close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1090.Нефтегазовые технологии №2 2007

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Н
Oblzhka_01-02-07 .indd 1
А
Р
У
С
С
К
О
М
Я
З
Ы
К
Е
http://ogt.promzone.ru
2/2/07 2:47:57 PM
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
®
Н
ЕЕ ФХ Т НЕ ГО АЛЗ ОО В
Ы
ЕИ
Т
Г
И
Н А
Р У С С К О М
Я З Ы К Е
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
Издается с 1979 .
Ре . ПИ № 77-14588 от 07.02.03
УЧРЕДИТЕЛЬ:
Издательство «ТОПЛИВО И ЭНЕРГЕТИКА»
В.Ю. Краси
Г.М. Ясенев
Х.Б. Гериханов
Л.В. Федотова
Генеральный дире тор
Дире тор
Шеф-реда тор
Главный реда тор
Р ЕДАКЦИЯ:
А.В. Романихин
Н.В. К тасова
Л.В.Горш ова
Е.М. Сапожни ов
Главный реда тор
На чный реда тор
Реда тор
Верст а
Россия, 109029, Мос ва, л. С отопро онная, 29/1
Телефон (495) 109-3368, 8-901-519-3368,
670-7481
e-mail: catalog_publ@mtu-net.ru
e-mail: ngt@promzone.ru
http://ogt.promzone.ru
GULF PUBLISHING COMPANY
Part of Euromoney Institutional Investor PLC.
Other energy grup titles include:
World Oil ®, Hydrocarbon Processing ® and Petroleum Economist
John D. «Rusty» Meador President/GEO
Alexandra Pruner Senior Vice President
Mark Peters Vice President
Houston Office:
Mailing Address: P.O. Box 2608
Houston, Texas 77252-2608, U.S.A.
Phone: +1 (713) 529-4301,
Fax: +1 (713) 520-4433
www.worldoil.com
London Office:
P.O. Box 105
Baird House 15/17 St. Cross Street
London EC1N 8UW
Phone: +44 (0) 20 7831 5588,
Fax: +44 (0) 20 7831 4567
© 2007 by Gulf Publishing Co. All rights reserved.
© 2007 Издательство «Топливо и энер ети а».
Перепечат а, все виды опирования и воспроизведения
п бли емых материалов возможны
толь о с письменно о разрешения реда ции.
Реда ция оставляет за собой право со ращения
присылаемых материалов.
Мнение реда ции не все да совпадает
с мнением авторов материалов.
На первой странице облож и:
Ключевым элементом техноло ии производства этилена
является венч- олонна. Квенч- олонны были недавно
становлены на заводе в Нан ине (Китай).
Диаметр онстр ции составляет 10 м, вес – 1000 т.
С О Д Е Р Ж А Н И Е
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
А. Рябов, А. Г сев, М. Жид ов, Д. Жид ов
ТРЕХПОТОЧНЫЕ ВИХРЕВЫЕ ТРУБЫ В НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ
И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР) ......... 2
НЕФТЬ МИРА
World Oil
ЧТО ПРОИСХОДИТ
В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ .............................. 9
Р. Чандлер, М. Джеллисон, М. Пейн, Дж. Шепард
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ ПРИ ПОМОЩИ
СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН .................. 15
К. Беннет, Дж. Хеймер, Д. Се рест
ОПЕРАТОР ОЦЕНИВАЕТ
ПОТЕНЦИАЛ ГЛУБОКИХ ФОРМАЦИЙ .............................................. 22
Р. Грифитс, А. Карне и, А. Гилленстен,
М. Рибейро, А. Прасодье, Я. Салам
ОЦЕНКА SW ПУТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМОВ ................................... 25
Л. Х. Робинсон
КРАТКИЙ КОММЕНТАРИЙ ПРОБЛЕМ БУРЕНИЯ .............................. 29
А. Аль-Фавваз, С. Хассани, Д. Нвабор
ЭФФЕКТИВНОСТЬ УПРАВЛЕНИЯ
ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ И УСТРАНЕНИЕ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ ................................................................... 34
С. Бер ман, Т. Сто с
ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ ПАРКА
БУРОВЫХ УСТАНОВОК: РЕКОРДНОЕ ЧИСЛО .................................. 40
С. Мохатаб, Л. Жанжа омо
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД
ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ ......................................................... 49
Дж. Чейз, П. Сринивасан, С. Андан
УЛУЧШАЮТ ЛИ НАНОВОЛОКНА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФИЛЬТРА? ......................................................... 54
Б. Хори ан, М. Бью енен
УПРОЩЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ И ПОВЫШЕНИЕ
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ПРИ ПОМОЩИ
ДОСТУПНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ............................. 57
Дж. Хофмейстер
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УЧАСТИЯ ЖЕНЩИН В БИЗНЕСЕ ................. 59
НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ................................................................. 62
ГЛУБОКОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Д. Робертс, Д. Морос
ПОЛУЧЕНИЕ ДАННЫХ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
О СОСТОЯНИИ ГЛУБОКОВОДНОГО РАЙЗЕРА
С ПОМОЩЬЮ СЕНСОРНОЙ ПАНЕЛИ ............................................... 65
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
Hydrocarbon Processing
КОРОТКО О РАЗНОМ ....................................................................... 72
П. Латор
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИ ПРАВИЛЬНОМ РЕГУЛИРОВАНИИ
СКОРОСТИ ПАРОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТАХ .................. 78
Дж. Веттенранта, С. Смедс, К. Ули-Опас,
М. Со рандес, В. Ванама и, К. ААлио и,
С. Бер ман, М. Ойала
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИКИ
В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ .......................... 83
Б. Шепард
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕАКТОРА
НА УСТАНОВКЕ ГИДРОКРЕКИНГА ................................................... 87
Г. Ка тцман, Б. Корнинс и, М. Бра н
УСКОРЕННОЕ ТЕСТИРОВАНИЕ
И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК ................. 93
М. Греш
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ
ХОЛОДИЛЬНОГО КОМПРЕССОРА ................................................... 97
А. Зан
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМЫ РЕАКТОРА ............................... 99
Т. Софронас
ТЕХНИЧЕСКИЕ ЗАМЕТКИ ............................................................... 101
THE EXPRO GROUP
М. Бринсден
ОПТИМИЗАЦИЯ ДОБЫЧИ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ПРОПЕЛЛЕНТАМИ ......................................................................... 103
Подписано в печать 01.02.2007. Формат 60х90/8. Б ма а мелованная. Печать офсетная. Печ. л. 13. Общий тираж 2000 э з. За . 0000
Отпечатано в ФГУП «ПИК ВИНИТИ». 140010, Россия, Люберцы, 10, О тябрьс ий пр- т, 403
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
460507, . Оренб р ,
При ородный, пер. Липовый, 5
ООО «Терминал»
Ж рнал весьма интересный и необходимый для производственни ов. Мно о пра тичес о о материала,
фото рафий. Ле о читается. Пожелание одно – побольше п бли аций отечественных авторов об их опыте
работы и новых разработ ах.
С важением,
Рябов Але сандр Петрович,
лавный инженер
ТРЕХПОТОЧНЫЕ ВИХРЕВЫЕ ТРУБЫ
В НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ
И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
(АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)
А. Рябов и А. Г сев, ООО «Терминал», Оренб р , М. Жид ов, ЗАО НПП «Имп льс», Д. Жид ов, МГТУ
им. Ба мана, Мос ва, Россия
Vortex tube (VT) in which due to the difference of gas pressure the Ranka-Hilsh effect takes place
attracts the interest of developers of gas separation technologies not only because of the simplicity of
the construction and the phenomenal ability of simultaneous production of cold and heat, but also by
the possibility of effective separation of condensate which is formed in the device. This is possible in the
cause of use of triple-stream vortex tubes (TVT), when in parallel with cooled and heated streams
separated liquid or gas liquid mixture is withdrawn from the device. In this article we analyze the results
of industrial tests and use of TVT as low temperature separator in vacuum creating units in oil and gas
extracting industries.
Вихревая тр ба (ВТ), в оторой за счет перепада давления аза реализ ется эффе т Ран а-Хилша, привле ает разработчи ов низ отемперат рной техноло ии разделения азов не толь о онстр тивной простотой при феноменальной способности одновременно о пол чения холода и
тепла, но и возможностью эффе тивной сепарации образ юще ося онденсата в этом же аппарате. Та ая возможность реализ ется в та называемой трехпоточной вихревой тр бе (ТВТ), о да наряд с охлажденным и подо ретым пото ами из нее выводится отсепарированная жид ость
или азожид остная смесь. В данной статье анализир ется пра ти а промышленных испытаний
и э спл атации ТВТ в ачестве низ отемперат рно о сепаратора в вихревых станов ах (ВУ) нефтедобывающей и азовой промышленности.
В 60–70-е оды 20 ве а онстр ции и хара теристи и ТВТ обс ждались в основном в патентной литерат ре [1]. Одно из первых э спериментальных исследований высо орасходной ТВТ
было ос ществлено на опытно-промышленной
вихревой станов е очист и природно о аза от
сернистых соединений производительностью до
Q = 5000 нм3/ч [2]. В состав ВУ1 (здесь и в дальнейшем аждой обс ждаемой вихревой станов2
е присваивается свой поряд овый номер) входил ре перационный теплообменни , сепаратор
азожид остной смеси и первоначально, в ачестве енератора холода, оризонтально расположенная дв хпоточная вихревая тр ба (ДВТ) диаметром Дтр = 70 мм.
Длительные испытания ДВТ по азали, что при
не довлетворительной работе сепаратора, онденсат попадал в сопло вихревой тр бы, отбра№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Таблица 1. По азатели работы ТВТ1 вихревой станов и ВУ1
Холодный пото
σ
Вход аза
ТВТ1
Выход аза
(смешанный
пото )
Конденсат
Горячий пото
Рис. 1. Принципиальная схема вихревой станов и ВУ1
ТВТ1 – трехпоточная вихревая тр ба; Т - теплообменни ; С – сепаратор.
сывался центробежными силами на периферию
и испарялся в орячем пото е. В ито е очист а
смешанно о пото а аза на выходе из станов и
х дшается по сравнению со степенью очист и
холодно о пото а. Для странения это о не ативно о фа тора была разработана ТВТ1 (н мерация по соответств ющей ВУ). Она распола алась
верти ально, имела вн тренний цилиндр диаметром 55 мм, непосредственно примы ающий
плос ости соплово о ввода (σ = 0) и образ ющий с орп сом вихревой амеры (тр бой оряче о пото а) ольцевой зазор. В этот зазор под
действием центробежных сил попадали апли
онденсата, имеющиеся во входящем азе и образ ющиеся в приосевом (охлаждаемом) вихре
(рис. 1).
