319083 C2 RU2319083 C2 RU 2319083C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- methane
- crystalline
- crystalline hydrates
- oil
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Группа изобретений относится к топливно-энергетическому комплексу и может быть использована преимущественно для переработки газа при разработке нефтегазовых месторождений и энергоснабжения различных потребителей топливом (газом).The group of inventions relates to the fuel and energy complex and can be used primarily for gas processing in the development of oil and gas fields and energy supply of various consumers with fuel (gas).
Известны способы переработки газа при разработке нефтегазовых месторождений, включающие переработку и очистки нефтяного и природного газа для трубопроводных транспортных систем для доставки нефти и сжатого (компримированного) газа потребителям (технологии КПГ) [1, 2].Known methods of gas processing in the development of oil and gas fields, including the processing and purification of oil and natural gas for pipeline transport systems for the delivery of oil and compressed (compressed) gas to consumers (CNG technology) [1, 2].
Однако существующие способы являются эффективными только при разработке крупных высокопродуктивных месторождений природного газа, находящихся в относительно доступных регионах (на суше или в прибрежных зонах континентального шельфа), а также при наличии сравнительно близко расположенных от газовых месторождений и магистральных трубопроводных транспортных систем и коридоров, емких рынков сбыта и конечных потребителей газового топлива. Известен способ переработки газа при разработке морских газовых месторождений, например Штокмановского газоконденсатного месторождения в Баренцевом море, включающий газодобывающий комплекс в море, морской подводный трубопровод для доставки газа с месторождения на сушу, мощный завод по сжижению природного газа (СПГ) с комплексом портовой инфраструктуры для перевалки сжиженного газа, а также автономные транспортные средства (танкеры-метановозы) для доставки сжиженного природного газа на специальные терминалы и заводы по приему СПГ и его регазификации, с целью последующей поставки природного газа потребителям преимущественно через существующие газотранспортные системы регионов потребителей газа [3] (прототип). Однако разработка газовых месторождений в сложных и труднодоступных условиях с применением технологий сжиженного природного газа (технологий СПГ) является весьма сложной и капиталоемкой, поскольку само сжижение, перевозки (транспорт), хранение и регазификация сжиженного природного газа требуют высоких энергетических затрат, наличия дорогостоящей производственной и транспортно-перевалочной инфраструктуры (заводы по сжижению газа, морские метановозы, глубоководные морские порты, терминалы по регазификации и т.п.).However, existing methods are effective only in the development of large, highly productive natural gas deposits located in relatively accessible regions (on land or in the coastal zones of the continental shelf), as well as in the presence of relatively close to gas fields and main pipeline transport systems and corridors, capacious markets sales and end users of gas fuel. There is a method of gas processing in the development of offshore gas fields, for example, the Shtokman gas condensate field in the Barents Sea, including a gas production complex in the sea, an offshore pipeline for delivering gas from the field to land, a powerful natural gas liquefaction (LNG) plant with a port infrastructure complex for transshipment liquefied gas, as well as autonomous vehicles (methane tankers) for the delivery of liquefied natural gas to special terminals and plants for receiving LNG and e gas regasification, with the aim of the subsequent supply of natural gas to consumers mainly through the existing gas transportation systems of the regions of gas consumers [3] (prototype). However, the development of gas fields in difficult and inaccessible conditions using liquefied natural gas technologies (LNG technologies) is very complicated and capital-intensive, since liquefaction, transportation (transportation), storage and regasification of liquefied natural gas require high energy costs, expensive production and transportation - transshipment infrastructure (gas liquefaction plants, marine methane carriers, deep sea ports, regasification terminals, etc.).
Существующие технологии переработки, транспорта (доставки) и использования компримированного и сжиженного газа (технологии КПГ и СПГ) являются сравнительно опасными и сопровождаются иногда крупными авариями, что зачастую сдерживает более широкое использование газообразного топлива (например, в автомобильном и других средствах транспорта).Existing technologies for processing, transporting (delivering) and using compressed and liquefied gas (CNG and LNG technologies) are relatively dangerous and are sometimes accompanied by major accidents, which often inhibits the wider use of gaseous fuels (for example, in automobile and other means of transportation).
Известные способы, основанные на технологиях КПГ и СПГ, не обеспечивают возможностей эффективного решения проблемы низконапорного газа, неизбежно возникающей на поздних стадиях отбора газа и эксплуатации газовых месторождений. При этом освоение и эффективная (то есть коммерчески выгодная) разработка малых газовых месторождений и вовсе не осуществимы, а сбор и использование попутного нефтяного газа (ПНГ) при разработке нефтяных месторождений зачастую оказывается экономически не выгодным.Known methods based on CNG and LNG technologies do not provide the ability to effectively solve the problem of low-pressure gas, which inevitably arises in the late stages of gas extraction and gas field exploitation. At the same time, the development and effective (that is, commercially viable) development of small gas fields is not at all feasible, and the collection and use of associated petroleum gas (APG) in the development of oil fields is often not economically viable.
Целью предлагаемых изобретений является повышение экономической эффективности и безопасности добычи и поставок газа потребителям при разработке нефтегазовых месторождений.The aim of the proposed invention is to increase the economic efficiency and safety of gas production and supply to consumers in the development of oil and gas fields.
