Дипломная (вкр): Проектирование установки подготовки газа на месторождении Петропавловское

Проектирование установки подготовки газа на месторождении Петропавловское

Введение

В Анивском районе Сахалинской области, в рамках проекта «Освоение газовых месторождений Анивского района», планируется разработка и освоение месторождения Петропавловское. По результатам работ, проведенных на Петропавловской площади, прогноз газоносности свидетельствует о стабильности газопродуктивности. Ожидаемый дебит газа по Петропаловской площади планируется на уровне скважины 2 Благовещенская (45 - 50 тыс. м3 в сутки) как наиболее подходящей по геологическому строению и ожидаемой характеристике коллекторов. Предполагается, что на первом этапе реализации проекта разработки Петропавловской площади, поставки газа потребителям будут осуществляться посредством врезки в магистральный газопровод и продолжатся до момента постройки второй нитки газопровода, позволяющей реализовывать ежегодно до 210 - 260 млн. м3 газа.

При данных объемах Петропавловское месторождение нуждается в установке подготовки газа, что, собственно, и является целью данной работы.

Автором был проведен анализ существующих методов сбора и подготовки газа к транспорту, разработана технология подготовки газа на месторождении Петропавловское; произведены расчеты процесса дросселирования, газовых сепараторов; расчет норм расхода ингибиторов гидратообразования для технологического оборудования установки подготовки газа.

1. Общая часть

.1 Общие сведения о месторождении Петропавловское

Петропавловское месторождение расположено в южной части острова Сахалин, в северо-восточной прибрежной полосе полуострова Крильон и приурочено к юго-западной части Сусунайской низменности. Месторождение находится на Петропавловской площади в пределах Анивского административного района Сахалинской области. (рисунок А 1 Приложение А)

Петропавловская площадь находится в бассейне нижнего течения наиболее крупной реки Южного Сахалина Лютоги, на ее левобережье в районе пос. Петропавловское.

В орогидрографическом отношении площадь большей частью приурочивается к долине реки Лютога. Абсолютные высоты рельефа по площади не превышают первых десятков метров, а относительные превышения - до 30 или немногим более метров. Вдоль северной границы абсолютные отметки достигают 50 - 100 м.

Гидросеть района составляют река Лютога и мелкие речки: Гвардейская, Болотная и Хуторная. Значительная часть площади приурочена к пашням, фермерским или дачным участкам. Частично заселен только крайний север территории.

В сейсмическом отношении Анивский район относится к восьмибальной зоне по шкале Рихтера. Сейсмостанция в г. Южно-Сахалинске в течение года регистрирует несколько толчков силой 3 - 4 балла.

Климат района муссонный с проявлениями морского (преимущественно в периоды межсезоний). Морозный период устанавливается в конце ноября и длится до начала апреля. Устойчивый снежный покров - с середины декабря до середины апреля. Высота его на равнине не превышает одного метра, в распадках - достигает двух и более метров. Лето короткое дождливое. Преобладающим направлением ветров в течение года является юго-западное. Средняя скорость ветра в зимние месяцы 3,6 - 3,8 м/с, в летние месяцы 2,2 - 2,3 м/с. Среднегодовая температура 4 - 5° С.

Экономически район освоен, особенно в сельскохозяйственном отношении. Площадь включает в себя пос. Петропавловское, а также значительное число дачных участков, частных фермерских хозяйств и земель военного ведомства. В южной части площади располагается асфальтобетонный завод. Через площадь проходят автотрассы Таранай - Анива - Холмск (Невельск), Анива - Южно-Сахалинск и к юго-востоку от площади - Анива - Корсаков; достаточно развита сеть грунтовых дорог. Автодорожные мосты через Лютогу в г. Анива и вблизи пос. Петропавловское. К югу от площади ведётся разработка трёх небольших газовых месторождений для теплофикации Анивского района и г. Южно-Сахалинска. Вдоль восточной границы участка работ в 2001 году был проложен газотрубопровод к г. Южно-Сахалинск.

Освоение Петропавловской площади было продиктовано выявленной в 2000 г. возможностью прироста запасов газа непосредственно к северу от разведываемых месторождений за счет прогнозируемых сейсморазведкой газоперспективных Луговской и Лютогской структур.

.2 Геолого-геофизическая характеристика месторождения

Сформированные ранее базы данных по топографии и геолого-геофизическим материалам глубокого бурения были дополнены топографической документацией сейсмопрофилей Петропавловской площади, данными бурения по Луговской, Лютогской, Северо-Луговской и новыми данными поисково-разведочного и эксплуатационного бурения 2000-2001 гг. по Золоторыбной, Южно-Луговской, Заречной и Благовещенской площадям.

