Zagospodarowanie złóż gazowych wiąże się z określonymi cechami i szeregiem wymagań dotyczących organizacji procesu. Ciśnienie złożowe dostępne w momencie rozpoczęcia zagospodarowania złoża jest wystarczające do transportu gazu z odwiertu do głównej jednostki uzdatniania i gazociągu bez użycia urządzeń kompresorowych. Jednak w trakcie procesu produkcyjnego ciśnienie złożowe stopniowo spada, w wyniku czego może wystąpić brak ciśnienia w dostawie gazu do gazociągu. Z tego powodu rozwój tej dziedziny, z technologicznego punktu widzenia, dzieli się na dwa etapy - bezsprężarkowy i sprężarkowy. Różnią się one zastosowaniem kompresora, który pozwala na zwiększenie ciśnienia wytwarzanego gazu. Taki sprzęt nazywa się stacjami sprężarek wspomagających. Używam ich do rozwiązywania następujących problemów:
- Wytwarzanie gazu pod niskim ciśnieniem.
- Sprężanie gazu towarzyszącego i ropy naftowej w celu dalszego transportu.
- Utrzymuj określone ciśnienie gazu na wylocie.
- Oczyszczanie, czyszczenie i testowanie ciśnieniowe rurociągów.
Regionzastosowania sprężarek
Ważnym elementem prac rozwojowych w terenie jest faza sprężarki. Wybór 50-60% całkowitych rezerw gazu odbywa się na etapie bezsprężarki, podczas gdy tryb kompresorowy pozwala wydobyć dodatkowe 20-30% całkowitych rezerw. Urządzenia służące do przygotowania gazu są przystosowane do pracy pod określonym ciśnieniem, pod którym gaz będzie następnie dostarczany do głównego gazociągu. Gdy ciśnienie gazu ziemnego spada, kompresor zapewnia jego stabilność poprzez zwiększenie ciśnienia o wymaganą wielkość. Dzięki temu stacje wspomagające są uważane za najważniejsze urządzenia do produkcji gazu.
Sprężarki booster, czyli boostery, są instalowane nie tylko na odwiertach, ale również w podziemnych magazynach gazu, gdzie służą do wydobycia gazu z magazynu, a następnie dostarczenia go do gazociągu pod wymaganym ciśnieniem. Procedura odwrotna – wydobycie gazu i jego zatłaczanie do magazynu – odbywa się na tej samej tłoczni. Sprzęt musi wytworzyć wysokie ciśnienie wylotowe, w przeciwnym razie objętość przeznaczona do przechowywania zostanie wykorzystana nieracjonalnie. Podziemne magazyny zbudowane w litej skale mogą magazynować gaz pod ciśnieniem od 0,8 do 1 MPa.
Budowa i zasada działania
Sprężarki wspomagające mogą różnić się konfiguracją i konstrukcją, ale mają kilka podstawowych elementów:
- Jedź.
- Blok sprężarki.
- Wyposażenie opcjonalne.
Zawzrost ciśnienia gazu odpowiada głównemu składnikowi sprężarki wspomagającej - sprężarce lub grupie sprężarek. Jest napędzany przez podłączony do niego napęd. Przez wyposażenie pomocnicze rozumie się wszelkie urządzenia zapewniające prawidłową pracę stacji – układy chłodzenia, obieg oleju, komplet oprzyrządowania i inne. Stacja, reprezentowana przez osobny moduł, może być wyposażona w oświetlenie, ogrzewanie, wentylację i inne systemy.
Klasyfikacja
Kluczowym elementem stacji sprężarek wspomagających jest zespół sprężarkowy, który zapewnia ruch i wtrysk gazu. Klasyfikacja stacji odbywa się w zależności od rodzaju zastosowanych sprężarek:
- Tłok.
- Śruba.
- Odśrodkowa.
Sprężarki tłokowe
Tłoczne sprężarki wspomagające są wyporowe. Zasada ich działania polega na zmniejszeniu objętości komory roboczej wytworzonej przez cylinder i ruchomy tłok, w której sprężany jest gaz. Zaletami takich modeli są prosta konstrukcja, która ułatwia naprawę i konserwację, niezawodność i bezpretensjonalność. W porównaniu z analogami sprężarki tłokowe wytwarzają duże ciśnienie gazu. Odwrotną stroną tych zalet jest nierównomierność przepływu gazu, spowodowana cykliczną zmianą objętości komory roboczej, która jest związana z ruchem posuwisto-zwrotnym tłoka. Ponadto takie sprężarki są poddawane obciążeniom wibracyjnym i są głośniejsze. Stacje wspomagające wyposażone wsprężarki tłokowe mają podobne cechy. Są łatwe w obsłudze, niedrogie i mogą sprężać gaz do wysokich ciśnień. Kompaktowe modele można umieścić na odbiorniku, podczas gdy duże modele wymagają dużych i stabilnych platform.