Поставленная цель достигается тем, что в способе разработки нефтегазовых месторождений, включающем бурение нефтяных и(или) газовых скважин, отбор нефти и(или) газа из месторождения, а также поставку газа (топлива) потребителям, непосредственно на самом нефтегазовом месторождении или в другом удобном месте попутный нефтяной газ и(или) природный газ перерабатывают в водные клатраты (кристаллогидраты) метана или более тяжелых горючих газов метанового ряда, например пропанобутановой смеси, доставку и хранение кристаллогидратов горючего газа (топлива) осуществляют в автономных транспортных средствах и хранилищах при термобарических условиях расположенных слева и сверху от линий трехфазных моновариантных равновесии Р, Т-фазовой диаграммы состояний системы газ-вода, а разложение кристаллогидратов (регазификацию) осуществляют заблаговременно или же непосредственно в процессе использования топлива (энергоносителя - газа), причем синтез кристаллогидратов горючего газа осуществляют в обычной или в тяжелой воде - дейтерии, которые в процессе регазификации и отгрузки топлива потребителям регенерируют непосредственно на автономном транспортном средстве и используют для повторного синтеза кристаллогидратов горючих углеводородных газов и доставки топлива (газа) потребителям. Цель достигается также и тем, что комплекс оборудования, включающий сети (кусты) нефтегазодобывающих скважин, газопромысловое оборудование для добычи, сбора, первичной переработки и очистки попутного нефтяного газа и (или) природного газа, а также автономные транспортные средства для доставки газа потребителям, снабжен, по меньшей мере, одним синтезатором водных кристаллогидратов (клатратов) метана или других горючих газов метанового ряда (например, пропана, бутана или их смеси), установленным непосредственно на самом газовом месторождении или в другом более удобном месте, или же на каждом из автономных транспортных средств, обеспечивающих доставку газа потребителям, а автономные транспортные средства выполнены в виде морских судов и имеют в качестве транспортирующей среды (транспортного рабочего тела) обычную или тяжелую воду (дейтерий) и, по меньшей мере, по одной установке регазификации клатратных соединений горючих газов и регенерации на них транспортного рабочего тела (обычной или тяжелой воды), при этом на один из входов синтезатора кристаллогидратов, установленного в морозильной камере холодильной машины, подается горючий газ, а его другой вход соединен с емкостью обычной или тяжелой воды, к выходу синтезатора через термобарическое хранилище кристаллогидратов подключена установка регазификации клатратных соединений горючих газов, один из выходов которой через сборно-аккумулирующую емкость и установку регенерации транспортного рабочего тела (обычной или тяжелой воды), соединен с емкостью (резервуаром) воды на судне.This goal is achieved by the fact that in the method of developing oil and gas fields, including the drilling of oil and (or) gas wells, the selection of oil and (or) gas from the field, as well as the supply of gas (fuel) to consumers, directly at the oil and gas field or in another convenient associated petroleum gas and (or) natural gas are processed into aqueous clathrates (crystalline hydrates) of methane or heavier combustible gases of the methane series, for example propane-butane mixture, delivery and storage of crystalline hydrates of combustible gas a (fuel) is carried out in autonomous vehicles and storages under thermobaric conditions located to the left and top of the lines of three-phase monovariant equilibrium P, T-phase state diagrams of the gas-water system, and the decomposition of crystalline hydrates (regasification) is carried out in advance or directly in the process of using fuel (energy carrier - gas), and the synthesis of crystalline hydrates of combustible gas is carried out in ordinary or heavy water - deuterium, which in the process of regasification and shipment of fuel reclaimers can be regenerated directly on an autonomous vehicle and used for the repeated synthesis of crystalline hydrates of combustible hydrocarbon gases and the delivery of fuel (gas) to consumers. The goal is also achieved by the fact that the complex of equipment, including networks (bushes) of oil and gas producing wells, gas production equipment for production, collection, primary processing and purification of associated petroleum gas and (or) natural gas, as well as autonomous vehicles for delivering gas to consumers, is equipped with at least one synthesizer of aqueous crystalline hydrates (clathrates) of methane or other combustible gases of the methane series (for example, propane, butane or a mixture thereof) installed directly on the gas field itself or in another more convenient place, or on each of the autonomous vehicles that deliver gas to consumers, and the autonomous vehicles are made in the form of sea vessels and have ordinary or heavy water (deuterium) as the transport medium (transport medium) and at least one installation of regasification of clathrate compounds of combustible gases and regeneration of a transport working fluid (ordinary or heavy water) on them, while at one of the inputs of a crystalline hydrate synthesizer is installed In the freezer of the chiller, flammable gas is supplied, and its other inlet is connected to a tank of ordinary or heavy water, a regasification unit for clathrate compounds of flammable gases is connected to the output of the synthesizer through a thermobaric storage of crystalline hydrates, one of which exits through a collection-storage tank and a regeneration unit transport working fluid (ordinary or heavy water), connected to a vessel (reservoir) of water on the vessel.
Предлагаемые способ и комплекс оборудования поясняются иллюстрациями, представленными на фиг.1-4.The proposed method and equipment are illustrated by the illustrations presented in figures 1-4.
На фиг.1 изображена Р, Т-фазовая диаграмма состояний системы газ-вода, где показаны линии трехфазных моновариантных равновесий системы.Figure 1 shows the P, T-phase diagram of the state of the gas-water system, which shows the lines of three-phase monovariant equilibria of the system.
На фиг.2 приведена схема работы синтезатора кристаллогидратов горючих газов, где показаны: водяной цилиндр синтезатора с системой перфорирующих каналов (отверстий); полый винтовой (шнековый) ротор с системой перфорирующих отверстий (каналов) и морозильная камера холодильной машины.Figure 2 shows the operation diagram of a synthesizer of crystalline hydrates of combustible gases, which shows: a water cylinder of the synthesizer with a system of perforating channels (holes); a hollow screw (screw) rotor with a system of perforating holes (channels) and a freezer of the refrigeration machine.