В табл. 1 приведены по азатели работы ТВТ1.
Ка видно, температ рная эффе тивность (ΔТх)
ТВТ1 в данном онстр тивном исполнении почти не ст пает по азателям ДВТ. Количество жидости, отбираемой из третье о пото а (q тп), составляло 76–93 % от обще о оличества выделивше ося онденсата. Анализы оряче о пото а
при работе ТВТ1, по азали, что оличество этилмер аптана и сероводорода незначительно отличалось от онцентрации этих омпонентов в очищенном холодном пото е.
По азателен режим с относительно высо ой температ рой аза на входе в станов Т = 40 °С (соответственно Тв = 5 °С, Тх = -15 °С). При этих словиях онденсат после теплообменни а (в сепараторе) отс тствовал, одна о в третьем пото е он был и
составлял величин qтп = 0,17 – 0,22 см3/нм3. Та им
образом, ТВТ1 о азалась весьма эффе тивной не
толь о в ачестве енератора холода, но и в ачестве низ отемперат рно о сепаратора аза, оторый работал в схеме без ре перационно о теплообменни а и сепаратора.
Та ой простейший вариант техноло ичес ой
схемы был реализован в промышленной вихревой станов е ВУ2 производительностью до Q в =
5000 нм3/ч, предназначенной для очист и природно о аза низ о о давления (Рв = 5,6 атм) от высших омоло ов метана [3]. При этом ТВТ2 имела
диаметр Дтр = 147 мм и ольцевой сепарационНЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Давление,атм
Рв
Рх
33,0
33,5
34,0
34,0
7,2
7,3
7,1
7,0
π
μ
4,2
4,2
4,3
4,3
0,68
0,61
0,61
0,49
Температ ра,°С
Т  Т в
Т х
q,см3/нм3
ΔТх,°С
ТВТ ДВТ 3-йпото  общее
20
19
20
20
31
34
35
37
–26
–21
–20
–14
–57
–55
–55
–51
–
36
36
–
–
3,46
2,69
2,20
3,89
3,85
2,88
2,88
Таблица 2. Концентрация омпонентов в пото ах ТВТ2, % об.
Компоненты
ВходвТВТ
Холодныйпото 
Горячийпото 
Метан
Этан
Пропан
Изоб тан
n-Б тан
Изопентан
n-Пентан
Не леводородные омпоненты
91,900
4,200
1,200
0,290
0,500
0,190
0,130
1,590
93,500
3,380
1,000
0,212
0,330
0,086
0,067
1,425
92,000
3,820
1,440
0,292
0,476
0,154
0,123
1,695
ный зазор шириной (σ = 0,25 Дтр), расположенный в непосредственной близости от плос ости
соплово о ввода. Э сперименты по азали, что
вихревой эффе т Ран а-Хилша (ΔТвих = ΔТх – ΔТдр)
онстр ции ТВТ2 на 30 % ниже (при π = 4,0 и μ =
0,7) по сравнению с тем же по азателем онстр ции ТВТ1.
Значительный интерес представляют данные
хромато рафичес о о анализа омпонентно о состава природно о аза по пото ам ТВТ2 (Р в =
5,6 атм; Тв = 20 °С; Тх = 0 °С; π = 4,0 и μ = 0,18),
представленные в табл. 2. Из приведенных данных видно, что в ТВТ2 имеет место очист а не
толь о холодно о (по с мме пентанов φпент. =
52 %), но и оряче о пото а (φпент. = 13 %). В ДВТ,
а правило, наблюдается обо ащение оряче о
пото а.
Констр тивные и техноло ичес ие решения
были использованы авторами при создании опытно-промышленной вихревой станов и очист и
поп тно о аза нефтедобычи ВУ3 [4]. По аналоии с ВУ1 техноло ичес ая схема ВУ3 последовательно содержала ре перационный теплообменни , сепаратор и трехпоточн ю вихрев ю тр б
ТВТ3 диаметром Дтр = 150 мм и производительностью до 30 000 нм3/ч. По анало ии с вихревыми тр бами ТВТ1 и ТВТ2 вихревая тр ба ТВТ3
распола алась верти ально, имела ольцевой сепарационный зазор шириной σ = 0,5 Дтр с выходом онденсата в относительно небольшой цилиндричес ий онденсатосборни , расположенный соосно на вихревой амере. Из не о помимо
жид ости мо ла отдельно отбираться азовая
фаза.
Исследования на ВУ3 проводили при начальном
давлении Р = 38 атм и температ ре Т = 40 °С. При
этом термодинамичес ие хара теристи и ТВТ3
снимали, направляя исходный пото аза по байпас мимо теплообменни а. Понижение температ ры холодно о пото а при π = 8,0 и μ = 0,7 составляло ΔТх = 30 °С. Температ рн ю эффе тивность
та о о поряд а имела ТВТ1 при значительно меньшем (в два раза) отношении давлений π.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Выход аза
Вход аза
Горячий пото
Ре лятор
Конденсат
Холодный пото
ТВТ4
Рис. 2. Принципиальная схема вихревой станов и ВУ4
ТВТ4 – трехпоточная вихревая тр ба; Т – теплообменни .
Таблица 3. По азатели очист и поп тно о аза нефтедобычи в ВУ3
Отношение
давлений,π
8,0
5,0
3,0
Ма симальнаястепеньизвлеченияпропана
иболеетяжелых омпонентов,%
Засчетохлаждения Засчетниз отемперат рной
втеплообменни е сепарацииввихревойтр бе
0,360
0,335
0,252
0,096
0,085
0,023
Доля аза
третье о
пото а,μтп
0,160
0,145
0,120
Температ рные хара теристи и ТВТ3 снимались та же при отборе не оторо о оличества аза
по третьем пото . Та а при этом часть аза
изымается из процесса температ рно о разделения, то при том же значении параметров, что и в
предыд щем примере, при величине μтп = 0,24,
температ рная эффе тивность ТВТ3 снижается до
ΔТх = 17 °С, т.е. меньшается почти в два раза.
Пра тичес и данная величина ΔТх близ а эффе т дросселирования.
Несмотря на относительно невысо ю эффе тивность ТВТ3 а енератора холода, были пол чены бедительные данные эффе тивности работы ТВТ3 в ачестве низ отемперат рно о сепаратора. Они отображены в табл. 3.
При отс тствии расхода аза третье о пото а
(μтп = 0), жид ость в онденсатосборни е ТВТ3
не на апливалась. Та им образом, онстр ция
ТВТ3 позволяла выводить плен жид ости из
пристеночных зон орп са в ем ость онденсатосборни а толь о при наличии аза третье о
пото а.
Приведенные примеры работы трехпоточных
вихревых тр б ТВТ1, ТВТ2 и ТВТ3 по азывают, что
онстр ция сепарационно о зла может быть
весьма эффе тивной с точ и зрения процесса
низ отемперат рной сепарации омпонентов в са4
мой тр бе, но с др ой стороны может х дшать
ф н цию ТВТ, а енератора холода. Поэтом необходим поис оптимальных решений сепарационной части ТВТ.
На промышленных вихревых станов ах, представленных ниже, были испытаны различные модифи ации сепарир ющих злов верти ально
расположенных ТВТ. Это позволило выявить определенн ю взаимосвязь их сепарационных и
термодинамичес их хара теристи . Данные исследования проводились на та называемых релир емых вихревых тр бах, оторые имели стройство плавно о изменения высоты односоплово о ввода h с помощью линовидно о тела
[5], что давало возможность эффе тивно э спл атировать ТВТ в большом диапазоне изменения расхода аза.
Принципиальная схема промышленной станови очист и поп тно о аза от высших леводородов и сернистых соединений ВУ4 [6] производительностью до Q = 3200 нм3/ч по азана на рис. 2.
Она относительно проста и состоит из дв х основных аппаратов: ож хотр бчато о одноходово о теплообменни а Т и трехпоточной вихревой тр бы ТВТ4
с вн тренним диаметром Дтр = 50 мм.
Верти ально расположенный теплообменни
является одновременно и сепаратором онденсата. Констр ция ТВТ4 пред сматривает относительно объемный онденсатосборни в виде
ольцево о пространства межд тр бой оряче о
пото а и внешней обечай ой. Через шт цер в нижней части онденсатосборни а ос ществляется
отвод третье о пото а.
В процессе э спл атации ТВТ4 при рабочем
давлении до Р = 38 атм было испытано три варианта зла сепарации [6]:
• вариант 1/ТВТ4 – цилиндричес ий зазор в
осевом направлении шириной 1 мм, непосредственно примы ающий плос ости соплово о ввода со стороны тр бы оряче о потоа (полный анало онстр ции ТВТ1);
• вариант 2/ТВТ4 – восемь равномерно расположенных по о р жности верти альных щелей высотой 0,7 Дтр и шириной 8 мм, выполненных радиально;
• вариант 3/ТВТ4 – ольцевой сепарационный
зазор в радиальном направлении шириной
σ = 1,2 Дтр.
На рис. 3 приведена зависимость ΔТх = f(π) для
представленных вариантов онстр ций при одина овых значениях μ = 0,66 и степени от рытия
соплово о ввода α = 80 – 100 %. Из рафи ов видно, что с точ и зрения температ рной эффе тивности самая вы одная онстр ция – вариант
1/ТВТ4, т.е. тот, де пра тичес и отс тств ет разрыв вихрево о пото а. В сл чае же с щественноо нар шения вихрево о течения аза, т.е. при
наличии большо о сепарационно о зазора σ (вариант 3/ТВТ4), наблюдается значительное меньшение по азателя ΔТх.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
ΔТх, °С
Вариант 1
Вариант 2
Вариант 3
Рис. 3. Зависимость ΔТх от π при μ = 0,66 для ТВТ4
Степень извлечения омпонентов из поп тноо аза на станов е ВУ4 была об словлена в перв ю очередь дости аемым ровнем отрицательных температ р, а не модифи ацией злов сепарации ТВТ4. Во время э спл атации станови онденсат в основном на апливался в межтр бном пространстве теплообменни а. В третьем пото е е о было на порядо меньше, причем степень очист и аза пра тичес и не зависела от способа вывода пото а – в виде жид ости или в виде азожид остной смеси. В этой
сит ации более л бо ая очист а поп тно о аза
заданно о состава имела место при ма симальной холодопроизводительности ТВТ4, а именно,
в варианте зла сепарации 1/ТВТ4.
