При проектировании и обустройстве Чаяндинского НГКМ процессу выделения гелия из природного газа уделялось особое внимание. Для решения данной задачи реализован инновационный технологический комплекс - установка мембранного выделения гелиевого концентрата (УМВГК).
Она позволяет рационально использовать стратегический ресурс, оставляя в транспортируемом газе ровно столько гелия, сколько необходимо для реализации и транспортировки по магистральному газопроводу «Сила Сибири» на Амурский газоперерабатывающий завод для дальнейшей переработки.
Суть технологии мембранного разделения заключается в разделении сырьевого газа на два потока: пермеатный (обогащенный гелием) и ретентатный (подготовленный товарный). Разделение происходит в две ступени, на каждой из которых оба потока претерпевают необходимые для технологического цикла изменения, в том числе, компримирование.
Сам процесс разделения происходит в мембранных элементах, которые имеют цилиндрическую форму и состоят из намотки пористого полимерного волокна со сложной ассиметричной структурой. Принцип работы мембранного элемента основан на разнице парциальных давлений и различных скоростях проникновения компонентов газовой смеси, проходящих через мембрану.
Для рационального распределения мембранных элементов по стойкам блоков мембранного разделения предусмотрена возможность проверки газоразделительных характеристик мембран на стенде для тестирования, в промысловой среде, что является важным этапом и гарантом эффективной и надежной работы всего производственного процесса.
В соответствии с технологической схемой разработки ЧНГКМ в течение нескольких лет с начала разработки месторождения объем пермеата, полученный на УМВГК, подлежит обратной закачке в пласт. Поэтому после сжатия обогащенный гелием газ следует по гелиепроводу длиной 7 км до нагнетательных скважин, через которые он закачивается в пласт для подземного хранения.
Еще одна особенность УМВГК – газоперекачивающие агрегаты на базе газотурбинного двигателя и двухкорпусных центробежных компрессоров, обеспечивающих аномально высокие степени повышения давления. Эти агрегаты служат для компримирования пермеата первой ступени перед подачей на вторую ступень блоков мембранного разделения. Для закачки гелиевого концентрата – пермеата второй ступени в пласт используется газоперекачивающий агрегат уникальной конфигурации – поршневой оппозитный компрессор, имеющий шесть ступеней компримирования. Данное оборудование обеспечивает высокие степени сжатия: на входе – 1,5 кгс/см2, а на выходе - максимально возможную - 160 кгс/см2. Газ после каждой ступени сжатия охлаждается в аппаратах воздушного охлаждения и далее подается на следующий цилиндр.
Сегодня в ООО «Газпром добыча Ноябрьск» используются самые передовые эффективные технологии производства. Метод выделения гелиевого концентрата из природного газа, применяемый на ЧНГКМ, является инновационным для отечественной газовой промышленности, а процесс извлечения гелия из природного газа с использованием двухступенчатой мембранной установки в реализуемых масштабах еще не применялся нигде в мире.
Автор: ООО «Газпром добыча Ноябрьск»