На фиг.3 изображена схема морского кристаллотяжеловодного метановоза, где показаны: 1 - морское транспортное судно; 2 - емкость (резервуар) с транспортирующим рабочим телом (обычной или тяжелой водой); 3 - входная бортовая промежуточно-аккумулирующая емкость для природного газа; 4 - устройства очистки и предварительной переработки газа; 5 - нагнетательный газовый компрессор; 6 - водяной питающий насос; 7 - синтезатор клатратных соединений воды и горючего газа (синтезатор кристаллогидратов горючего газа); 8 - судовое термобарическое хранилище газа (кристаллогидратов газа); 9 - судовая установка по регазификации; 10 - сборно-аккумулирующая ванна отработанной воды (обычной или дейтерия); 11 - установка по регенерации отработанной воды; 12 - выходная промежуточно-аккумулирующая емкость газа.Figure 3 shows a diagram of a marine crystalline-heavy methane carrier, which shows: 1 - marine transport vessel; 2 - capacity (tank) with a transporting working fluid (ordinary or heavy water); 3 - input side intermediate storage tank for natural gas; 4 - devices for gas purification and preliminary processing; 5 - discharge gas compressor; 6 - water feed pump; 7 - a synthesizer of clathrate compounds of water and a combustible gas (a synthesizer of crystalline hydrates of a combustible gas); 8 - ship thermobaric storage of gas (crystalline gas hydrates); 9 - ship installation for regasification; 10 - storage tank of waste water (ordinary or deuterium); 11 - installation for the regeneration of waste water; 12 - output intermediate storage capacity of the gas.
На фиг.4 приведена схема отработки нефтегазового месторождения при индивидуальной схеме сбора попутного (нефтяного) и(или) природного газа с расположением на каждой скважине установок подготовки газа (УПГ) и размещением синтезатора кристаллогидратов газа на центральном сборном пункте (ЦСП), где изображены: 11-1n - нефтегазовые скважины; 21-2n - установки подготовки газа на скважинах УПГ; 31 - стандартное оборудование центрального сборного пункта ЦСП; 41 - синтезатор кристаллогидратов метана; 51 - водяная аккумулирующая емкость (водяной бак); 61 - упаковочная машина с накопительной емкостью (бункером) кристаллогидратных метановых (газовых) брикетов (пакетов); 71 - питающий водопровод.Figure 4 shows the scheme for the development of an oil and gas field with an individual scheme for collecting associated (oil) and (or) natural gas with the location of gas treatment units (UPG) at each well and the placement of a gas crystalline hydrate synthesizer at a central assembly point (DSP), which shows: 1 1 -1 n - oil and gas wells; 2 1 -2 n - gas treatment plants at the wells of the gas treatment plant; 3 1 - standard equipment of the central assembly point of TsSP; 4 1 - synthesizer of methane crystalline hydrates; 5 1 - water storage tank (water tank); 6 1 - a packaging machine with a storage capacity (hopper) of crystalline methane (gas) briquettes (packets); 7 1 - supply water.
Предлагаемый способ может быть реализован различными основными путями и осуществляется следующим образом.The proposed method can be implemented in various main ways and is carried out as follows.
Пример 1. Пусть требуется обеспечить разработку морского газового месторождения, удаленного на значительное расстояние от континентальной суши, от имеющихся магистральных трубопроводных систем и коридоров транспорта природного газа, а также от сформировавшихся платежеспособных рынков, регионов и центров потребления природного газа. Для этого в соответствии с уже имеющимися технологиями и способами на газовом месторождении создают морской газодобывающий комплекс путем бурения и обустройства на месторождении той или иной системы газодобывающих скважин и в установленном порядке ведут добычу (отбор) газа на месторождении (отбор газа из месторождения) с помощью морских платформ того или иного типа. На одной или нескольких газодобывающих платформах устанавливают синтезаторы кристаллогидратов метана, в которые подают под определенным давлением природный газ, поступающий из скважин морского газового месторождения, а также воду, как хозяйскую (резидентную) среду для упаковки в ней при замораживании (охлаждении) системы газ-вода молекул горючего газа (метана) для последующих транспортных перевозок и хранения газа (при необходимости).Example 1. Let it be required to ensure the development of an offshore gas field located at a considerable distance from continental land, from existing trunk pipelines and natural gas transport corridors, as well as from established solvent markets, regions and natural gas consumption centers. To do this, in accordance with existing technologies and methods, a marine gas production complex is created at a gas field by drilling and equipping one or another system of gas producing wells at the field and, in the established manner, produce (take) gas from the field (take gas from the field) using offshore platforms of one kind or another. Synthesizers of methane crystalline hydrates are installed on one or several gas production platforms, into which natural gas coming from the wells of an offshore gas field, as well as water, is used as a host (resident) medium for packaging in it during freezing (cooling) of the gas-water system molecules of combustible gas (methane) for subsequent transportation and storage of gas (if necessary).