В табл. 4 в ачестве примера приведен омпонентный состав азовой фазы на входе и выходе
ВУ4. При этом давление аза на входе в становсоставляло Р = 37 атм, температ ра холодноо пото а была равна Тх = -30 °С.
Ка видно из таблицы, очист поп тно о аза
от сероводорода, можно объяснить процессом
низ отемперат рной абсорбции это о омпонента онденсир ющимися леводородами.
След ющая вихревая станов а – ВУ5 – была
разработана и реализована для под отов и поп тно о аза нефтедобычи транспортиров е [7].
Ее принципиальная техноло ичес ая схема анало ична схеме ВУ4. Помимо основных аппаратов
( оризонтально расположенный ре перационный теплообменни и ТВТ5 с вн тренним диаметром Дтр = 75 мм) в состав ВУ5 входили та же сепараторы на исходном и смешанном пото ах аза.
Трехпоточная вихревая тр ба ТВТ5 (рис. 4) производительностью Q = 6500 – 10 000 нм 3/ч (при
Р = 60 атм) имела сменные сепарир ющие «стааны» с различными вариантами сепарации. По
техноло ичес им словиям промысла она э спл атировалась в основном при π < 2,0.
В ачестве э сперимента был исследован режим при π = 4,8 (Рв = 28 атм; μ = 0,56 и α = 30 %).
Испытания проводили на сплошном сепарир ющем ста ане по вариант 1/ТВТ5 (см. ниже).
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 4. Вихревая станов а ВУ5
Таблица 4. Концентрация омпонентов в азовой фазе ВУ4, % об.
Компонент
Метан
Этан
Пропан
Изоб тан
n-Б тан
Изопентан
n-Пентан
Ге сан
Сероводород
Азот
Дио сид лерода
Входв станов 
Выход
Степеньизвлечения,%
80,41
4,20
1,65
0,20
0,40
0,15
0,16
0,13
6,84
3,82
2,04
87,94
4,37
1,50
0,23
0,34
0,08
0,07
0,01
0,20
3,13
2,13
–
–
–
–
18
47
56
92
97
–
–
В этом сл чае ТВТ5 по азала температ рн ю эффе тивность, пра тичес и совпадающ ю с эффе тивностью ТВТ1. Рабочий режим э спл атации
ВУ5 по этом вариант сепарации (Р = 52 атм;
π = 1,4; Тх = -6 °С) позволил пол чить след ющие
температ ры точ и росы очищенно о аза: по влае – Тр = -9 °С, по леводородам – Т р = -7 °С.
С точ и зрения сепарир ющей возможности
ТВТ5 наибольший интерес представляют э сперименты при словии низ о о давления исходноо аза [8], о да были испытаны след ющие варианты зла сепарации:
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Таблица 5. По азатели работы ТВТ5 вихревой станов и ВУ5 на низ ом давлении аза
ревой тр бе высо о о давления
(ТВТ6) производительностью
до 25 000 нм3/ч [9], смонтиро1/ТВТ5
10,5 6,0 1,64 0,51 17,5 12,0 –3,5
15,5
100
3,0
ванной в параллель дроссель2/ТВТ5
9,0
6,0 1,43 0,51 17,5 14,5
4,3
10,2
50
0,2
ном вентилю промышленной
3/ТВТ5
12,0 6,5 1,73 0,68 17,2 14,4
8,5
5,9
100
8,0
станов и под отов и природно о аза
транспорт . При
Таблица 6. По азатели работы ТВТ6 вихревой станов и ВУ5 на высо ом давлении аза
этом
по
анало
ии с ВУ2 схема
Вариант
Давление,атм
Температ ра,°С
q,см3/нм3,
π
μ*
ΔТх,°С α*,%
станов и ВУ6 не содержала
зласепарации
Рв
Рх
Тх 
Т в
ре перационный теплообмен1/ТВТ6
98
60 1,63 0,7
46
28
18
27
6,8
ни , но имела сепараторы на
98
62 1,57 0,8
46,5
28,5
18
22
6,4
98
62 1,57 0,8
48
27
21
22
8,1
входе и выходе. Та же, а и
2/ТВТ6
108
53
2,0
0,7
61
28
33
11
неменее23
предыд щая онстр ция, ТВТ6
99
55
1,9
0,9
59
26,5
32,5
22
неменее23
работала на отношении давле99
55
1,9
0,9
60
28
32
22
неменее23
ний π < 2,0.
97
56
1,7
0,9
26
3
23
22
более23
Было испытано две модифи* Ориентировочные значения.
ации зла сепарации, а именно, вариант 1/ТВТ6, анало ичГаз потребителю
ный по онстр ции вариант 3/ТВТ5, и новая разработ а – вариант 2/ТВТ6, имеющий специальн ю он сн ю насад . Последний вариант о аВход аза
зался наиболее эффе тивным и по оличеств сеГорячий пото
парир емо о онденсата, и по холодопроизводительности. Примеры режимов испытаний вихреТВТ7
вой тр бы ТВТ6 представлены в табл. 6.
В за лючение данно о обзора приведем рез льтаты, пол ченные на опытно-промышленной
Холодный пото
вихревой станов е ВУ7 с трехпоточной вихревой
тр бой ТВТ7, расположенной оризонтально, с отКонденсат
бором азожид остной смеси в нес оль их точах по длине вихревой амеры [10]. На рис. 5
Рис. 5. Схема опытно-промышленной станов и ВУ7 [10]
представлена принципиальная схема ВУ7. ПомиТ1 - теплообменни ; ТВТ7 - трехпоточная вихревая тр ба;
мо ТВТ7, в состав ВУ7 входили ре перационный
С1,2 - сепараторы.
теплообменни и сепараторы для фазово о разделения азожид остно о третье о пото а. Сепа• вариант 1/ТВТ5 – ольцевая щель шириной ратор после теплообменни а (до вихревой тр σ = 7 мм, отстоящая от среза сопла на рас- бы) в этой схеме отс тств ет. Холодный и орястоянии 6,7 Дтр (прис тствовала во всех др - чий пото и смешиваются на выходе из вихревой
тр бы до входа очищенно о аза в теплообмених вариантах);
• вариант 2/ТВТ5 – дырчатая перфорация из ра- ни . Ре лирование производительности ТВТ7 в
диальных отверстий диаметром 3 мм (ша 6– диапазоне 10–100 % обеспечивается с помощью
10 мм), высота ольцевой зоны перфорации – четырехсоплово о ввода и соответств ющей системы АСУТП за рытия-от рытия сопел. Природ2,3 Дтр, расстояние от среза сопла – 4,3 Дтр;
• вариант 3/ТВТ5 – шесть тан енциальных ще- ный аз на вихрев ю станов ВУ7 подается после
ли олевой ос ш и.
лей шириной 8 мм, расположенных навстреТермодинамичес ие по азатели дв х режимов
ч за р ченном пото , высотой 5,3 Д тр и
работы ВУ7 представлены в табл. 7. Несмотря
расстоянием от среза сопла – 5,3 Дтр.
В табл. 5 приведены режимы испытаний дан- на весьма незначительное соотношение давленых вариантов. Из анализа, проведенно о автора- ний π, пере ос температ р на холодном и орями [8], а та же из табл. 5 видно, что наибольшая чем пото ах ТВТ7 азывает на прис тствие вихрево о эффе та в проведенных э спериментах.
температ рная эффе тивность прис ща вариант
1/ТВТ5. При этом был сделан вывод [8], что опре- На данных режимах температ ра точ и росы по
леводородам была не выше (-14 °С). Основной
деленное даление сепарационных элементов от
плос ости соплово о ввода способств ет величе- вывод по ито ам работы ВУ7 – вихревая тр ба в
состоянии обеспечить л чш ю сепарацию, чем
нию температ рной эффе тивности ТВТ.
Л чшая сепарационная эффе тивность по аза- при дросселировании.
Та им образом, представленный аналитичесна вариантом 3/ТВТ5, хотя он имеет низ ие по аий обзор по азал пра тичес ю применимость
затели по холодопроизводительности.
Поис и оптимальной онстр ции зла сепара- трехпоточных вихревых тр б в низ отемперат рции ТВТ были продолжены на трехпоточной вих- ных схемах очист и азов не толь о в ачестве
Вариант
Давление,атм
зласепарации
Рв
Рх
6
π
μ
Температ ра,°С
Тв
Тх
Т
ΔТх,°С
α,%
q,л/ч
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Таблица 7. По азатели работы вихревой станов и ВУ7
Давление,атм
Р х
Рв
№
режима
1
2
77
77
65
67
π
μ*
1,18
1,15
~0,5
~0,5
Т
Тв
5
3
–9
–10
Температ ра,°С
Т х
Т
Т онд
Тсм
ΔТх,°С
Q,нм3/ч
–14,5
–14,5
–13
–13
5,5
4,5
6360
8760
–12
–12
–12
–12
* Расчетные значения.
енераторов холода, но и одновременно в ачестве низ отемперат рных азодинамичес их сепараторов. При этом они способны работать а
при больших соотношениях давлений (π = 4,0 –
8,0), та и при малых (π < 2,0). Динами а онстр тивно о развития и э спл атации этих аппаратов оворит о том, что их возможности дале о
не исчерпаны. Необходимы дальнейшие поис и
эффе тивных техничес их решений, величивающих холодопроизводительность и сепарационн ю эффе тивность ТВТ.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Отношение давлений, б/р
π = Рв / Рх
Расход аза, нм3/ч
Q
Доля холодно о пото а, б/р
μ = Qх / Q в
Доля аза третье о пото а
μтп = Qтп / Qв
Эффе т охлаждения аза
холодно о пото а, °С
ΔТх = Тв – Тх
Эффе т на рева аза
оряче о пото а, °С
ΔТ = Т – Тв
Эффе т дросселирования,
ΔТдр
Вихревой эффе т, °С
ΔТвих = ΔТх – ΔТдр
Температ ра точ и росы, °С
Тр
Удельное оличество онденсата,
см3/нм3, л/ч
q
Концентрация омпонентов,
% об., % масс.