.2.1 Характеристика геологического строения

Стратиграфия

Изученный геологический разрез в Анивском прогибе снизу вверх представлен породами складчатого основания палеозой - мезозойского, а отложения собственно прогиба - верхнемелового и кайнозойского возрастов.

Палеозой - мезозой. Сусунайская серия, в центральной части Анивского прогиба, вскрыта скважиной на Соловьевской площади глубиной 970 - 1352 м и представлена образованиями метаэффузивами, ортосланцами, филлитовыми и слюдяно-кварцевыми сланцами, линзами мраморов и кварцитов.

Мезозой. Верхнемеловые отложения на дневную поверхность выходят в ограниченных тектонических блоках западного обрамления Анивского прогиба. В прогибе они вскрыты рядом глубоких скважин, в том числе в пределах рассматриваемой площади. Литологически эти породы представлены темноцветными алевролитами, темно-серыми аргиллитами, глинистыми песчаниками; отмечены обломки раковин иноцерамов и других моллюсков.

Кайнозой. В кайнозойском разрезе Анивского прогиба выделяется два подразделения:

а) нерасчленённые олигоцен-миоценовые отложения, включающие в себя аракайскую свиту олигоцена, холмскую и невельскую свиты миоцена;

б) миоцен-плиоценовые маруямские отложения. Нижнее подразделение кайнозоя обычно именуется холмско-невельским комплексом.

Холмская и невельская свиты

Общая мощность холмско-невельских отложений, в пределах Петропавловской площади, составляет порядка 1200 м. Холмская свита сложена кремнистыми, туфогенными серыми алевролитами и аргиллитами. Невельскую свиту слагают переслаивающиеся туфогенные аргиллиты, алевролиты и песчаники, туффиты и туфы различной зернистости - от пелитовой до псефит-псаммитовой.

Маруямская свита. В рассматриваемых пределах маруямская свита залегает на эрозионной поверхности холмско-невельских отложений.

В Анивском прогибе свита представлена тремя основными типами отложений (снизу вверх):

а) мелководноморскими;

б) мелководно-прибрежными;

в) прибрежно-континентальными.

Первый из них слагает нижнюю подсвиту, два вторых - верхнюю.

Нижнемаруямская подсвита - алевритистые песчаники и песчанистые алевролиты. Окраска пород голубовато-серая, в выветрелом состоянии - серая и желтоватая. Нижнемаруямский разрез представлен переслаиванием слабопроницаемых существенно глинистых и проницаемых преимущественно песчано-алевритовых горизонтов.

Верхнемаруямская подсвита залегает на нижнемаруямской с размывом подстилающих горизонтов, развивающимся с запада на восток. По седиментологическим и фациальным особенностям подсвита подразделяется на две пачки.

Нижняя из них ранее рассматривалась как регрессивная, переходная от прибрежно-морских к прибрежно-континентальным отложениям. Она представлена аналогичным нижнемаруямскому переслаиванием песчано-глинистых разностей, отличаясь проявлением проградационной седиментации. Её толщина может достигать 200 м. Верхняя пачка - весьма слабо литифицированные отложения, представленные преимущественно песчаными разностями. Её толщина по площади варьирует в широких пределах: от 380 до 800 м.

Тектоника

Рисунок А 2 (Приложение А) иллюстрирует тектоническую позицию исследуемой площади в общей структуре Анивского прогиба. Картируемые сейсморазведкой локальные поднятия - как газоносные, так и перспективные в отношении газоносности - составляют единую цепь субмеридионального простирания, выделенную как Луговская антиклинальная зона.

В рассматриваемых пределах для пачки начального накопления маруямской свиты (XIV - XI горизонты), в том числе и для наиболее газопродуктивных горизонтов нижнемаруямского разреза, Луговская зона является горст-антиклинальной.

Состав и свойства газа

Свободный газ, рассматриваемого месторождения, однотипен по своему составу и физическим параметрам с газом, добываемым на месторождениях Анивской группы: Восточно-Луговское, Южно-Лугвское, Заречное, Благовещенское. Он содержит:

метана                                                                                             90,40-97,42 %;

азота                                                                                                                от 0,74 до 9,01 %;

углекислого газа                                                                           0,76-2,21 %;

этана                                                                                                                0,03-0,33 %;

пропана                                                                                           0-0,11 %;

изо- и нормального бутана                                                       0-0,08 %;

суммы более высоких гомологов                                             0-0,01 %;

удельный вес свободного газа по воздуху                           0,571-0,608;

начальная температура                                                             39-508 С.

В результате проведения сейсморазведочных работ на Петропавловской площади должны быть изучены и локализованы Луговская и Лютогская структуры, оценены перспективные ресурсы газа этих объектов.