Как следует из известной Р, Т-фазовой диаграммы состояний системы газ-вода (фиг.1), при термобарических условиях, лежащих выше и слева от линий трехфазных моновариантных равновесии, система газ-вода будет находиться в твердой фазе - в виде льда или снегообразной массы, в частности, в виде водной клатратной струкруры с упакованными («замороженными») в кристаллической решетке льда молекулами горючего газа - в виде так называемых кристаллогидратов газа (называемых также иногда просто гидратами). Схема синтеза (получения) кристаллогидратов метана приведена на фиг.2. Систему газ-жидкость (вода-метан) формируют путем подачи воды в цилиндр 1, имеющий систему перфорирующих отверстий (каналов), и нагнетания горючего газа метана во внутреннюю полость вращающегося внутри водяного цилиндра перфорированного винтового ротора (шнека) 2, которые помещены в морозильную камеру 3 холодильной машины. В результате этого водные клатраты природного газа (метана) в виде снегоподобной массы или же в виде кристаллического льда, образующиеся на внутренних стенках водяного цилиндра 1 и в зазорах между цилиндром и лопастями шнека 2, перемещаются вдоль цилиндра, подпрессовываются и выдаются из цилиндра для последующей подготовки к перевозкам (к транспорту), например для расфасовки в ту или иную упаковочную тару, брикетирование и т.п.As follows from the well-known P, T-phase state diagram of the gas-water system (Fig. 1), under thermobaric conditions lying above and to the left of the lines of three-phase monovariant equilibrium, the gas-water system will be in the solid phase - in the form of ice or snowy masses, in particular, in the form of an aqueous clathrate structure with molecules of combustible gas packed (“frozen”) in an ice crystal lattice - in the form of so-called crystalline gas hydrates (sometimes also called simply hydrates). The synthesis (preparation) scheme of methane crystalline hydrates is shown in Fig.2. The gas-liquid system (water-methane) is formed by supplying water to a
При этом давление, массовые расходы воды и природного газа, температуру в морозильной камере 3 холодильной машины, скорость вращения винтового ротора, размеры лопастей винтового ротора (шнека 2), диаметр и длину водяного цилиндра, а также другие конструктивные размеры синтезатора, выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась требуемая (заданная) интенсивность синтеза (производства) кристаллогидратов метана, находящихся в достаточно устойчивом термодинамическом состоянии.The pressure, the mass flow of water and natural gas, the temperature in the
Процесс синтеза и упаковки кристаллогидратов ведут непрерывно, а полученную таким образом продукцию, так называемый твердый природный газ (ТПГ), перегружают на любые морские транспортные средства типа сухогрузов, имеющие грузовые отсеки (трюмы), в которых поддерживают давление близкое к давлению окружающей среды и температуру несколько меньшую, нежели температура плавления льда, точнее температуры плавления каристаллогидратов метана. Поэтому доставка природного газа в твердом состоянии с помощью этих достаточно простых автономных транспортных средств может осуществляться практически в любых количествах и на любые расстояния.The process of synthesis and packing of crystalline hydrates is carried out continuously, and the products thus obtained, the so-called solid natural gas (TPG), are loaded onto any marine vehicles such as dry cargo vessels with cargo compartments (holds) in which they maintain pressure close to ambient pressure and temperature slightly lower than the melting point of ice, more precisely the melting point of methane crystalline hydrates. Therefore, the delivery of natural gas in the solid state using these fairly simple autonomous vehicles can be carried out in virtually any quantities and at any distance.
После доставки твердого природного газа к местам потребления (продажи) он с помощью обычных погрузочно-разгрузочных и доставочных средств перегружается и помещается в стационарные помещения (склады и хранилища), в которых также поддерживаются минимально необходимые термобарические условия (давление и температура), характерные для твердой фазы (льда) системы газ-вода. Как следует из фиг.1, эти минимальные условия состоят в поддержании внутри хранилища ТПГ температуры, достаточно близкой к температуре таяния льда, то есть не на много меньшей, чем нулевая по Цельсию температура окружающей среды. При соответствующей упаковке кристаллогидратов метана (метановых брикетов, в частности) эти условия транспортировки и хранения твердого природного газа могут быть еще более мягкими по сравнению с нормальными условиями окружающей среды и, следовательно, расходы на перевозки и хранение природного газа в твердом (замороженном) агрегатном состоянии могут быть еще более низкими. В дальнейшем при использования природного газа в качестве того иного топлива или для других целей твердый природный газ подвергают регазификации путем плавления кристаллогидратов метана и отделения газа от воды. Это может осуществляться за счет самопроизвольного выделения газа при плавлении льда или же с использованием тех или иных процедур интенсификации процесса разложения (плавления) кристаллогидратов, таких, например, как подогрев, снижение давления окружающего пространства, применение механического обезвоживания и т.п.After the delivery of solid natural gas to the places of consumption (sale), it is overloaded with the help of ordinary loading and unloading and delivery means and placed in stationary premises (warehouses and storages), which also support the minimum necessary thermobaric conditions (pressure and temperature), characteristic of solid phases (ice) of the gas-water system. As follows from figure 1, these minimum conditions are to maintain inside the TPG storage temperature close enough to the melting temperature of the ice, that is, not much lower than the ambient temperature of zero Celsius. With appropriate packaging of methane crystalline hydrates (methane briquettes, in particular), these conditions of transportation and storage of solid natural gas can be even milder than normal environmental conditions and, therefore, the cost of transporting and storing natural gas in a solid (frozen) state of aggregation may be even lower. Subsequently, when using natural gas as that other fuel or for other purposes, solid natural gas is subjected to regasification by melting methane crystalline hydrates and separating the gas from water. This can be done due to spontaneous gas evolution during ice melting or using certain procedures to intensify the decomposition (melting) process of crystalline hydrates, such as, for example, heating, reducing the pressure of the surrounding space, using mechanical dehydration, etc.
Получаемую при этом воду, которая использовалась в качестве хозяйской (резидентной) среды для синтеза (получения) гидратов и являлась своеобразной транспортной средой (транспортирующим рабочим телом) для перевозки и хранения природного газа, после регазификации ТПГ используют в тех или иных разумных целях.The water obtained in this case, which was used as a host (resident) medium for the synthesis (production) of hydrates and was a kind of transport medium (transporting working fluid) for transporting and storing natural gas, is used for some reasonable purposes after regasification of TPG.
Аналогичным путем (описанным выше) осуществляется реализация предлагаемого способа отработки газового месторождения и в том случае, когда производство (синтез) кристаллогидратов горючего газа целесообразней вести не на самом месторождении газа, а в другом более удобном стационарно расположенном месте, например на морском побережье при отработке морского (шельфового) месторождения газа. Доставку газа с месторождения на сушу при этом может осуществляться с помощью обычного подводного трубопровода.In a similar way (described above), the proposed method for developing a gas field is implemented even in the case when it is more expedient to produce (synthesis) crystalline hydrates of combustible gas not at the gas field itself, but in another more convenient stationary location, for example, on the sea coast (offshore) gas fields. Gas from the field to land can be delivered using a conventional subsea pipeline.