С
Степень очист и (извлечения)
омпонентов аза, %
ϕ=(Снач –С он)·100/Снач
Вн тренний диаметр
вихревой тр бы, мм
Дтр
Высота прямо ольно о
соплово о ввода, мм
h
Степень от рытия
соплово о ввода, %
α = h / hmax
Ширина ольцево о
сепарационно о зазора, мм
σ
ИНДЕКСЫ
– вход в станов (в ре перационный теплообменни )
в – вход в вихрев ю тр б
х – холодный пото
– орячий пото
тп – третий пото
онд – онденсат
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бродянс ий В.М., Мартынов А.В., «Вихревая тр ба», Авторс ое свидетельство СССР № 202880.
2. Жид ов М.А., Лейтес И.Л., Та инцев Б.Г., Атоманова В.В., «Очист а природно о аза от сернистых
соединений низ отемперат рной абсорбцией онденсир ющимися леводородами», Газовая промышленность, июнь, 1974, с. 43–46.
3. Жид ов М.А., Лейтес И.Л., Комарова Г.А., Половин ин В.А., Дол ов В.В., Мерен ов В.М., Зен о
Я.Ф., «Опыт п а промышленной станов и очисти природно о аза от высших леводородов с применением вихрево о эффе та», Азотная промышленность, июнь, 1981, с. 16–19.
4. Чернов А.Н., Брещен о Е.М., Бобровни ов Г.Н.,
Поля ов А.А., «Исследование работы трёхпоточной
вихревой тр бы на нефтяном азе», Тр ды ВНИИОЭНГ «Переработ а нефтяных азов», М.: ВНИИОЭНГ, вып. 7, 1981, с. 115–123.
5. Жид ов М.А., Комарова Г.А., «Вихревой аппарат», Патент Российс ой Федерации № 2035990.
6. Исха ов Р.М., Ни олаев В.В., Жид ов М.А., Комарова Г.А., «Применение ТВТ для онденсации тяжёлых леводородов из поп тно о нефтяно о
аза», Газовая промышленность, июль, 1998, с. 42–
43.
7. Г сев А.П., Исха ов Р.М., Жид ов М.А., Комарова Г.А., «Система под отов и поп тно о аза нефтедобычи транспорт с применением ре лир емой трехпоточной вихревой тр бы», Химичес ое и
нефте азовое машиностроение, июль, 2000, с. 16–
18.
8. Жид ов М.А., Комарова Г.А., Г сев А.П., Исха ов
Р.М. «Взаимосвязь сепарационных и термодинамичес их хара теристи трехпоточных вихревых тр б»,
Химичес ое и нефте азовое машиностроение, май,
2001, с. 8–11.
9. Жид ов М.А., Г сев А.П., Рябов А.П., Кошовец Н.В.,
Вшивцев С.П., Коля о Б.Г., Соболь Е.П., Старо онев Г.С., «Работа трехпоточной вихревой тр бы в
ачестве низ отемперат рно о азодинамичес о о
сепаратора», Нефте азовые техноло ии, ноябрь,
2006, с. 3–7.
10. Hajdik B., Lorey M., Steinle J., Thomas K. «Vortex
tube can increase liquid hydrocarbon recovery at plant
inlet», Oil & Gas Journal, Sept. 8, 1997, p. 76–83.
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
World Oil, Vol. 227, № 10 – 2006
R. B. Chandler and M. J. Jellison, Grant Prideco; M. L. Payne, BP America;
J. S. Shepard, GlobalSantaFe
ADVANCED AND EMERGING DRILLSTRING TECHNOLOGIES
OVERCOME OPERATIONAL CHALLENGES
K. Bennett and J. Heimer, Smith Services; D. Seagrest, GHK
US NID-CONTINENT OPERATOR TESTS DEEP OKLAHOMA POTENTIAL
R. Griffiths and A. Garhegie, Schlumberger;
A. Gyllensten, M. T. Ribeiro, A. Prasodjo, and Y. Sallam, ADCO
ESTIMATING SW WITH A VOLUME MEASUREMENT
L. H. Robinson, PetroSkills, Houston
CURMUDGEONLY COMMENTS
A. A. Al-Fawwaz and S. Hassani, Saudi Aramco; D. Nwabor, Schlumberger
MANAGEMENT OF GEOLOGIC RISK, UNCERTAINTY DEFINES ACCURATE HORIZONTAL WELL
PLACEMENT
S. Berkman and T. Stokes, ReedHycalog, Houston
RECORD NUMBER OF NEWBUILDS JOINS THE RIG FLEET
S. Mokhatab, University of Wyoming;
L. A. Giangiacomo, Extreme petroleum Technology, Inc., Casper, Wyoming
MICROBIAL ENCHANCE OIL RECOVERY TECHNIQUES IMPROVE PRODUCTION
G. G. Chase, P. Srinivasan and S. Andan, Microscale Physiochemical Engineering Center,
The University of Akron, Ohio
DO NANOFIBERS IMPROVE FILTER PERFORMANCE OR GENDER DIVERSITY
B. Horigan, Vess Oil Corporation, Wichita, Kansas;
M. Buchanan, Core Productivity/Itex, Inc., Houston
AFFORDABLE SOFTWARE SIMPLIFIES OPERATIONS,
IMPROVES PRODUCTIVITY FOR INDEPENDENT
J. Hofmeister, President, Shell Oil Company, Houston
MAKING THE BUSINESS CASE FOR GENDER DIVERSITY
D. Roberts, Insensys; Dr. T. Moros, BP Exploration
SHAPE-SENSING MAT GIVES REAL-TIME LOAD, FATIGUE DATA ON DEEPWATER RISERS
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нефть мира
ЧТО ПРОИСХОДИТ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К. Абрахам, лавный реда тор WO
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
САХАЛИН-1 НАЧАЛАСЬ
Компания ExxonMobil заявила, что ее отделение
Exxon Neftgas Ltd. сдало в э спл атацию систем
транспортиров и сырой нефти для мно офазно о
прое та Сахалин-1 на шельфе России. Первая нефть
начала пост пать в систем транспортиров и 29 авста 2006 . Первый тан ер от р зил нефть на новом
терминале DeKastri же в сентябре. К онц 2006 .,
вс оре после ввода в э спл атацию перерабатывающе о завода, добыча нефти дости ла ма симальных
объемов 250 тыс. брл/с т. Прое т в лючает в себя
24-дюймовый тр бопровод протяженностью 224 м
и тан ер для транспортиров и сырой нефти. Сахалин-1 является восьмым прое том омпании
ExxonMobil, введенным в э спл атацию в течение последних 12 месяцев.
HYDRO ПРИСТУПИЛА
К ИССЛЕДОВАНИЮ УЧАСТКА
В ИРАНЕ
Норвежс ий оператор омпания Hydro подписала онтра т с омпанией National Iranian Oil Co. (NIOC)
на развед и разработ
част а Хоррамабад в пров.
Л рестан на ю о-западе Ирана. Участо площадью
7424 м2 расположен на высоте 1200 м над ровнем
моря в 500 м от Те ерана. В мае 2005 . омпания
Hydro пол чила тендер на разработ это о част а.
На первом этапе четырехлетних исследований провед т 2D-сейсмичес ю развед и проб рят три
с важины.
КОМПАНИЯ PETRONAS
ПЛАТИТ ЧАДУ
Различные источни и сообщают, что омпания
Petronas со ласилась заплатить нало на собственность в азн Чада. Кроме то о, се ретарь президента сообщил, что омпания Chevron та же со ласна заплатить дополнительный нало на собственность. В онце ав ста 2006 . президент Чада
И. Деби предложил обеим омпаниям по ин ть стран , заявив, что они задолжали в азн 450 млн долл.
Одна о в настоящее время омпаниям разрешено
продолжать операции в онсорци ме с омпанией
ExxonMobil.
ЗАКОНОПРОЕКТ
АРГЕНТИНЫ
Палата деп татов Ар ентины выдвин ла новый
за онопрое т 121-74, асающийся E&P а тивности. За он был послан на рассмотрение и одобрение в Сенат. В соответствии с расчетами эти операции принес т новые нало овые сборы в азн
страны. Одна о для это о необходимо образовать
онсорци мы с ос дарственной омпанией Enrasa.
Р оводители не оторых нефтяных омпаний предложили снизить э спортн ю пошлин на тяжел ю
нефть.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
КОМПАНИЯ CHEVRON
И ПАРТНЕРЫ ПРОВОДЯТ
ПРОБНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ
В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
В начале сентября 2006 . омпании Chevron (оператор – 50 %), Devon Energy (25 %) и Statoil (25 %)
заявили о начале пробной э спл атации с важины
Jack 2 на част е Уол ер Ридж 758 в Ме си анс ом
заливе. С важина Jack 2 была проб рена с целью
о онт ривания месторождения, от рыто о в сентябре 2004 . С важина была проб рена в водах л биной 2133 м на л бин более чем 6096 м ниже ровня дна моря (общая л бина с важины составляет
8839 м). В процессе пробной э спл атации, проводившейся во втором вартале 2006 ., добыча на
с важине составляла более 6000 брл/с т. В соответствии с данными анализа та ой объем э вивалентен 40 % возможной производительной мощности.
Хотя рез льтаты пробной э спл атации оценены оператором и партнерами а «положительные», аналити и же под отовили предварительные данные о
запасах месторождения, оторые составляют 3 млрд
брл нефти в нижних оризонтах и 15 млрд брл в верхних оризонтах. Если впоследствии эти цифры б д т подтверждены, то это месторождение станет
самым р пным после от рытия в 1968 . на Аляс е
месторождения Пр до Бей. Ка и мно ие л бо оводные месторождения Ме си анс о о залива, месторождение Дже от рыто в подсолевых отложениях. С важина Jack 2 считается ни альной, пос оль ее прое тирование ос ществлялось при помощи инновационных разведочных техноло ий – от
пол чения точнейших сейсмичес их данных до построения л чшенной модели. Кроме то о, на с важине использовалось самое современное обор дование для онтроля давления, л бины и протяженности. Например, в ходе б рения с важины п левой
перфоратор использовался на ре ордной л бине и
при ре ордных давлениях. Др ое обор дование для
испытаний в стволе с важины использовалось та же в ре ордно сложных словиях.
ПРОДАЖА ANADARKO
СВОЕГО ФИЛИАЛА
КАНАДСКОЙ КОМПАНИИ CNR
Компания Anadarko Petroleum Corporation продала свой филиал Anadarko Canada Corporation (ACC)
анадс ой омпании Canadian Natural Resources Ltd.
