XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Система сбора попутного газа с нефтяных резервуаров. Попутный газ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Косачева К.К. 1Черепанов Д.Е. 1Кудрявцев С.С. 1Галеев И.Д. 1

---

1Школа интеллектуального развития Мистер Брейни

Филинова А.В. 1

---

1Школа интеллектуально развития Мистер Брейни

Работа в формате PDF

1.5 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Во время хранения нефти в резервуарах, происходит обильное испарение углеводородов - это пары нефти. Что приводит к загрязнению окружающей среды.

В современном мире добыча и переработка нефти играют важную роль в экономике многих стран. Однако при этом возникает проблема сбора и утилизации попутного нефтяного газа, который образуется в процессе добычи нефти. Традиционные методы сбора и утилизации газа часто являются неэффективными и приводят к негативным экологическим последствиям.

Цель: Разработка инновационного решения системы сбора газа с нефтяных резервуаров

Задачи:

1.Изучить выбранную проблему

2.Сгенерировать ряд идей для решения проблемы

3.Изучить строение нефтяных резервуаров.

4.Расмотреть виды резервуаров.

5.Изучить что такое дыхательный клапан и принцип его работы.

6.Создания 3D модели.

7.Создания макета.

8.Доработка макета.

Глава 1. Нефть и добыча газа

В силу своей неразрывной связи с нефтью, попутный нефтяной газ извлекается на всех стадиях процесса: начиная от вскрытия скважин – до непосредственной продажи товарных нефтепродуктов покупателям. [1]

Совсем недавно попутный газ просто сжигался; такая судьба ждала и продукт сепарирования низкого давления (ниже 5 бар)[2]. Но в силу целого ряда негативных факторов – загрязнения окружающей среды вредными и опасными продуктами сгорания, приводящего к глобальному изменению климата под воздействием парникового эффекта, международная и государственная политика ряда стран по этому вопросу стала меняться. В 1997 был принят Киотский протокол; а в 2009 году вышло Постановление Правительства РФ за № 7, лимитирующее объёмы сжигания ПНГ. Сегодня необходимость утилизации, разделения, переработки в целях получения высококалорийных топлив и важной для химической индустрии продукции, общепризнана во всём мире. (Рисунок 1.1, Приложения)

Во время добычи нефти попутный нефтяной газ должен быть в обязательном порядке извлечен. Это необходимо для того чтобы нефть в дальнейшем соответствовала существующим на сегодняшний день стандартам. На протяжении длительного времени попутный нефтяной газ считался побочным продуктом и просто на просто утилизировался. Основным видом такой утилизации являлось обычное сжигание. Сжигание такого продукта в значительной степени загрязняло атмосферу. Кроме того что в атмосферу выделялось огромное количество CO2, происходил постоянный выброс мелких сажевых частиц, которые могли переноситься на огромные расстояния.(Рисунок 1.2,Приложения)

Глава 2. Использование попутного газа

Попутный нефтяной газ можно использовать по двум основным направлениям.

В качестве топлива (энергетический газ).

В качестве сырья для нефтегазохимии.

Газ используется для выработки тепловой и электрической энергии, необходимой для собственных нужд промысла. Ввиду постоянного увеличения стоимости электроэнергии, а также возрастания её доли в себестоимости продукции, применение ПНГ экономически оправдано.[3]

Генерация электроэнергии. Состав может быть использован в газотурбинных или газопоршневых электростанциях для производства электроэнергии.

Производство сжиженных углеводородных газов (СУГ). Допустима переработка в сжиженные углеводородные газы, такие как пропан и бутан, которые имеют широкое применение в быту, промышленности, транспорте.

Производство газохимических продуктов. Может стать сырьем для производства различных газохимических продуктов, таких как метанол, аммиак, углеводородные смолы.

Использование в системах теплоснабжения и для отопления. Для обогрева промышленных, бытовых объектов, а также в качестве экологически чистого топлива для теплоэнергетических комплексов.

Компрессированный природный газ (КПГ) для использования в автомобилях или транспорте.

Использование попутного нефтяного газа способствует оптимизации потребления природных ресурсов, сохранению окружающей среды, повышению повышению экономической эффективности.(Рисунок 2.1,Приложения)

Для повышения рентабельности и продуктивности используется фракционная переработка ПНГ, позволяющая получать ароматические углеводороды, газовый бензин, пропан-бутановую смесь, конденсат стабильных параметров. Вообще, попутный нефтяной газ – это:

• ацетилен,

• гелий,

• сера и её производные,

• полиэтилен,

• каучук,

• пластмассы,

• топливные присадки с высоким октановым числом.

Глава3. Хранение попутного газа.

Нефть и газ, хранение которых сейчас стоит на первом месте среди вопросов отрасли, считаются на сегодня основными полезными ископаемыми. Каждый продукт нужно уметь складировать, и углеводородное сырье не является исключением.[4]

Индустрия подземного комплекса по сохранности газа существует и успешно функционирует уже около ста лет.