Пример 2. Эффективность предлагаемого способа разработки газовых месторождений во многом зависит от затрат, которые необходимы для доставки (транспорта) газа на переработку (пример 1), от энергетических затрат, необходимых в процессе синтеза (производства) кристаллогидратов метана или же других горючих газов метанового ряда, а также от издержек на последующих стадиях перевозок и хранения твердого природного газа (ТПГ). Затраты на доставку газа к месту переработки в твердое состояние будут минимальными в том случае, если такая переработка осуществляется максимально близко к самому месторождению. Соответственно, как было отмечено в примере 1, энергетические затраты на производство и доставку газа потребителям в твердом виде определяются необходимостью создания и поддержания требуемых термобарических условий для синтеза и устойчивого поддержания (сохранения) состояний системы газ-вода в твердом агрегатном состоянии, то есть в виде снегоподобной массы или кристаллического льда с упакованными («замороженными») в них молекулами горючего газа. При использовании обычной воды в качестве хозяйской (резидентной) среды для синтеза кристаллогидратов горючих газов, как это следует из фиг.1, при давлениях, относительно близких к нормальным условиям окружающей среды, такой температурой будет отрицательная (по Цельсию) температура, которая главным образом и определяет необходимые при этом энергетические затраты. Если же использовать в качестве хозяйской среды для клатратообразования (для синтеза кристаллогидратов) жидкость, температура замерзания которой является более высокой по сравнению с обычной водой, то эти энергетические затраты будут меньшими. Такой жидкостью, как известно, является тяжелая вода - дейтерий, имеющая температуру замерзания 3,8°С и плотность примерно 1,1 раза большую при атмосферном давлении, нежели плотность обычной воды при этих же условиях.Example 2. The effectiveness of the proposed method for the development of gas fields largely depends on the costs necessary for the delivery (transport) of gas for processing (example 1), on the energy costs necessary in the synthesis (production) of methane crystalline hydrates or other combustible gases of the methane series , as well as the costs of the subsequent stages of transportation and storage of solid natural gas (TPG). The costs of delivering gas to the solid processing site will be minimal if such processing is carried out as close as possible to the field itself. Accordingly, as was noted in Example 1, the energy costs of producing and delivering gas to consumers in solid form are determined by the need to create and maintain the required thermobaric conditions for the synthesis and stable maintenance (conservation) of the gas-water system in a solid state of aggregation, that is, in the form snow-like mass or crystalline ice with combustible gas molecules packed (“frozen”) in them. When using ordinary water as a host (resident) medium for the synthesis of crystalline hydrates of combustible gases, as follows from Fig. 1, at pressures relatively close to normal environmental conditions, this temperature will be a negative (Celsius) temperature, which is mainly determines the necessary energy costs. If, however, to use a liquid with a freezing temperature higher than ordinary water for clathrate formation (for the synthesis of crystalline hydrates), then these energy costs will be lower. This liquid, as you know, is heavy water - deuterium, having a freezing point of 3.8 ° C and a density of about 1.1 times higher at atmospheric pressure than the density of ordinary water under the same conditions.
С учетом всего изложенного предлагаемый способ отработки, например, морского нефтегазового месторождения реализуется следующим образом. Добыча нефти и(или) природного газа осуществляется обычным путем, а извлекаемый попутный нефтяной газ (смесь пропана и бутана) или природный газ (метан) подают на автономные транспортные средства, так называемые морские кристаллогидратные метановозы (фиг.3), с установленными на них средствами синтеза (производства) кристаллогидратов горючих газов, установками по регазификации гидратов, устройствами для хранения и регенерации непосредственно на транспортном средстве транспортирующего рабочего тела - воды (обычной или тяжелой), а также рядом вспомогательных устройств.Given the foregoing, the proposed method for developing, for example, an offshore oil and gas field is implemented as follows. The extraction of oil and (or) natural gas is carried out in the usual way, and the extracted associated petroleum gas (a mixture of propane and butane) or natural gas (methane) is supplied to autonomous vehicles, the so-called marine crystalline methane carriers (Fig. 3), with them installed means of synthesis (production) of crystalline hydrates of combustible gases, hydrate regasification units, devices for storage and regeneration directly on a vehicle of a transporting working fluid - water (ordinary or heavy), as well as a number Ohm assistive devices.