(CNR). Сдел а оценивалась в 4,24 млрд анадс их
долл. Доли Anadarkо в Дельта Ма ензи и др их артичес их прое тах Канады омпанией не продавались. На момент продажи (30 июня 2006 .) объемы
добычи омпании АСС составляли примерно
340 ф т3/с т, из них 85 % приходилось на природный аз. К онц 2005 . до азанные запасы месторождений АСС составляли 262 млн брл. (в нефтяном э виваленте), причем примерно 75 % запасов
же разработано. «Эта сдел а стала для нас важным
ша ом и была ос ществлена с целью изменения направления развития омпании и со ращения дол а
после приобретения Kerr-McGee и Western Gas
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Resources. Мы довлетворены и стоимостью сдел и
и пол ченными вы одами», – отметил Дж. Ха етт,
председатель совета дире торов, президент и исполнительный дире тор Anadarko.
ОПЕК СОХРАНЯЕТ СТАТУС-КВО
ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕН НА НЕФТЬ
В сентябре 2006 . впервые за почти шестимесячный период цены на нефть снизились до
65 долл/брл после то о, а стало ясно, что добыча
в странах ОПЕК достаточно стабильна и хранилища
США пополняются. Хранилища США стали пополняться, пос оль спрос на нефть
онц лета (сезона п тешествий и а тивных поездо ) снизился. На
четвертый вартал 2006 . министры ОПЕК решили
сохранить с ммарн ю добыч нефти в своих странах в объеме 28 млн брл/с т. На за рытом заседании представитель Венес элы пытался бедить своих олле со ратить добыч , чтобы поднять цены, но
это предложение было решительно отвер н то др ими членами. Генеральный се ретарь ОПЕК М. Бариндо отметил, что «впервые с 1997 . на оплены
столь же значительные запасы нефти. В 1997 . объемы запасов составляли 1,2 млрд брл».
ПЛАН ЛИВИИ
ПО ПОВЫШЕНИЮ ГАЗО- И НЕФТЕОТДАЧИ
В омментариях, помещенных на сайте омпании,
д-р Ш. Ханем, се ретарь Национально о омитета
National Oil Corporation, привел выдерж и из прое та по величению азо- и нефтеотдачи в Ливии. «Мы
надеемся середине 2007 . повысить азо- и нефтеотдач месторождений до 2 млн брл/с т, – отметил д-р Ханем. – А в течение след ющих 5–7 лет –
до 3 млн брл/с т». Одна о, а пояснил д-р Ханем:
«Повышение нефтеотдачи не обязательно означает
величение фа тичес ой добычи, пос оль Ливия
ос ществляет операции по добыче в соответствии с
до овором, за люченным с ОПЕК. В связи с этим мы
б дем ре лировать добыч нефти и природно о аза
в стране в соответствии с до оворенностями»… Он
та же добавил, что «а тивность разведочных работ
с целью величения запасов страны б дет повышаться». «Запасы нефти и природно о аза Ливии в настоящее время оцениваются более чем в 37 млрд
брл», – отметил д-р Ханем.
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ ОПЕРАЦИИ
СПОСОБСТВУЮТ
ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ
На онференции ONS, проходившей в Ставан ере
(Норве ия), омпания Statoil заявила, что она планир ет повысить эффе тивность и надежность своих
мощностей в Норве ии за счет инте рированных операций. Это означает, что на объе тах, принадлежащих омпании б д т работать специалисты, представляющие различные дисциплины, и при возни новении а ой-либо непредвиденной сит ации они смот ее совместно обс дить и с орре тировать. «Новые техноло ии мо т предоставить любые данные
специалистам, но необходимо наличие та их специалистов, чтобы обработать эти данные», – отметил А.
Хенри е, менеджер по инте рированным операциям.
В ачестве примера можно привести месторождение
Статфьорд, на отором онтроль выноса пес а ос ществляется инженерами 24 часа в с т и. На место-
10
рождении Снорре бла одаря постоянном онтролю
э спл атационно о обор дования длительность е о
сро а сл жбы величилась с 750 до 4000 ч. На месторождении Сно вит в Баренцевом море, оторое начали разрабатывать в 2007 ., та же ос ществляется
постоянный дистанционный онтроль.
КОЛУМБИЯ ПЛАНИРУЕТ
ПРОДАТЬ 20 % АКЦИЙ
КОМПАНИИ ECOPETROL
Представители правительства Кол мбии обратились в Кон ресс с просьбой одобрить продаж
20 % а ций ос дарственной нефтяной омпании
Ecopetrol. Доходы от продажи а ций б д т направлены на повышение E&P а тивности. «Мы надеемся,
что это решение б дет одобрено и мы сможем п стить а ции в продаж примерно в ав сте-сентябре
2007 .», – заявил Х. Мартинес, министр энер ети и
и природных рес рсов. В перв ю очередь а ции б д т продаваться сотр дни ам омпании, работни ам
предприятий омпании, ооперативным ассоциациям, бывшим рабочим и пенсионным фондам.
КОМПАНИЯ ВР ОТЛОЖИЛА
РАЗРАБОТКУ ТЮНДЕР ХОРС ДО 2008 .
Из сообщений официальных источни ов стало
известно, что омпания ВР заявила, что она не планир ет начинать добыч на месторождении нефти и
природно о аза Тюндер Хорс, расположенном в л бо оводном ре ионе Ме си анс о о залива, до середины 2008 . Это решение было принято после
проведения четырехмесячной пробной э спл атации,
в ходе оторой были выявлены повреждения подводной инфрастр т ры. Проблема была выявлена,
о да в процессе предэ спл атационных испытаний
с целью провер и целостности системы в нее была
за ачана вода. Все омпоненты системы прошли
стандартные промышленные испытания и соответствовали промышленным стандартам. Одна о, о да были проведены более длительные испытания,
произошло повреждение сварно о шва. В рез льтате после обнар жения повреждения подводно о манифольда омпания ВР планир ет проводить дополнительные испытания (подводные и надводные) второ о манифольда. На втором манифольде были выявлены анало ичные повреждения. В настоящее время омпания планир ет демонтировать и извле ать
на поверхность для проведения исследований и дополнительных испытаний все подводное обор дование. След ет отметить, что Thunder Horse является
самой р пной пол по р жной б ровой станов ой
для ос ществления операций по б рению и добыче
нефти и природно о аза.
УСПЕХИ КОМПАНИИ PEBERCAN
НА КУБЕ
Р оводитель анадс ой омпании Pebercan Inc.
заявил, что добыча нефти на част е 7 на севере
К бы в 2006 . повысилась по сравнению с 2005 .
на 42 % до 21 тыс. брл/с т. Компания та же проб рила дополнительн ю с важин STC 302 на л бин 1650 м. В процессе пробной э спл атации добыча нефти на с важине оставила 3 тыс. брл/с т.
В дальнейшем омпания планир ет еще более
л бить с важин с целью повышения добычи до
15 тыс. брл/с т.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КОМПАНИЯ PETROBRAS
ПЛАНИРУЕТ К 2015 .
ПОЛУЧИТЬ НЕЗАВИСИМОСТЬ
«Добившись самостоятельности в добыче и постав ах нефти во втором вартале 2006 ., Бразилия
2015 . может дости н ть полной энер етичес ой
независимости», – заявил П. Мендонса, лавный E&P
менеджер омпании Petrobras. «Мы верены, что до
2015 . дела омпании б д т в полном поряд е. Вопрос за лючается в том, что же б дет потом», – отметил П. Мендонса на нефте азовой онференции, проходящей в 2006 . в Рио-де-Жанейро. В настоящее
время самостоятельность означает добыч нефти в
объеме 1,9 млн брл/с т, но чтобы дости н ть независимости необходимо еже одно величивать добы-
ч на 7,5 %. Это означает, что 2011 . добыча нефти должна составить 2,9 млн брл/с т, а 2015 .
3,5 млн брл/с т. Компания Petrobras надеется в течение след ющих девяти лет пополнить с ществ ющие запасы нефти (13 млрд брл) еще на 10 млрд
брл за счет новых от рытий. Специалисты омпании
разработали страте ичес ий план на 2007–2011 .
по повышению разведочной а тивности; еже одные затраты на реализацию это о плана составят
1,5 млрд долл. по сравнению все о лишь с 500 млн
долл/ од, оторые затрачивались на развед до настояще о времени. Еще 8,4 млрд долл/ од планир ется в ладывать в разработ месторождений, модернизацию обор дования и разработ техноло ий
повышения нефтеотдачи на месторождениях.
НОВОСТИ РАЗВЕДКИ
П. Фишер, реда тор
ТАЙНА МИКРООРГАНИЗМОВ
Неор аничес ое происхождение обычных леводородных азов хорошо известно. О ромные с опления метана и этана в атмосфере сп тни а Сат рна Титана наводят на мысль, что, возможно, эти азы
на апливались в верхних слоях атмосферы Земли.
Но атмосфера Земли связана с земной поверхностью. Вполне вероятно, что моря и озера (но не о еаны) имеют подземные источни и. Ита , может ли
это стать до азательством то о, что история развития Земли неизвестна достаточно хорошо?
В соответствии с не оторыми теориями леводороды в о ромных оличествах мо ли образоваться в рез льтате разложения в недрах Земли ми роор анизмов. В настоящее время мы пола аем, что
ор аничес ий метан (в отличие от термо енно о)
составляет 20 % всех запасов природно о аза. Вполне возможно, что содержание ор аничес о о метана еще больше. Этот вывод был сделан после то о,
а исследователи обнар жили, что метан из не оторых азоносных ольных пластов образован не в
древности, а значительно позже в рез льтате ор аничес их процессов. Проблема за лючается в том,
действительно ли с ществ ют миллиарды ми рооранизмов и происходят ли на самом деле а ие-либо
ор аничес ие процессы?
Основная ипотеза неор аничес о о происхождения нефти и природно о аза была сформ лирована
в России Д. И. Менделеевым еще в 19 ве е. В соответствии с этой ипотезой нефть и природный аз
мо т образоваться в недрах Земли при воздействии
пере рето о водяно о пара на арбиды тяжелых металлов в словиях высо их температ р и давлений.
На этой ипотезе основаны все западные теории образования нефти и природно о аза.
Ор аничес ое образование леводородов было
обнар жено не та давно, в процессе реализации
Про раммы б рения о еана (Ocean Drill Program). С
борта исследовательс о о с дна JOIDES Resolution
на побережье Пер в водах л биной 396 м отбирались образцы ерна. В образцах исследователи обнар жили пропан и этан, оторые, а пола ают ченые, не мо т образоваться в рез льтате термо ен-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
ных процессов. Более то о, образцы имели все хара терные призна и изотопно о лерода, оторый
значительно отличается от термо енных азов, образовывающихся при высо их температ рах.
