Спецвыпуск 3.2022

Обзорная статья

УДК 66.071.6.081.6
(UDK 66.071.6.081.6)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА И ГАЗОВОГО КОНДЕНСАТА (GAS AND GAS CONDENSATE PROCESSING)

УСТАНОВКА МЕМБРАННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕЛИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА – ВАЖНОЕ ЗВЕНО В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ «СИЛА СИБИРИ», ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ГЛОБАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

(MEMBRANE HELIUM EXTRACTION PLANT: AN IMPORTANT ELEMENT IN THE POWER OF SIBERIA SYSTEM THAT ADDRESSES THE CHALLENGES OF THE GLOBAL POWER INDUSTRY)

В статье представлен обзор результатов многолетней работы, проводимой ООО «Газпром проектирование» под руководством и при непосредственном участии ПАО «Газпром», по созданию и внедрению установки мембранного выделения гелиевого концентрата на Чаяндинском нефтегазоконденсатном месторождении ООО «Газпром добыча Ноябрьск». Основной объем гелийсодержащих газов в России сконцентрирован в наиболее крупных залежах углеводородов Восточной Сибири и Дальнего Востока – на Чаяндинском нефтегазоконденсатном и Ковыктинском газоконденсатном месторождениях. Предполагается, что в соответствии с принятым планом разработки указанных месторождений количество гелия будет превышать мировые потребности. С учетом того, что в значимых количествах он находится только в составе природных углеводородов и в ближайшей перспективе открытие иных источников этого незаменимого продукта вряд ли возможно, перед отраслью встала проблема рационального сохранения не востребованного рынком объема гелия. Созданная установка выполняет роль регулятора поставок необходимого для производства количества этого инертного газа на Амурский ГПЗ и остального его объема в составе выделенного гелиевого концентрата на долгосрочное хранение,
сберегая ценный продукт для будущих поколений.

The article overviews the results of a years-long effort put by Gazprom proektirovanie LLC with the direct involvement of PJSC Gazprom and under its supervision into creating and implementing a membrane helium extraction plant at the Chayandinskoye oil, gas, and condensate field of Gazprom dobycha Noyabrsk LLC. Most of the helium-containing gases in Russia are concentrated in the largest hydrocarbon deposits of Eastern Siberia and the Far East: Chayandinskoye oil, gas, and condensate field and Kovyktinskoye gas condensate field. According to the approved plan of development of these fields, the helium volume in the produced gas is supposed to exceed the global demand. Any significant amounts of the gas are only found in natural hydrocarbons, and other sources of the indispensable product are unlikely to be discovered in the foreseeable future, so the industry has faced the challenge of responsible conservation of the excess helium volume. The created plant works as a regulator to supply the required helium production volume to the Amur Gas Processing Plant and the rest of it as an extracted crude helium for long-term storage to conserve the valuable product for future generations.

УСТАНОВКА МЕМБРАННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕЛИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА, ГЕЛИЙ, ЧАЯНДИНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, АМУРСКИЙ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИЙ ЗАВОД, МЕМБРАННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

MEMBRANE HELIUM EXTRACTION PLANT, HELIUM, CHAYANDINSKOYE FIELD, AMUR GAS PROCESSING PLANT, MEMBRANE TECHNOLOGY

В.А. Маркелов, к.т.н., ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, Россия), gazprom@gazprom.ru
А.В. Вагарин, к.т.н., ООО «Газпром проектирование» (Санкт-Петербург, Россия), vvagarin@gazpromproject.ru
В.В. Павленко, ООО «Газпром проектирование», vpavlenko@gazpromproject.ru
Н.Н. Кисленко, к.т.н., Саратовский филиал ООО «Газпром проектирование» (Москва, Россия), nkislenko@srt.gazpromproject.ru
А.В. Кононов, к.т.н., ООО «Газпром добыча Ноябрьск» (Ноябрьск, Россия), kononov@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

V.A. Markelov, PhD in Engineering, PJSC Gazprom (Saint Petersburg, Russia), gazprom@gazprom.ru
A.V. Vagarin, PhD in Engineering, Gazprom proektirovanie LLC (Saint Petersburg, Russia), vvagarin@gazpromproject.ru
V.V. Pavlenko, Gazprom proektirovanie LLC, vpavlenko@gazpromproject.ru
N.N. Kislenko, PhD in Engineering, Saratov branch of Gazprom proektirovanie LLC (Moscow, Russia), nkislenko@srt.gazpromproject.ru
A.V. Kononov, PhD in Engineering, Gazprom dobycha Noyabrsk LLC (Noyabrsk, Russia), kononov@noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

Кильзие Ф. Россия стремится к лидерству на глобальном рынке гелия // rcc.ru: офиц. сайт. URL: http://rcc.ru/article/rossiya-stremitsya-kliderstvu-na-globalnom-rynke-geliya-81000 (дата обращения: 07.09.2022).