При этом на морском судне 1 устанавливают емкость (резервуар) с водой 2 (обычной или тяжелой), входную бортовую промежуточно-аккумулирующую емкость для природного газа (метана) или попутного нефтяного газа (пропанобутановой смеси) 3, куда нагнетают (подают) горючий газ из скважин через обычные устройства очистки и предварительной переработки газа 4. Из бортовой промежуточной емкости 3 горючий газ с помощью компрессора 5 и с помощью питающего насоса 6 воду из бортового резервуара 2 соответственно нагнетают (подают) в синтезатор кристаллогидратов газа 7. Водные кристаллогидраты из синтезатора 7 направляют далее в судовое термобарическое хранилище 8, в котором поддерживают температуру и давление сравнительно мягкие относительно нормальных условий окружающей среды, но достаточные для длительного хранения и перевозок горючих газов в твердом виде. Поскольку горючий газ при этом находится в клатратном состоянии, то его перевозки и длительное хранение (в случае необходимости) могут осуществляться при сравнительно невысоких затратах энергии и уровнях прочих издержек, необходимых для этого.At the same time, a vessel (tank) with water 2 (normal or heavy), an onboard intermediate storage tank for natural gas (methane) or associated petroleum gas (propane-butane mixture) 3 are installed on the
После доставки газа в район потребления или на региональный газовый рынок с помощью судовой установки регазификации 9, кристаллогидраты газа разлагаются. При этом воду (обычную или тяжелую), как транспортирующее рабочее тело, направляют (сбрасывают) из установки регазификации кристаллогидратов 9 в сборно-аккумулирующую ванну (емкость) 10, из которой «отработанную» воду в установке 11 регенерируют для хранения в емкости 2 и повторного ее использования после очередного прибытия автономного транспортного средства (кристаллогидратного метановоза) 1 на месторождение углеводородного топлива. Грузоподъемность метановозов 1 и другие их конструктивно-технические параметры выбирают исходя из минимизации стоимости самих этих транспортных средств, а также исходя из требований максимально возможного снижения затрат (издержек) на доставку топлива (газа) потребителям. Общее количество таких автономных транспортных средств, одновременно используемых в процессе отработки газового месторождения, выбирают таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая экономически оправданная или диктуемая какими-либо другими соображениями производственная мощность и интенсивность отработки газового месторождения.After the gas is delivered to the consumption area or to the regional gas market using the ship's regasification unit 9, crystalline gas hydrates decompose. In this case, water (normal or heavy), as a transporting working fluid, is directed (discharged) from a regasification unit of crystalline hydrates 9 into a collection-accumulating bath (tank) 10, from which the "spent" water in the
Пример 3. Пусть требуется обеспечить продление срока коммерчески выгодной эксплуатации газового месторождения, разрабатывавшегося по схеме индивидуального сбора газа и вступившего уже в позднюю стадию отработки, когда давление газа поступающего из скважин снизилось до уровня, при котором сбор и последующая закачка газа в магистральные газопроводы становятся невыгодными. Для этого низконапорный газ из газовых скважин 11-1n (фиг.4) через имеющиеся установки подготовки газа (УПГ) 21-2n, как и ранее подают на центральный сборный пункт (ЦСП) 31, на котором устанавливают, по меньшей мере, один синтезатор кристаллогидратов метана 41, водяную аккумулирующую емкость 51 (водяной бак), а также упаковочную машину с накопительной емкостью (бункером) 61 кристаллогидратных газовых брикетов (пакетов), а к водяному баку 51 подводят питающий водопровод 71. По мере добычи низконапорный газ с помощью синтезатора 41 перерабатывают на ЦСП в твердое состояние и упаковывают в ту или иную упаковку (тару). После накопления определенного количества твердого газа на ЦСП с помощью достаточно простых автономных транспортных средств (рефрежираторов-газовозов) кристаллогидраты горючего газа перевозят, например, по автомобильным или железным дорогам, к месту потребления - продажи.Example 3. Let it be required to ensure the extension of the period of commercially profitable exploitation of a gas field, developed according to the scheme for individual gas collection and which has already entered the late stage of production, when the gas pressure from the wells has decreased to a level at which gas collection and subsequent injection into gas pipelines become unprofitable . To do this, low-pressure gas from gas wells 1 1 -1 n (Fig. 4) through existing gas treatment plants (gas treatment plants) 2 1 -2 n , as before, is supplied to the central collection point (CSP) 3 1 , where it is installed, according at least one synthesizer crystalline methane April 1, a water storage tank 1 May (water tank) and a packaging machine with a storage tank (a hopper) 1 June crystal hydrate gas briquettes (blocks), and to the water tank 1 May fed feed water July 1 . As production of low-pressure gas using a synthesizer 4 1 processed on the DSP in a solid state and packaged in one or another package (container). After the accumulation of a certain amount of solid gas at the DSP using fairly simple autonomous vehicles (refrigerated gas carriers), crystalline hydrates of combustible gas are transported, for example, by road or rail, to the place of consumption - sale.
Пример 4. Предлагаемый способ отработки нефтегазовых месторождений позволяет повысить эффективность сбора и использования попутного нефтяного газа (ПНГ), состоящего в основном из смеси тяжелых углеводородных газов пропана и бутана, и обладающих, как известно, повышенной способностью образовывать клатратные соединения. Для этого непосредственно на нефтепромыслах устанавливают синтезаторы кристаллогидратов пропанобутановой смеси и одновременно с добычей нефти ведут производство пропанобутановых кристаллогидратов, например по схеме, описанной в примере 3 (фиг.4), которые тем или иным образом доставляют к местам продажи и потребления пропанобутанового топлива.Example 4. The proposed method for developing oil and gas fields can improve the efficiency of the collection and use of associated petroleum gas (APG), which consists mainly of a mixture of heavy hydrocarbon gases propane and butane, and which, as is known, have an increased ability to form clathrate compounds. For this, synthesizers of crystalline hydrates of the propane-butane mixture are installed directly at the oil fields and simultaneously with the production of oil, they produce propane-butane crystalline hydrates, for example, according to the scheme described in Example 3 (Fig. 4), which in one way or another deliver to the points of sale and consumption of propane-butane fuel.
Учитывая относительно низкие капитальные затраты, необходимые для производства кристаллогидратов горючих газов, предлагаемый способ отработки нефтегазовых месторождений позволяет вовлечь в экономически оправданную эксплуатацию, например, по схемам описанным примерах 1 и 2, ряд малых нефтегазовых месторождений, отработка которых с помощью известных технологий и средств является коммерчески не оправданной.Given the relatively low capital costs necessary for the production of crystalline hydrates of combustible gases, the proposed method for developing oil and gas fields allows us to engage in economically viable operation, for example, according to the schemes described in examples 1 and 2, a number of small oil and gas fields, the development of which using commercial technologies and tools is commercially not justified.