Подтверждение этой теории представлено в работе Proceedings of the National Academy of Sciences
of the USA проф. К.-Ю. Хинричса (Исследовательсий цент о еана, ниверситет Бремена) и соавтора
– проф. Дж. Хайеса (Инстит т о еано рафии В дс
Холла).
Эти от рытия предпола ают, что неизвестные
ми роор анизмы ос ществляют в недрах Земли неоторые процессы, оторые «достаточно важны а
для понимания ци личес ой природы элементов, та
и изменения ми роор анизмов в рез льтате их разложения».
С тех пор а стало известно, что ми роор анизмы являются основным источни ом процессов, происходящих в осадочных породах, ченые строят различные ипотезы, что в процессе разложения из солей с сной ислоты образ ется с сная ислота.
«Мы считаем, что ми роор анизмы использ ют леводороды, чтобы преобразовать соль с сной
ислоты в этан. А наличие неор аничес о о лерода и водорода обеспечивает пол чение пропана», –
считает проф. Хинричс. В настоящее время ченые
мо т продемонстрировать, что словия в недрах
Земли способств ют проте анию этих процессов.
СПОРЫ
ОТНОСИТЕЛЬНО ЗАЩИЩЕННОСТИ
МОРСКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ
В настоящее время вед тся абс рдные споры,
оторые были начаты Национальной сл жбой по морс ой рыбной ловле США (National Marine Fisheries
Service – NMFS). Несмотря на заявление MMS, оторое было сделано еще два ода том назад, относительно то о, что «ни а о о вреда морс ой фа не нефтяная промышленность не наносит», NMFS пытается изыс ать любые п ти для запрещения сейсмичес ой развед и в водах США. Даже, несмотря на
то, что эти попыт и нес оль о месяцев назад были
от лонены, NMFS разработала новый план защиты
ашалотов Draft Recovery Plan for the Sperm Whale.
Ка и ожидалось, в поддерж промышленности вы-
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ст пили та ие ор анизации а IAGC, NOIA и API.
Кроме то о, предложенный план имеет два с щественных недостат а.
Во-первых, ченым неизвестно, с оль о особей
ашалотов еже одно мирает и рождается. Пос оль
в настоящее время численность этих мле опитающих определить точно пра тичес и невозможно. То да от да же NMFS пол чает информацию о причинении вреда этим животным?
Второй недостато за лючается в том, что нет
ни а их на чных до азательств то о, что именно
морс ие сейсмичес ие исследования с целью поис а нефтяных месторождений наносят щерб этим
мле опитающим. Одна о с ществ ет информация
о том, что во время проведения сейсмичес ой развед и ашалоты обычно плывают на значительное расстояние от зоны исследований, ино да на
95 м (Мэйт, 1994 .). В южной части Индийс о о
о еана во время появления ашалотов все сейсмичес ие операции пре ращаются, за ис лючением тех сл чаев, о да исследования проводятся не
менее чем в 300 м от их местонахождения (Болс, 1994 .).
Г-н Мэйт тверждает, что е о исследование не
было проверено на чно. В то же время Бо лс перед
тем, а оп бли овать свои изыс ания из чил разнообразные тр ды в этой области, в лючая из чение влияния сейсмичес ой развед и на поведение
ашалотов, проведенное в Ме си анс ом заливе
(Sperm Whale Seismic Study in the GOM). Что наиболее важно, даже если и с ществ ет информация о
том, что о да-то ашалот был причинен а ой-либо
вред, это абсолютно не на чное до азательство физичес о о вреда всем мле опитающим. Выходит, что
план NMFS совершенно не местен. Более подробн ю информацию вы можете пол чить на сайте:
www.iagc.org.
ВСЕГО ЗА 800 ТЫС. ЛЕТ
Вы наверня а слышали о самой последней новости сентября 2006 ., что в настоящее время, за весь
период всемирно о потепления заре истрирован самый высо ий ровень СО2 за последние 800 тыс. лет.
Озоновая дыра над Антар тидой том подтверждение,
но, что вы с ажете, о да знаете, что за последние
200 лет содержание СО2 в атмосфере повысилось на
35 %. В предыд щие 799 800 лет содержание СО2 в
атмосфере составляло 180–300 млн-1. В настоящее
время этот по азатель вырос до 380 млн-1. Вопрос за лючается в том, что б дет происходить со льдами Гренландии? Кроме то о, онечно же, всех должна волновать проблема выбросов парни овых азов.
3D-СЕЙСМИЧЕСКАЯ СЪЕМКА В РЕАЛЬНОМ
ВРЕМЕНИ
На вся ий сл чай, если вы не в рсе событий
последних нес оль их месяцев, совершен прорыв –
пол чено решение равнения Гельм ольца, что позволит определить хара тер распространения 3Dсейсмичес их волн. Совсем недавно для решения
этой задачи было необходимо выполнить сложные
вычисления на омпьютере, и даже в этом сл чае
требовалось большое число повторных действий и
сложная провер а. Попыт а с орить эти вычисления о азалась спешной. Эта проблема стала темой
до торс ой диссертации математи а Й. А. Ерлан а
из техничес о о ниверситета Делфта (Нидерланды).
Ученый разработал метод вычисления, оторый позволил решить равнение Гельм ольца в тысяч раз
быстрее, чем прежде.
Это без пречное математичес ое решение имеет мно о приложений, хотя первоначальной целью
была все-та и сейсмичес ая развед а. Более подробн ю информацию вы можете пол чить на сайте:
http://ta.twi.tudelf.nl/nw/users/vuik/numal/erlangga.pdf.
НОВОСТИ БУРЕНИЯ
Л. С иннер, реда тор –
University, Техас
онс льтант, Tech
БУРОВЫЕ МАСТЕРА –
ГОРДОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В прошлом лидеры определялись среди р ппы
индивид мов, оторые подтверждали свои ачества
в различных сит ациях и оторые в настоящее время мо ли бы пристыдить мно их из нас. Мы просто
не сможем подняться до их ровня. Они на самом
деле профессионалы с большой б вы.
На самом деле, в настоящее время б ровые мастера олицетворяют собой ачества тех людей более,
чем то-либо. Они молча стоят на пол б ровой станов и или внимательно наблюдают за всеми операциями с б ровой выш и в дождь, сне , сля оть и
рязь. Они сохраняют спо ойствие в любой сит ации без а их-либо дис ссий или послаблений. Они
имеют железный хара тер. И они профессионалы.
Ита , что же привле ает людей в б рении? Деньи? Тр дности? Не жели мы не сможем порно работать и в сфере продажи или переработ и нефти?
Это сложный вопрос. Где еще мы сможем найти
с ольз ю, рязн ю площад б ровой станов и с
12
отверстием посередине? Не жели вас не привле ает прелесть омандирово в отдаленные ре ионы,
из чение различных новых традиций и льт р, а
та же пол чение цело о б ета заболеваний, в лючая малярию, дизентерию, тропичес ю лихорад
столбня и мно ие др ие?
Я считаю, что та ова нат ра б рови а – самостоятельно о, независимо о челове а – не фо сироваться на личном омфорте, а основное внимание
делять работе, отор ю роме не о ни то не может
выполнить из-за ее сложности. Ита , это подходящая мотивация? Б рение не для слабых сердец. Мы
все реп ие – очень реп ие.
Мы знаем, что хара тер дает нам силы для то о,
что мы делаем. Мы все приносим в работ свой опыт,
мастерство, мения, знания, интелле т и хара тер.
Все это достаточно важные вещи. А что можно с азать о физичес их возможностях, семейном положении, льт ре, предпочтениях и предрасс д ах?
Что нас беспо оит? Проблемы со здоровьем, риси, онфли ты, сталость, ч вство одиночества, ссоры и неодобрение. Ка это влияет на наш хара тер?
Ч вство значимости, доброжелательные отношения,
омандный д х, доверие и др желюбие очень важ№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ны. Это то, что делает нас сильными, очень сильными.
Я считаю, что все это достаточно просто, в этом
за лючен хара тер нашей профессии. Большая часть
людей д мает о б рении, а о работе. Одна о это
не та . Это профессия и те, то работает б рови ом
– настоящие профессионалы. Мы живем своей жизнью, оторая за лючается не в сп с е/подъеме б рильных тр б, при отовлении б рово о раствора,
онтроле состояния с важины, правлении инстр ментом или б ровой станов ой, а в б рении с важин. Наша профессия подраз мевает толь о тех
людей, оторые мо т б рить с важины и делают это
хорошо, потом что они профессионалы.
В общем, задача достаточно проста. Мы не можем доверять ощ щениям, пос оль мы б рим с важины. Было бы странно, если бы р ппа рабочих
доверяла своим ощ щениям в процессе б рения
с важины, о да необходимо при ладывать все свои
знания и значительные силия.
Большинство из нас осознают свою значимость.
Мы обеспечиваем развитие и добыч природных рес рсов. Та их мастеров а мы, оторые мо т выполнять та ю работ , сравнительно немно о на нашей планете. Мы б рим с важины разных диаметров, использ я при этом различн ю методоло ию,
мы б рим на различные л бины, чтобы промышленность мо ла пол чить «черное золото», оторое
необходимо всем мир . И мы делаем это, в л чшем сл чае не имея омфорта, а ино да в сложных
или опасных словиях. Поэтом мы профессионалы. И мы сильные, очень сильные.
Должно быть, что-то вн три нас подс азываем
нам, а б рить с важин . Это вн треннее ч тье, хара терное толь о для людей нашей профессии. Под майте об этом. В а ой еще отрасли промышленности мастерам необходимы та ие возможности,
хара тер и инт иция? В а их еще областях за ислючением б рения треб ется та ой напряженный
тр д, профессионализм, мение рис овать?
Та их профессий немно о, среди них можно отметить воор женные силы, полицию и пожарных.
Ко да мой сын был малень им, сначала он хотел
стать военным, затем пожарным. Позже он захотел
стать полицейс им. Точно та же, а и мой вн . Я
не мо ем помочь, но поощрял е о выбор. С ажите,
мно ие ли из нас стан т поощрять выбор своих сыновей и дочерей, если они захотят пойти по стопам
родителей? Найдется ли хоть один из нас, то захочет, чтобы профессия б рово о мастера стала семейной традицией?
Я считаю, что пресса несправедливо ос ждает
б рови ов за то, что мы б рим землю, за рязняем
возд х и наносим вред о р жающей среде. Они представляют нас злодеями, разр шителями и без мцами. Они пиш т о нас а о монстрах, оторые стремятся онтролировать а тивность всех людей на
Земле. Спасибо, что мы не зависим от них.