Горячева В.Н., Елисеева Е.А., Карнюшкин А.И. Топливо будущего – гелий-3 // Необратимые процессы в природе и технике: труды одиннадцатой Всеросс. конф. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2021. Т. 2. С. 44–46.

Огрель Л. Российский рынок гелия в условиях санкционного давления // Гелий-2022: докл. X юбилейной конф. / CREON conferences: офиц. сайт. URL: http://creon-conferences.com (дата обращения: 11.09.2022). Режим доступа: по особым условиям в локальной сети владельца.

Иркутская нефтяная компания построит второй гелиевый завод в Иркутской области // Иркутская нефтяная компания: офиц. сайт. URL: https://irkutskoil.ru/press-center/irkutskaya-neftyanaya-kompaniya-postroit-vtoroy-gelievyy-zavod-v-irkutskoy-oblasti-/ (дата обращения: 07.09.2022).

Бондарев В.Л., Чугунов А.В., Саркисова М.А., Бондарев Е.В. Перспективы хранения природного газа, обогащенного гелием, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2015. № 3 (23). С. 63–67.

Милованов С.В., Кисленко Н.Н., Тройников А.Д. Разработка и внедрение инновационной технологии извлечения гелия из природного газа // Научный журнал Российского газового общества. 2016. № 2. С. 10–17.

Технология переработки природного газа и конденсата: в 2 ч. / под ред. В.И. Мурина и др. М.: Недра-Бизнесцентр, 2002. Ч. 1. 517 с.

Мулдер М. Введение в мембранную технологию / пер. с англ. А.Ю. Алентьева, Г.П. Ямпольской; под ред. Ю.П. Ямпольского, В.П. Дубяги. М.: Мир, 1999. 513 с.

Flaconneche B., Martin J., Klopffer M.H. Permeability, diffusion and solubility of gases in polyethylene, polyamide 11 and poly (vinylidene fluoride) // Oil Gas Sci. Technol. 2001. Vol. 56, No. 3. P. 261–278. DOI: 10.2516/ogst:2001023.

Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. М.: Химия, 1991. 344 с.

Baker R.W. Membrane technology and applications. 2nd ed. Chichester, UK: John Wiley & Sons, 2004. 538 p.

Press W.H., Teukolsky S.A., Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical recipes. The art of scientific computing. 3rd ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2007. 1195 p.

Scholes C.A., Stevens G.W., Kentish S.E. Membrane gas separation applications in natural gas processing // Fuel. 2012. Vol. 96. P. 15–28. DOI: 10.1016/j. fuel.2011.12.074.

Черепанов В.В., Гафаров Н.А., Минликаев В.З. и др. Новые подходы к освоению гелийсодержащих месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока // Газовая промышленность. 2012. № 6 (677). С. 20–26.

Патент № 114423 Российская Федерация, МПК B01D 53/00 (2006.01), B01D 63/02 (2006.01). Установка очистки газа высокого давления от гелия: № 2011145825/05: заявл. 11.11.2011: опубл. 27.03.2012 / Гулянский М.А., Докучаев Н.Л., Котенко А.А. и др. // Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU114423U1_20120327 (дата обращения: 06.09.2022).

Патент № 149982 Российская Федерация, МПК B01D 63/02 (2006.01). Устройство для очистки газовой смеси: № 2014129494/05: заявл. 18.07.2014: опубл. 27.01.2015 / Гулянский М.А., Потехин С.В., Крашенинников Е.Г. и др. // Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/ RU149982U1_20150127 (дата обращения: 06.09.2022).

Кисленко Н.Н., Махошвили М.Ю., Семиколенов Т.Г и др. Регулирование объемов производства при освоении месторождений Восточной Сибири и Дальнего Востока с использованием мембранных технологий // Газохимия. 2011. № 2. С. 42–47.

Кисленко Н.Н., Семиколенов Т.Г., Ведин В.А. Основные направления использования мембранных технологий при подготовке природного газа на объектах ОАО «Газпром» // Газовая промышленность. 2013. № 8 (694). С. 12–14.

Минликаев В.З., Акчурин В.Р., Татаринов А.О. и др. Результаты испытаний опытно-промышленной мембранной установки выделения гелия из природного газа среднего давления (ОПМУ-100) // Нефтегазовая вертикаль. 2014. № 13–14. С. 36–39.

Кисленко Н.Н., Тройников А.Д., Павленко В.В. Создание промышленной установки выделения гелия из природного газа высокого давления с использованием мембранной технологии // Научный журнал Российского газового общества. 2018. № 1. С. 23–36.

Акчурин В.Р., Башаров А.Р., Добрынин Е.В. Ковыктинское ГКМ – опытный полигон для испытания мембранных технологий извлечения гелия // Газовая промышленность. 2019. № S1 (782). С. 114–115.