Предлагаемый комплекс оборудования для разработки нефтегазовых месторождений включает в себя (фиг.3, 4) нефтегазовые скважины 11-1n с установками подготовки газа на скважинах (УПГ) 21-2n, которые внутрипромысловыми трубопроводами соединены с центральным сборным пунктом (ЦСП) 31, имеющим стандартное оборудование для предварительной переработки газа. На центральном сборном пункте 31 установлен синтезатор кристаллогидратов метана и(или) пропанобутановой смеси 41, водяная аккумулирующая емкость (водяной бак) 51, упаковочная машина с накопительной емкостью (бункером) кристаллогидратных метановых (газовых) брикетов (пакетов) 61 и питающий водопровод 71. Синтезатор кристаллогидратов горючего газ 41 подключен к стандартному газоперерабатывающему оборудованию центрального пункта сбора 31 а также к водяному баку 51 с питающим водопроводом 71. Упаковочная машина с накопительной емкостью (бункером) кристаллогидратных метановых (газовых) брикетов (пакетов) 61 установлена на выходе синтезатора 41.The proposed set of equipment for the development of oil and gas fields includes (Figs. 3, 4) oil and gas wells 1 1 -1 n with gas treatment units at the wells (gas treatment plants) 2 1 -2 n , which are connected via a field pipeline to a central assembly point (CSP) 3 1 with standard gas pre-treatment equipment. At the central assembly point 3 1, a synthesizer of methane crystalline hydrates and (or) propane-butane mixture 4 1 , a water storage tank (water tank) 5 1 , a packaging machine with a storage tank (hopper) of crystalline methane (gas) briquettes (packages) 6 1, and a feed water supply 7 1 . A synthesizer of crystalline hydrates of combustible gas 4 1 is connected to standard gas processing equipment of the
Предлагаемый комплекс оборудования имеет также морские транспортные суда 1 (автономные транспортные средства - обычные или тяжеловодные кристаллогидратные метановозы) (фиг.3) с установленными на них емкостями (резервуарами) для обычной или тяжелой воды 2, входными бортовыми промежуточно-аккумулирующими емкостями для природного газа 3, устройствами очистки и предварительной переработки газа 4, нагнетательными газовыми компрессорами 5, водяными питающими насосами 6, синтезаторами обычных или тяжеловодных кристаллов газа (синтезаторами кристаллогидратов) 7, судовыми термобарическими хранилищами газа (кристаллогидратов газа) 8, судовыми установками по регазификации 9, сборно-аккумулирующими ваннами отработанной воды 10, установками регенерации обычной или тяжелой воды 11, а также выходными промежуточно-аккумулирующими емкостями газа 12.The proposed set of equipment also has sea transport vessels 1 (autonomous vehicles - conventional or heavy water crystalline hydrate methane carriers) (Fig. 3) with tanks (tanks) for ordinary or heavy water 2 installed on them, input side storage tanks for
К входным бортовым емкостям 3 через устройства предварительной подготовки (очистки) газа 4 и нагнетательный компрессор 5 подключен один из входов синтезатора 7, а другой вход синтезатора кристаллогидратов 7 через питающий насос 6 соединен с резервуаром обычной или тяжелой воды 2. При этом на выходе синтезатора 7 установлено судовое термобарическое хранилище 8 для складирования и хранения твердого природного газа (кристаллогидратов) при перевозках. На судне 1 имеется также установка по регазификации кристаллогидратов 9, соединенная одним из своих выходов со сборно-аккумулирующей ванной для отработанной воды 10, к которой подключены последовательно установка по регенерации воды 11 и емкость (резервуар) для хранения обычной или тяжелой воды 2. Ко второму выходу (газовому выходу) установки регазификации кристаллогидратов 9 подсоединена выходная промежуточно-аккумулирующая емкость газа 12.One of the inputs of the synthesizer 7 is connected to the
Работа предлагаемого комплекса оборудования для разработки нефтегазовых месторождений, реализующего описанный способ, детально рассмотрена выше (примеры 1-4) и дополнительных пояснений не требует.The work of the proposed complex of equipment for the development of oil and gas fields that implements the described method is described in detail above (examples 1-4) and does not require additional explanations.
В целом наряду с повышением экономической эффективности предлагаемые способ отработки нефтегазовых месторождений и комплекс оборудования для его осуществления обеспечивают также повышение безопасности всей технологической цепи по производству и доставке углеводородных горючих газов потребителям, поскольку доставка и хранение горючих газов в твердом виде (в кристаллогидратном состоянии) не требуют принятия сколько ни будь жестких мероприятий по сохранению существующих (обычных) норм и правил добычи, транспортировки, хранения и использования газового топлива.In general, along with increasing economic efficiency, the proposed method for developing oil and gas fields and a set of equipment for its implementation also provide increased safety of the entire technological chain for the production and delivery of hydrocarbon combustible gases to consumers, since the delivery and storage of combustible gases in solid form (in a crystalline hydrated state) do not require adoption of strict measures to preserve existing (ordinary) norms and rules of extraction, transportation, storage and use lzovaniya gaseous fuel.
Кроме того, предлагаемый способ отработки нефтегазовых месторождений позволяет решать и такую важнейшую практическую задачу, как продление срока эксплуатации газодобывающих скважин и месторождения в целом на поздних стадиях эксплуатации, когда сбор и закачка низконапорного газа в магистральные трубопроводы становятся невыгодными. Для этого предлагаемый способ осуществляют одним из путей, описанных выше (примеры 1-4). Низконапорный газ отбирают из месторождения, перерабатывают его в кристаллогидратное состояние и ведут доставку газа в твердом состоянии потребителям до тех пор, пока издержки дальнейшей эксплуатации месторождения не перестанут быть приемлемыми.In addition, the proposed method for developing oil and gas fields allows us to solve such an important practical task as extending the life of gas producing wells and the field as a whole in the late stages of operation, when the collection and injection of low-pressure gas into main pipelines becomes unprofitable. To do this, the proposed method is carried out in one of the ways described above (examples 1-4). Low-pressure gas is taken from the field, processed into a crystalline-hydrated state, and gas is delivered in solid state to consumers until the costs of further exploitation of the field cease to be acceptable.