Мы работаем в нефтяной промышленности, занимаемся б рением и представляем сообщество людей, работающих в достаточно тр дных словиях. Мы
не выражаем недовольства и не сопротивляемся в
сл чае проявления повышенно о интереса нам со
стороны о о бы то ни было, особенно прессы. Пос оль мы профессионалы и мы сильные, очень
сильные.
Может быть, нам действительно стоит остановиться и извиниться. Мы та дол о работаем в отрасли
б рения, что наши лаза орят, бы ис ривлены в
адс ой хмыл е, и мы действительно отчасти похожи на монстров, оторые все разр шают на своем
п ти. Одна о мы не разр шаем и не оп стошаем
планет . Мы выполняем работ , отор ю ни то не
сможет выполнить роме нас, б рим с важины в л бь
земли, да не прони ал еще ни то до нас.
Вероятно, нам не след ет оправдывать наш профессию. П с ай то-ниб дь из этих ж рналистов
приедет на б ров ю и попроб ет сп стить 6 5/8-дюймов ю б рильн ю олонн . А мы посмотрим, нас ольо хорошо он это сможет сделать по сравнению с
рабочим б ровой. Это до ажет, что мы профессионалы.
Я бы хотел видеть молодое по оление, оторое
присоединится мастерам, являющимся ордостью
промышленности. Давайте признаем, что б рение
это профессия. Люди, оторые работают в этой области, имеют сильные хара теры, но не толь о блаодаря работе, отор ю они выполняют, это феномен. Их в лад неоценим. Эти люди профессионалы
и они сильные, очень сильные.
НОВОСТИ ДОБЫЧИ
В. Шмидт, на чный реда тор, WO
ТЕХНОЛОГИЯ SAGD
Разработ а нефтеносных песчани ов Канады поб ждает специалистов исследовать новые способы
повышения нефтеотдачи. Использование пара с целью снижения плотности (Steam Assisted Gravity
Drainage – SAGD) не является инновационной техноло ией, а др ие методы либо находятся на стадии
разработ и, либо толь о начинают испытываться.
Техноло ия SAGD имеет ряд недостат ов. Основным недостат ом этой техноло ии является то, чтобы пол чить н жное оличество пара необходимо
мно о воды и природно о аза. Это стало причиной
проведения исследований для то о, чтобы выяснить,
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
можно ли использовать для пол чения пара нес ольо источни ов. Пос оль автор статьи не принимал
непосредственно о частия в этом э сперименте, информация о нем б дет представлена читателям для
дальнейше о анализа.
Исследования проводились в исследовательс ом
центре Petroleum Technology Research Centre в Реине (Сас ачеван, Канада). В процессе исследований внимание фо сировалось на совместной
разработ е процесса пол чения пара (Joint
Implementation of Vapour Extraction – JIVE). Эта прорамма была разработана Alberta Research Council,
PTRC, Saskatchewan Research Council, Nexen, Husky
Energy, Canadian natural Resources Ltd. и др ими
омпаниями, занимающимися добычей тяжелой не-
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
использовался в др их цефти. Разработанный проРезерв ар для
Подача Компрессор
Подача природно о аза
техноло ичес ой
метана
лях, особенно в Западном
цесс пол чил название
Рецир лир ющий аз обработ и нефти
Техасе. В настоящее время
Vapex.
обс ждается вопрос пол чеВ зависимости от пластония аза из др их источнивых хара теристи в процесов.
се Vapex использ ется смесь
Положение о проведении
азов: метана, СО2, пропана
энер етичес ой полити и от
и б тана. В техноло ии SAGD
2005 . позволило Минив ачестве жид ости-носитестерств энер ети и США
ля тепла и для временно о
С важина для подачи
(Department of Energy – DOE)
изменения вяз ости тяжелой
растворителя
рассмотреть и обнародовать
нефти использ ется вода.
Э спл атационная
прое т сбора, транспортиС ть процесса Vapex за люс важина
ров и и на нетания СО2 (се чается в растворении азов
Разжиженная
в тяжелой нефти с целью
вестрирования)
в нефтяные
Растворение паров
нефть
снижения ее вяз ости и оби азовые месторождения,
Процесс Vapex за лючается в на нетании аза, оторый
ле чения ее течения. Бла одля повышения азо- и нефрастворяется в тяжелой нефти с целью снижения ее
вяз ости.
даря снижению плотности
теотдачи. Бла одаря этом
Источни : Petroleum Technology Research Centre
тяжелой нефти, она может
положению DOE б дет фибез тр да транспортироватьнансировать этот прое т,
ся по оризонтальной с важине, а по азано на рис.
разработанный и предложенный Университетом АлаНоситель, растворитель и поп тный аз рецир либамы – Бирмин ема (University of Alabama –
р ют, поэтом процесс считается эффе тивным и
Birmingham – UAB).
сравнительно э оло ичес и чистым
Партнерами DOE в этом прое те выст пят УниИспользование процесса Vapex позволяет страверситет (Алабама), Сельс охозяйственный и машинить два основных недостат а техноло ии SAGD: исностроительный ниверситет (Алабама), Геоло ичеспользование 4 брл пресной воды для разжижения
ая сл жба (Алабама) и Университет Северной Ка10 брл тяжелой нефти и использование 83,7 т СО 2
лифорнии. Затраты на прое т составят 6 млн долл.,
DOE вложит в этот прое т 3 млн долл.
для извлечения 1000 брл нефти.
В соответствии с про раммой прое та СО2 б дет
Пос оль в процессе использ ются азы в их
естественном состоянии без добавления воды или
пост пать с эле тростанции Southern Co. И на нетепла, специалисты надеются, что при помощи этотаться в с важины нефтяно о месторождения Сито прое та можно б дет дости н ть со ращения выбронель (Мобил Ка нти, Алабама) с целью повышеросов СО2 и использования пресной воды почти на
ния нефтеотдачи и хранения СО2. Прое том та же
90 % по сравнению с техноло ией SAGD. Разработпред смотрено омпьютерное моделирование ми чи и прое та считают, что оэффициент отдачи порации нефти, воды и СО2 для послед юще о из чевысится до 30–50 % по сравнению с 5–15 % в нания данных чеными, специалистами и аналити астоящее время. В соответствии с данными PTRC веми, составляющими модель изменения лимата.
личение оэффициента отдачи поможет добыть доИспользование метода на нетания СО 2 позволит
полнительно 10 млрд брл тяжелой нефти.
дополнительно пол чить на месторождении СитроДр ой техноло ией величения добычи тяжелой
нель 64 млн брл нефти.
нефти в Канаде является Pressure Pulse Technology
(РРТ), разработанная Wavefront Energy and EnvironАЛМАЗНЫЕ ПОКРЫТИЯ
mental. Компания разработала этот прое т совместПри производстве реж щих элементов б ровых
но с Greentree Gas&Oil и испытала новый метод PPT
долот производители использ ют техноло ию нанена восьми на нетательных с важинах месторождесения алмазных по рытий же в течение мно их лет.
ния Родни Са ф.
В настоящее время эта техноло ия использ ется и
Эта техноло ия основана на методе п льсир юна месторождениях – алмазные по рытия наносятся
ще о на нетания воды с низ оамплит дной продольна сальни овые плотнения и др ие поверхности,
ной волной. Специалисты омпании сделали вывод,
подвер ающиеся воздействию высо о о давления.
что «на нетаемая та им способом жид ость велиКомпания John Grane Inc. совместно с Advanced
чивает поровое пространство», стим лир я движеDiamond Technologies Inc. в течение нес оль их лет
ние пото а нефти в пласте. Компания Greentree сработала над созданием и внедрением алмазных попешно испытала нов ю техноло ию в промысловых
рытий для величения трения и защиты поверхноссловиях.
ти плотнений. В рез льтате совместно о тр да было
В настоящее время техноло ия РРТ лицензироразработано дв хсе ментное ольцевое леродное
вана, пос оль
р ппа Energy Services Group омплотнение с л чшенным алмазным по рытием для
пании Halliburton планир ет совместно с Greentree
предотвращения попадания нефти в с хой азовый
исследовать, доработать и использовать эт техноплотняющий артридж на т рбо омпрессорном оболо ию на промыслах.
р довании. Ка сообщили специалисты из John Grane
Inc. плотнение может выдержать давление 3–5 psi
ПРОЕКТ СЕКВЕСТРИРОВАНИЯ СО2
(1 psi = 6,894 Па), но в словиях высо их температ р необходимо использовать более прочное плотКа известно при добыче ле ой нефти СО 2 иснение. Более подробно об этих техноло иях можно
польз ется для на нетания в с важин с целью поб дет прочитать в ближайшем б д щем.
вышения нефтеотдачи. Одна о использование этоо метода было о раничено в ре ионах, де этот аз
Перевел Д. Баранаев
14
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ
ПРИ ПОМОЩИ
СОВРЕМЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН
Р. Чандлер и М. Джеллисон, Grant Prideco, М. Пейн, BP America и Дж. Шепард, GlobalSantaFe
Новые материалы и онстр ции от рывают п ть для сверх л бо о о б рения
Число с важин
ТЕНДЕНЦИИ
В ГЛУБОКОМ БУРЕНИИ
В США а и во всем мире наблюдается тенденция а тивизации л бо о о б рения. С 1995 . в США
более чем в два раза возросло число проб ренных
с важин, фа тичес ая верти альная л бина оторых
превышает 15 000 ф т (рис. 1). Число действ ющих
б ровых станово , занятых в б рении та их с ва-
На се одняшний день
Про ноз
Годы
Рис. 1. Тенденция величения числа с важин в США, фа тичес ая верти альная л бина оторых превышает 15 000 ф т.
С 1995 . число та их с важин возросло более чем в два раза
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
жин, возросло почти в три раза (рис. 2). С 2000 .
почти в три раза величилось число с важин, за онченных б рением в словиях высо их давлений и температ р. Ожидается, что в США добыча аза с л бо их оризонтов та же величится с 7 % в 1999 .
до 14 % 2010 .
В онце 2005 . с важина Нотти Хед на част е
512 месторождения Грин Каньон дости ла прое тной л бины 34 189 ф т (1 ф т = 0,3048 м). Это самая л бо ая с важина в Ме си анс ом заливе.
14 3/4-дюймовый отрезо с важины был доведен до
отмет и 24 085 ф т, а все о во время сп с о-подъемных операций в с важин было сп щено 4 млн ф т
или 757 миль (1 миля = 1,609 м) б рильных тр б.