Павленко В.В., Кисленко Н.Н., Емельянов П.Е. и др. Регулирование поставок гелия на Амурский газоперерабатывающий завод на базе расчетной модели мембранного газоразделения установки выделения гелия Чаяндинского нефтегазоконденсатного месторождения // Газовая промышленность. 2021. № S1 (814). С. 80–87.

Вагарин В.А., Павленко В.В., Кисленко, Н.Н., Емельянов П.Е. Промышленная установка мембранного выделения гелия на Чаяндинском НГКМ – уникальный проект ООО «Газпром проектирование» // Наука и техника в газовой промышленности. 2020. № 4 (84). С. 16–26.

ГОСТ Р 53521–2009. Переработка природного газа. Термины и определения // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200076435 (дата обращения: 06.09.2022).

СТО Газпром 2-2.1-1209–2020. Нормы технологического проектирования установок выделения гелиевого концентрата. СПб.: Газпром экспо, 2021. 77 с.

Маркелов В.А., Шпигель И.Г., Кисленко Н.Н. и др. Создание отечественных газоразделительных мембран для выделения гелия из природного газа // Наука и техника в газовой промышленности. 2022. № 2 (90). С. 3–16.

Патент № 2692199 Российская Федерация, МПК F17D 1/04 (2006.01). Способ управления технологическим режимом установки мембранного выделения гелиевого концентрата: № 2018137624: заявл. 24.10.2018: опубл. 21.06.2019 / Давыдов Ю.С., Олейников О.А., Зыкин Н.П. и др. // Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2692199C1_20190621 (дата обращения: 06.09.2022).

Кисленко Н.Н., Емельянов П.Е., Пырков А.Ю. и др. Результаты эксплуатации и направления оптимизации работы установки мембранного выделения гелия Чаяндинского месторождения // Наука и техника в газовой промышленности. 2021. № 4 (88). С. 17–31.

СТО Газпром 089–2010. Газ горючий природный, поставляемый и транспортируемый по магистральным газопроводам. М.: Газпром, 2011. 12 с.

Kilzie F. Russia strives to be the leader on the global helium market. Available from: http://rcc.ru/article/rossiya-stremitsya-k-liderstvu-naglobalnom-rynke-geliya-81000 [Accessed: 7 September 2022]. (In Russian)

Goryacheva VN, Yeliseeva YeA, Karnyushkin AI. The fuel of the future: Helium-3. In: Bauman University Irreversible Processes in Nature and Technology, Vol. 2: Proceedings of the 11th All-Russian Conference, 26–29 January 2021, Moscow, Russia. Moscow: Bauman University; 2021. p. 44–46. (In Russian)

Ogrel L. Russian helium market under sanction pressure. In: CREON conferences Proceedings of Helium 2022, 27 May 2022, Saint Petersburg, Russia. Available from: http://creon-conferences.com [Accessed: 11 September 2022]. (Accessible under specific conditions in the owner’s local area network; in Russian)

Irkutsk Oil Company. Irkutsk Oil Company plans to build helium production plant at Yaraktinsky filed. Available from: https://irkutskoil.ru/presscenter/irkutskaya-neftyanaya-kompaniya-postroit-vtoroy-gelievyy-zavod-v-irkutskoy-oblasti-/ [Accessed: 7 September 2022].

Bondarev VL, Chugunov AV, Sarkisova MA, Bondarev YeV. Outlooks for storing of helium-enriched natural gas in the Eastern Siberia and at the Far East. Scientific-Technical Collection Book “Gas Science Bulletin” [Nauchno-tekhnicheskii sbornik “Vesti gazovoy nauki”]. 2015; 23(3): 63–67. (In Russian)

Milovanov SV, Kislenko NN, Troinikov AD. Development and implementation of innovation technology helium extraction from natural gas. Scientific Journal of the Russian Gas Society [Nauchnyj zhurnal Rossijskogo gazovogo obshchestva]. 2016; (2): 10–17. (In Russian)

Murin VI, Kislenko NN, Surkov YuV(eds.). Natural Gas and Condensate Processing Technology. Vol. 1. Moscow: Subsoil – Businesscenter [Nedra-Biznestsentr]; 2002. (In Russian)

Mulder M. Basic Principles of Membrane Technology. Trans Alentyeva AYu, Yampolskaya GP, Yampolskiy YuP (ed.), Dubyaga VP (ed.). Moscow: Peace [Mir]; 1999. (In Russian)

Flaconneche B, Martin J, Klopffer M. Permeability, diffusion and solubility of gases in polyethylene, polyamide 11 and poly (vinylidene fluoride). Oil Gas Sci. Technol. 2001; 56(3): 261–278. https://doi.org/10.2516/ogst:2001023.