ЛитератураLiterature
1. Коршак А.А. и др. Основы нефтегазового дела, Издательство «Дизайн ПолиграфСервис», Уфа, 2002, 543 с.1. Korshak A.A. et al. Fundamentals of Oil and Gas Business, Design PolygraphService Publishing House, Ufa, 2002, 543 pp.
2. Природный газ. Коллектив авторов под руководством д-ра техн. Наук М.М.Пенькова и канд. Техн. Наук С.Ю.Пирогова. Изд-во «Профессионал», С-Пб., 2006, 1000 с.2. Natural gas. A team of authors led by Dr. Tech. Science M.M. Penkova and Ph.D. Tech. Science S.Yu. Pirogov. Publishing House "Professional", St. Petersburg., 2006, 1000 p.
3. Территория СПГ: вступление России. Национальный отраслевой журнал «Нефтегазовая вертикаль», 18/05, с.60-62 (прототип).3. LNG territory: Russia's entry. National industry magazine "Oil and Gas Vertical", 18/05, p.60-62 (prototype).
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109197/03A RU2319083C2 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006109197/03A RU2319083C2 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006109197A RU2006109197A (en) | 2007-09-27 |
RU2319083C2 true RU2319083C2 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=38953845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006109197/03A RU2319083C2 (en) | 2006-03-23 | 2006-03-23 | Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2319083C2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2443851C1 (en) * | 2010-06-15 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" | Outfit of equipment for development of gas deposits |
RU2472923C2 (en) * | 2011-02-24 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ) | Associated oil gas utilisation and use system |
RU2502862C2 (en) * | 2008-08-25 | 2013-12-27 | ШЕВРОН Ю. Эс. Эй. ИНК. | Method for combined production and processing of hydrocarbons from natural gas hydrate manifolds and common hydrocarbon manifolds (versions), and system for its implementation |
RU2579061C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ) | Method for mine production-wells of hard (bituminous) oil and system of equipment therefor |
RU2657910C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань") | Method of production, collection, preparation and transportation of low-pressure gas-liquid mixture at the development of gas-condensate deposit |
RU2680154C1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-02-18 | Публичное акционерное общество "ОНХП" | Method of utilization of associated gas |
-
2006
- 2006-03-23 RU RU2006109197/03A patent/RU2319083C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Ж. «Нефтегазовая вертикаль», N 18, Москва, 2005, с.60-62. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2502862C2 (en) * | 2008-08-25 | 2013-12-27 | ШЕВРОН Ю. Эс. Эй. ИНК. | Method for combined production and processing of hydrocarbons from natural gas hydrate manifolds and common hydrocarbon manifolds (versions), and system for its implementation |
RU2443851C1 (en) * | 2010-06-15 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" | Outfit of equipment for development of gas deposits |
RU2472923C2 (en) * | 2011-02-24 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ) | Associated oil gas utilisation and use system |
RU2579061C1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный университет управления" (ГУУ) | Method for mine production-wells of hard (bituminous) oil and system of equipment therefor |
RU2657910C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-06-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Астрахань" (ООО "Газпром добыча Астрахань") | Method of production, collection, preparation and transportation of low-pressure gas-liquid mixture at the development of gas-condensate deposit |
RU2680154C1 (en) * | 2017-10-30 | 2019-02-18 | Публичное акционерное общество "ОНХП" | Method of utilization of associated gas |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006109197A (en) | 2007-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Aspelund et al. | Ship transport of CO2: Technical solutions and analysis of costs, energy utilization, exergy efficiency and CO2 emissions | |
Gudmundsson et al. | Transport or natural gas as frozen hydrate | |
RU2319083C2 (en) | Method and equipment system for gas processing during oil-and-gas field development | |
MXPA06002480A (en) | Reception, processing, handling and distribution of hydrocarbons and other fluids. | |
US8342246B2 (en) | Fracturing systems and methods utilyzing metacritical phase natural gas | |
JP6836519B2 (en) | Transport of natural gas by solution in liquid hydrocarbons at ambient temperature | |
CN101506466A (en) | System, vessel and method for production of oil and heavier gas fractions from a reservoir below the seabed | |
KR20160058882A (en) | Expandable LNG processing plant | |
KR20120014575A (en) | Method of producing a combined gaseous hydrocarbon component stream and liquid hydrocarbon component streams, and an apparatus therefor | |
AU2002231519B8 (en) | Method and substance for refrigerated natural gas transport | |
Dawe | Hydrate technology for transporting natural gas | |
CN204739842U (en) | Preliminary treatment of FLNG oil gas and liquefying plant | |
KR20150041820A (en) | Gas Liquefaction System And Method | |
Bunnag et al. | FLNG development: strategic approaches to new growth challenges | |
Haugen et al. | Options for transporting CO2 from coal fired power plants Case Denmark | |
WO2001038781A1 (en) | Hydrate storage and transportation | |
JP2003343798A (en) | Storage method, transport method, and transport system for natural gas | |
JPH10299994A (en) | Mass transport method for gas | |
Javanmardi et al. | Natural gas transportation, NGH or LNG | |
US20230086982A1 (en) | Method and system for compressing gas | |
KR102175560B1 (en) | gas treatment system and offshore plant having the same | |
KR102132073B1 (en) | gas treatment system and offshore plant having the same | |
KR102144193B1 (en) | gas treatment system and offshore plant having the same | |
RU2198285C2 (en) | Method of recovery and transportation of natural gas from flowers and bees gas and gas-hydrate offshore fields | |
KR102074084B1 (en) | gas treatment system and offshore plant having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130324 |