Sprężarki śrubowe
Śrubowa sprężarka wspomagająca jest również klasyfikowana jako model wolumetryczny, ale jej komory robocze powstają poprzez odcięcie wymaganej przestrzeni śrubami i obudową sprężarki połączonymi ze sobą. W przeciwieństwie do sprężarek tłokowych wytwarzają wysokie ciśnienie i nie wymagają tworzenia wielostopniowego układu sprężania gazu. Sprężarki śrubowe są konstrukcyjnie bardziej złożone i droższe w porównaniu z podobnymi sprężarkami, ale jednocześnie są proste i niezawodne w działaniu przy ścisłym przestrzeganiu wszelkich norm konserwacji i eksploatacji. Kompaktowe wymiary i minimalny poziom hałasu umożliwiają stosowanie śrubowych sprężarek gazowych w stacjach mobilnych, ale jednocześnie są one również instalowane w dużych sprężarkach wspomagających w przedsiębiorstwach high-tech, ponieważ zapewniają płynny przepływ gazu bez pulsacji charakterystycznych dla tłokowe stacje sprężarkowe.
Sprężarka odśrodkowa
Ciśnienie gazu w odśrodkowej sprężarce tlenowej jest zwiększane przez nadanie jej energii kinetycznej, która jest następnie przekształcana w energię ciśnienia potencjalnego. Przenoszenie energii kinetycznej odbywa się z obracających się łopatek wyrobiskakoła, natomiast jego przekształcenie odbywa się w dyfuzorze, na wylocie sprężarki. Ta metoda kompresji gazu nazywana jest dynamiczną. W przeciwieństwie do sprężarek śrubowych i tłokowych, sprężarki odśrodkowe nie wytwarzają tak wysokiego ciśnienia, dlatego wykonuje się je wielostopniowo w celu uzyskania wymaganej wartości sprężania. Ale jednocześnie takie sprężarki wspomagające do azotu i gazu oraz podobne stacje zapewniają duże natężenie przepływu gazu, co sprawia, że są one najbardziej poszukiwane na polach wydobycia gazu, przedsiębiorstwach i innych miejscach, w których wymagane są duże ilości gazu. Sprężarka odśrodkowa odprowadza gaz równomiernie, co znacznie ułatwia pompowanie.
Klasyfikacja według typu napędu
Rodzaj paliwa używanego do pracy sprężarek doprężających zależy od rodzaju napędu stosowanego w stacjach sprężarek. Decydujące znaczenie ma możliwość dostarczenia paliwa, gdyż takie urządzenia są często instalowane w miejscach trudno dostępnych i oddalonych od tras transportowych. Najczęściej używane typy napędów to:
- Silnik gazowy.
- Turbina gazowa.
- Elektryczne.
Napęd silnika gazowego
Napęd silnika gazowego oparty jest na silniku spalinowym wykorzystującym paliwo gazowe - jedno z najtańszych i najtańszych źródeł energii. Takie modele są bezpretensjonalne w działaniu i niezawodne. Napęd uruchamiany jest sprężonym powietrzem, a zmiana gazu dostarczanego do butli pozwaladostosuj prędkość.
Napęd turbiny gazowej
Wytwarzanie energii mechanicznej w napędzie turbiny gazowej odbywa się za pomocą turbiny, w której gorący gaz powstały w komorze spalania rozpręża się. Sprężarka zasysa powietrze, dlatego napęd turbiny gazowej wymaga zainstalowania oddzielnego źródła energii – rozrusznika. Komora spalania, sprężarka i turbina to główne elementy konstrukcyjne turbiny gazowej. Ten rodzaj napędu jest pożądany, ponieważ nie wymaga paliwa innej firmy i działa na gazie pompowanym przez stację wspomagającą. Nadwyżka wytworzonej energii może być wykorzystana do dostarczania energii elektrycznej i ogrzewania zarówno samej stacji, jak i pobliskich obiektów.
Napęd elektryczny
Sprężarki wspomagające wyposażone w napędy elektryczne mają pewne zalety w porównaniu z odpowiednikami turbin gazowych i silników gazowych, pomimo zapotrzebowania na energię elektryczną. Wykorzystanie energii elektrycznej oszczędza pompowane paliwo i zwiększa przyjazność stacji dla środowiska dzięki redukcji emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Regulacja i automatyzacja silnika elektrycznego jest znacznie prostsza, co znacznie upraszcza konserwację i kontrolę całej stacji oraz zmniejsza liczbę personelu obsługującego. Wyeliminowanie wibracji, hałasu i zawartości pyłu w powietrzu poprawia warunki pracy na takich stacjach sprężarek.