Dytnerskiy YuI, Brykov VP, Kagramanov GG. Membrane Gas Separation. Moscow: Chemistry [Khimiya]; 1991. (In Russian)

Baker RW. Membrane Technology and Applications. 2nd ed. Chichester, UK: John Wiley & Sons; 2004.

Press WH, Teukolsky SA, Vetterling WT, Flannery BP. Numerical Recipes. The Art of Scientific Computing. 3rd ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press; 2007.

Scholes CA, Stevens GW, Kentish SE. Membrane gas separation applications in natural gas processing. Fuel. 2012; 96: 15–28. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.12.074.

Cherepanov VV, Gafarov NA, Minlikaev VZ, Kislenko NN, Semikolenov TG, Gulyanskiy MA, et al. New approaches to developing helium-containing fields of Eastern Siberia and the Far East. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2012; 677(6): 20–26. (In Russian)

Gulyanskiy MA, Dokuchaev NL, Kotenko AA, Krashennikov YeG, Potekhin SV, Yeremin YeS, et al. Installation of cleaning the natural gas of high pressure from helium. RU114423 U1 (Patent) 2011.

Gulyanskiy MA, Potekhin SV, Krashennikov YeG, Krasulevich VA, Terekhova MK, Dokuchaev NL, et al. Device for cleaning the gas mixture. RU149982 U1 (Patent) 2014.

Kislenko NN, Makhoshvili MYu, Semikolenov TG, Vedin VA, Yeremin YeA, Zhagfarov FG. Regulating production volumes when developing fields of Eastern Siberia and the Far East using membrane technologies. Gas Chemistry [Gazokhimiya]. 2011; (2): 42–47. (In Russian)

Kislenko NN, Semikolenov TG, Vedin VA. The main membrane technology application lines in natural gas treatment at PJSC Gazprom facilities. Gas Industry. 2013; 694(8): 12–14. (In Russian)

Minlikaev VZ, Akchurin VR, Tatarinov AO, Ismagilov MKh, Kislenko NN, Semikolenov TG, et al. Results of testing a pilot plant for membrane helium extraction from medium-pressure natural gas (OPMU-100). Petroleum Vertical [Neftegazovaya vertikal’]. 2014; (13–14): 36–39. (In Russian)

Kislenko NN, Troinikov AD, Pavlenko VV. Creation of helium extraction industrial membrane unit from high pressure gas natural. Scientific Journal of the Russian Gas Society. 2018; (1): 23–36. (In Russian)

Akchurin VR, Basharov AR, Dobrynin EV. Kovyktinskoye gas condensate field - experimental ground for testing membrane technologies for helium extraction. Gas Industry. 2019; 782(S1): 114–115. (In Russian)

Pavlenko VV, Kislenko NN, Emelyanov PE, Pyrkov AYu, Zadorozhnaya EA. Managing helium supply to Amur Gas Processing Plant based on computed membrane gas separation model for helium extraction plant at Chayandinskoye oil, gas, and condensate field. Gas Industry. 2021; 814(S1): 80–87. (In Russian)

Vagarin VA, Pavlenko VV, Kislenko NN, Emelyanov PE. Industrial Membrane Unit for Helium Extraction at the Chayandinskoye Oil and Gas Condensate Field. Science and Technology in the Gas Industry [Nauka i tekhnika v gazovoj promyshlennosti]. 2020; 84(4): 16–26. (In Russian)

Federal Agency on Technical Regulating and Metrology. GOST R 53521–2009 (state standard). Natural gas processing. Terms and definitions. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200076435 [Accessed: 6 September 2022]. (In Russian)

PJSC Gazprom. STO Gazprom 2-2.1-1209–2020 (company standard). Design code for membrane helium extraction plants. Saint Petersburg: Gazprom expo; 2021. (In Russian)

Markelov VA, Shpigel IG, Kislenko NN, Pyrkov AYu, Gulyansky MA, Kotenko AA, et al. Creating domestic gas separation membranes for helium extraction from natural gas. Science and Technology in the Gas Industry. 2022; 90(2): 3–16. (In Russian)

Davydov YuS, Olejnikov OA, Zykin NP, Kondrashov YuO, Golovanov OA. Method of controlling the process of installing a membrane separation of a helium concentrate. RU2692199 (Patent) 2018.

Kislenko NN, Emelyanov PE, Pyrkov AYu, Shashmurin SV, Davydov YuS, Koshkarov DS, et al. Operation outcomes and trends for streamlining the performance of the membrane unit for helium extraction at the Chayandinskoye field. Science and Technology in the Gas Industry. 2021; 88(4): 17–31. (In Russian)

OAO Gazprom (open joint stock company). STO Gazprom 089–2010. Natural fuel gas fed to main pipes and transmitted through them. Moscow: Gazprom; 2011. (In Russian)

NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57