Системы хранения газа

Система хранения продукции – это наличие ее резервных запасов в условиях, которые максимально эффективно способствуют ее количественной и качественной сохранности на протяжении определенного промежутка времени.

Хранение газа целенаправленно формируется при компенсировании нерационального газопотребления, улучшения надежности и работоспособности системы снабжения, быстрореагирующего (аварийные происшествия) и народно-хозяйственного (для формирования надежного и точного планирования в случае возникновения стихийных бедствий) резервирования.

На практике газ может храниться как в естественном и сжиженном состоянии, так и в виде гидратов. Ключевую роль в снабжении газом объектов народного хозяйства играет подземное хранение газа в ёмкостях, а также в газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Подземные конструкции для хранения углеводородного сырья играют немаловажную роль в надежном снабжении потребителей. Их функционирование дает возможность выравнивать суточные колебания газопотребления и справляться с пиковым спросом, как правило, во времена зимнего периода.(Рисунок 3.1 Приложения)

Так как Россия – одна из стран, которые имеют определенные климатические особенности и удаленность источников ресурсов от конечных потребителей, то ПХГ в государстве особенно ценятся. Не стоит забывать, что на территории РФ активно задействована «Единая система газоснабжения», не имеющая мировых аналогов, в которую входит как неотъемлемая часть комплекс ПХГ.

Подробно описать какие бывают газгольдеры и как они работают. Картинки газгольдеров.

Глава 4. Практическая часть.

4.1. Генерация идей. Создание 3D модели

Мы разработали три идеи, как можно разместить дополнительное хранилище для выделенных паров.

Идея №1

Вывести через клапан резервуара провести шланг в отсек для газа, чтобы газ уходил в этот отсек. (Рисунок 4.1.1, Приложения)

Преимущества: Можем провести от нескольких резервуаров к одному хранилищу газа.

Недостатки: Размещение труб\шлангов на территории резервуарного парка.

Идея №2

Поставить на резервуар отсек для газа в виде купола. (Рисунок 4.1.2, Приложения)

Преимущества: Не требует размещения в парке за пределами резервуара.

Недостатка: Затратная по времени и финансам установка купола.

Идея №3

Накрыть резервуарный парк куполом для газа. (Рисунок 4.1.3, Приложения)

Преимущества: Конструкция никак не препятствует внутреннему строению резервуарного парка.

Недостатки: Не безопасно масштабность установки .

4.2.Создание макета

Макет № 1

Сначала наша команда создала 3D модель в программном обеспечение Blender. Мы детализировано показали как будет выглядеть наш макет.(Рисунок 4.2.1, Приложения)

Далее мы сделали резервуары из пластмассовых контейнерови серебристой клейкой ленты,сделалигазон.

Доработка №1. Создали бортики и лестницы на резервуарах.(Рисунок 4.2.2, Приложения)

Доработка № 2. Сделали газовую электростанцию.(Рисунок 4.2.3, Приложения)

Доработка № 3. Провели трубы и сделали освещение.(Рисунок 4.2.4, Приложения)

Макет № 2

Во 2-ом макете мы заменили старые резервуары на новые из водосточных труб и крышек. Бортики на резервуарах сделали из гвоздиков и красной нитки.

Доработка № 1. Заменили трубы на новые и провели в них светодиодную ленту, которая имитирует сбор попутного газа с резервуаров.

Доработка № 2. Оградили стенами электростанцию.

Доработка № 3. Вокруг электростанции поставили фонари, установили деревья и проложили тропинки.(Рисунок 4.2.5, Приложения)

Заключение

Результаты исследования показали, что предложенное инновационное решение эффективно, безопасно и экономически выгодно для сбора нефтяных паров. Оно позволяет сократить потери нефти и повысить эффективность работы нефтегазовых компаний. В ходе исследования были изучены традиционные методы сбора и утилизации попутного нефтяного газа, выявлены их недостатки и экологические последствия. Была поставлена цель разработать инновационное решение для системы сбора газа с нефтяных резервуаров, определены задачи для достижения этой цели.

В результате исследования были изучены строение нефтяных резервуаров, виды резервуаров и принцип работы дыхательных клапанов. Созданы 3D-модели и макеты, которые позволили оценить эффективность и безопасность предложенного инновационного решения.

Разработанное инновационное решение эффективно, безопасно и экономически выгодно для сбора нефтяных паров. Оно сокращает потери нефти и повышает эффективность работы нефтегазовых компаний, снижая негативное воздействие на окружающую среду. Имеет автоматическую смену баллонов, что гарантирует безопасность и используется для освещения резервуарного парка, позволяя сократить затраты на электроэнергии.

Список используемых источников

1.https://oilgasnews.ru/news/36-dobyicha-poputnogo-gaza

2.https://производитель.рф/article/poputnyy-neftyanoy-gaz#dobycha

3.https://xn--b1aedfedwrdfl5a6k.xn--p1ai/article/poputnyy-neftyanoy-gaz?ysclid=lv7y46owhe474255828

4.https://www.neftegaz-expo.ru/ru/articles/2016/hranenie-gaza/

Приложения