Луговская структура

Как локальное складчатое обособление Луговская структура проявляется во всём маруямском разрезе. Промышленный приток газа (19,8 тыс. м3/сут.) по данной зоне возможен только из III горизонта. Горизонты V, VI, IX, X, XI, XII, XIII, XIV по большей части являются водоносными. И это резко ограничивает перспективы промышленной газоносности складки. Значимая концентрация газа здесь возможна только в залежи III-го горизонта.

Лютогская структура

Материалы сейсморазведки, полученные на Петропавловской площади, подтвердили сейсмический прогноз 2000 г., позволили определить достоверные границы перспективных объектов данной структуры, уточнить детали их строения и контуры продуктивности основных прогнозируемых залежей. Перспективная Лютогская структура представлена двумя тектоническими блоками - основным и восточным.

Основной блок Лютогской структуры является горстом. Прогноз газоносности ограничивается отрицательными результатами бурения скважины 4 - Луговской.

Восточный блок Лютогской структуры является грабеном. Благодаря ограниченной размерности блока и его изолированности как грабена, на уровне пачки начального накопления он является ловушкой для залежей газа.

.2.2 Оценка запасов месторождения

В материалах по освоению Петропавловской площади были приведены обоснования пространственных ограничений для оценки перспективных ресурсов газа (категории С3) рассматриваемой территории: это залежь III горизонта Луговской структуры и прогнозируемые залежи горизонтов пачки начального накопления маруямской свиты (ХIII, ХII, ХI) обоих блоков Лютогской структуры.

Подсчёт ресурсов свободного газа в залежах производится объёмным методом раздельно по структурам, блокам, пластам или группе пластов по формуле:

 (1)

где:

   - перспективные ресурсы свободного газа, млн. м3;

       - площадь газоносности по зонам, тыс. м2;

       - cредняя газонасыщенная толщина по зонам, м;

     - коэффициент открытой пористости, доли единицы;

      - коэффициент газонасыщенности, доли единицы;

      - начальное пластовое давление, кгс/см2;

      - поправка на отклонение углеводородных газов от закона Бойля-Мариотта для начального пластового давления;

     - конечное пластовое давление - 1 кгс/см2;

     - поправка на отклонение углеводородных газов от закона Бойля-Мариотта при конечном давлении в пласте, равном 1 кгс/см2;

,97    - коэффициент перевода технических атмосфер в физические;

    - коэффициент извлечения газа.

В данном случае применены подсчётные параметры, использованные для Южно-Луговского, Заречного и Благовещенского месторождений и прошедшие апробацию в ЦКЗ МПР РФ в 2001 г.

Данные по оценке запасов месторождения приведены в таблице А 1 (Приложения А).

Таким образом, общая сумма перспективных ресурсов газа по Лютогской структуре составит 2201 млн. м3, или 2,2 млрд. м3.

Оценка перспективных ресурсов Петропавловской площади приводит к заключению, что для масштабов разведанной ресурсной базы Анивской группы газовых месторождений и их отдельных залежей ныне выявленные перспективные ресурсы газа обоих блоков Лютогской структуры заслуживают значительный практический интерес.

Полученный в результате работ на Петропавловской площади прогноз газоносности свидетельствует о вероятной стабильности газопродуктивности локальных структур Луговской зоны. То есть, в результате выявления сейсморазведкой и опоискования бурением ещё двух прогнозируемых структур на юге Луговской зоны (Нижне-Малинковской и Южно-Таранайской) можно довести запасы газа Анивской группы месторождений до 210 - 260 млн. м3 газа в год. Такой их объём достаточен для теплообеспечения всего Анивского района и областного центра.

2. Технологическая часть

Насущной стала задача комплексного использования сырья. Продукция газовых, газоконденсатных и серогазоконденсатнонефтяных месторождений рассматривается как комплексное сырье для многих отраслей народного хозяйства. Из продукции скважин со сложным составом, используя лишь физические методы переработки, можно получить:

метан - топливный газ, технологическое сырье в металлургической промышленности и в промышленности строительных материалов;

этан - сырье для производства этилена;

пропан - сырье для органического синтеза, хладагент, топливо;

бутан - сырье для органического синтеза, высокооктановая добавка к моторным топливам, топливо;

сжиженный газ (смесь пропана и бутана) - сырье для химической переработки, топливо;

пентан - высокооктановая добавка к моторным топливам;

стабильный конденсат - высокоэффективный аналог нефти;

сера - сырье для производства серной кислоты, удобрений;

сероорганика - растворители, одоранты и т. д.;

гелий - стратегическое сырье; широко используется в аналитической химии, космонавтике и т. д.