Предыд щая ре ордная с важина в Ме си анс ом
заливе была проб рена в начале 2005 . до л бины
32 727 ф т.
В настоящее время мно ие б ровые подрядчи и
модернизир ют или строят новые самоподъемные и
пол по р жные б ровые станов и, а та же б ровые
с да с динамичес им позиционированием с возможностью б рения до л бины 35 000 ф т. Недавно один
из подрядчи ов подписал онтра т на строительство
б рово о с дна с динамичес им позиционированием стоимостью 650 млн долл., способно о б рить
с важины л биной до 40 000 ф т в водах л биной
Число б ровых станово
При б рении сверх л бо их с важин предъявляются значительные требования б рильной олонне. Большая длина олонн приводит возни новению высо их растя ивающих на р зо , следствием
че о становится смятие б рильных тр б линьями,
проблемы р зоподъемности, смятие б рильных тр б
в противовыбросовых превенторах. Мо т та же возни ать проблемы со способностью плаше превенторов срезать современные высо опрочные б рильные тр бы с высо ой дарной вяз остью. Выход из
строя соединений КНБК на сверхбольших л бинах
связан с повышенным рис ом и затратами.
В статье анализир ются проблемы онстр ции
б рильных олонн применительно сверх л бо ом
б рению, а та же представлены новейшие технолоии, оторые, а ожидается, помо т в дальнейшем
б рить на еще большие л бины.
На се одняшний день
Про ноз
Годы
Рис. 2. С 1995 . в США число действ ющих б ровых станово , занятых в б рении с важин л биной более 15 000
ф тов, величилось почти в три раза
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12 000 ф т. Б рение та их с важин потреб ет значительных инвестиций и развития техноло ий сверхл бо о о б рения (ultra deep drilling – UDD).
Фа тичес ая верти альная л бина, ф т
БУРЕНИЕ
СО ЗНАЧИТЕЛЬНЫМ ОТКЛОНЕНИЕМ
И СВЕРХГЛУБОКОЕ БУРЕНИЕ
Соответств ющие техноло ии и инновационные
техничес ие приемы в значительной степени содействовали том , что операторы стали б рить с важины со значительным от лонением. Об этом свидетельств ет величение числа подобных прое тов в
мире.
Основное отличие б рения со значительным отлонением (extended reach drilling – ERD) от сверхл бо о о б рения UDD за лючается в хара тере
механичес их на р зо , испытываемых б рильной
олонной. В первом сл чае это высо ий вращающий
момент и низ ие растя ивающие на р з и, во втором – высо ие растя ивающие на р з и и низ ий или
средний вращающий момент. Авторы относят
сверх л бо им та ие с важины, фа тичес ая вертиальная л бина оторых превышает 25 000 ф т, а
отношение от лонения л бине не превышает 0,25.
Та ой тип с важин треб ет от б рови ов сосредоточить внимание на ма симальном величении способности б рильной олонны выдерживать растя ивающие на р з и, меньшении та их на р зо в самой
олонне и модернизации б ровой станов и и ее
обор дования та , чтобы они мо ли выдержать таие на р з и. В отличие от проблемы снижения вращающе о момента при б рении со значительным
от лонением, высо ая растя ивающая на р з а может о азаться более тр дной задачей. Это связано
лавным образом с тем, что б рильная олонна состоит из стальных тр б определенной плотности
(0,283 ф нт/дюйм3) и определенным пределом течести (135 000 ф нт/дюйм 2). Пос оль для большинства л бо их с важин расчет размера б рильных тр б ведется на основе идравличес их требований с важине и использования б рильных тр б
из стали S-135, для с важины с ществ ет предел
фа тичес ой верти альной л бины. Этот фа тор в
От лонение/Гл бина = 0,25
Сверх л бо ое
б рение
От лонение
Рис. 3. База данных отрасли ( спехи в б рении с важин со
значительным от лонением, при этом спехи в сверх л боом б рении достаточно с ромные)
16
сочетании с др ими проблемами сдерживал проресс отрасли в л бо ом б рении (рис. 3).
Операторы определили запасы, треб ющие для
свое о освоения преодоления азанных тр дностей.
По всем мир были определены прое ты, находящиеся в данное время на стадии разработ и, в лючая мно очисленные прое ты на шельфе и л бо оводных част ах Ме си анс о о залива, л бо оводных ре ионах Западной Афри и, Бразилии, Тринидада и Малайзии, а та же прое ты добычи аза с
л бо их оризонтов под дном Каспийс о о моря.
СОВРЕМЕННЫЕ
МАТЕРИАЛЫ
Во мно их п бли ациях выс азывалась идея использования нестальных б рильных олонн, лавным
образом для снижения вращающе о момента и напряжения при затяж е в с важинах со значительным
от лонением. Одна о спешными о азались др ие
менее затратные и более пра тичные методы снижения вращающе о момента и напряжения при затяж е. Это сдерживает оммерчес ое продвижение
нестальных б рильных тр б.
Движение отрасли в сторон сверх л бо о о б рения повысило интерес нестальным б рильным
тр бам. Мы обс дим три современных материала:
омпозиты из леродно о воло на, титан и алюминий. Б рильные тр бы из этих материалов с разной
долей спеха в той или иной степени использовались в отрасли. При б рении сверх л бо их, сильно
от лоненных или л бо оводных с важин б рильные
тр бы из этих материалов имееют свои преим щества и недостат и.
Композиты из
леродно о воло на. Композитные б рильные тр бы (composite drill pipe – CDP)
из отавливаются намот ой леродно о воло на на
сердечни с одновременной добав ой эпо сидов,
оторые обвола ивают воло на и с репляют их воедино. Тр бы снабжены стальными б рильными замами та ой же онстр ции, что и для соединения
обычных стальных тр б. Стальные б рильные зам и
при репляются
омпозитной тр бе в процессе намот и, при этом леродные воло на размещают
поверх специально с онстр ированных онцов зама для то о, чтобы связать с тр бой и предотвратить
сталостное разр шение в процессе э спл атации.
В настоящее время омпозитные б рильные тр бы
стоят примерно в три раза дороже обычных стальных. С л чшением техноло ии их стоимость может
снизиться.
По сравнению с обычными стальными омпозитные тр бы имеют ряд преим ществ:
• меньший вес;
• высо ое отношение прочности вес ;
• превосходн ю оррозионн ю стой ость;
• повышенн ю сталостн ю прочность;
• нема нитные свойства.
Эти ачества мо ли бы сделать омпозитные тр бы при одными для сверх л бо о о б рения и др их б ровых приложений. Их основной недостато
роется в идравличес их хара теристи ах и по азателях, что помешало их применению в этой области. Для достижения необходимых онстр ционных
свойств (предел прочности при р чении и растяже№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нии и сово пность давлений) омпозитные тр бы
должны быть значительно толще обычных стальных
тр б. В зависимости от онстр ции толщина стен и
омпозитной тр бы должна быть в два раза больше.
Это привело бы значительном меньшению вн тренне о диаметра и неприемлемым потерям давления.
Высо ое отношение прочности вес омпозитных тр б дает им с щественное преим щество в
сравнении со стальными тр бами с точ и зрения
вращательно о момента и затяж и. Одна о, пос оль при сверх л бо ом б рении та же важна
идравличес ая хара теристи а, та ие тр бы не являются оптимальным вариантом. Чтобы омпенсировать величенн ю толщин стен и, онстр торы
омпозитных тр б величили нар жный диаметр.
Например в сверх л бо ом б рении широ о использ ют стальные 5 7/8-дюймовые тр бы. Для этой же
цели были предложены омпозитные 6-дюймовые
тр бы. Но даже с та ими поправ ами меньшенный
вн тренний диаметр способств ет величению потери давления, а величенный нар жный диаметр –
величения э вивалентной плотности цир ляции
(equivalent circulating density – ECS) в ольцевом
пространстве. Это может создать проблемы при
становлении онтроля над с важиной, особенно в
с важинах, де разница межд плотностью б ровоо раствора и радиентом давления при разрыве
незначительная.
Композитные тр бы по азали неплохие рез льтаты при б рении со сверх орот им ради сом, де их
иб ость и сталостная прочность стали значительным преим ществом. При та ом б рении идравличес ие хара теристи и не являются сдерживающим
фа тором.
Титановые б рильные тр бы. Титановые б рильные тр бы производились в очень о раниченных оличествах для б рения со сверх орот им ради сом. Тр бы мало о диаметра (2 1/2 и 2 7/8″) доазали свою спешность в нес оль их опытных и
промышленных испытаниях. К сожалению, стоимость
производства та их тр б о азалась слиш ом высоой (в 7–10 раз выше стальных), а рыно очень о раниченным.
Титановая б рильная тр ба представляет собой
тр б из титаново о сплава с высаженными вн трь и
нар ж онцами, запатентованные высо о ачественные сталостностой ие стальные б рильные зам и
из низ оле ированной леродистой стали и сты овочные злы межд стальным зам ом и высаженной
частью тр бы. По сравнению с обычными стальными титановые б рильные тр бы имеют с щественные преим щества:
• меньший вес;
• повышенное отношение прочности вес (на
37 %) в сравнении со стальными тр бами S-135;
• высо ю оррозионн ю и эрозионн ю стой ость;
• хорош ю сталостн ю прочность.
Титан более ибо чем сталь, е о мод ль пр ости равен 17 млн ф нт/дюйм 2 против 30 млн
ф нт/дюйм 2 стали. Хотя та ое ачество весьма
полезно при б рении со сверх орот им ради сом,
это может затр днить операции при сверх л бо ом
б рении. При той же самой на р з е деформация
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
олонны из титановых тр б б дет примерно в два
раза больше, чем стальной олонны. Это приводит том , что титановая тр ба ведет себя иначе,
чем обычная стальная тр ба. Титановая б рильная
олонна может иметь замедленн ю реа цию на изменения вращающе о момента, частоты вращения
и при подъеме с забоя. Чтобы олонна среа ировала на изменения на поверхности необходимо больше времени. К та ом поведению олонны можно
приспособиться, но на это может потребоваться
мно о времени.
Маловероятно, что производители мо т из отовить высо оэффе тивн ю б рильн ю олонн из титана, оторая обеспечит новое техничес ое решение. Прежде чем титановые тр бы найд т серьезное
применение в сверх л бо ом б рении, б рении со
значительным от лонением и др их проблемных
прое тах, необходимо пол чить ответы на след ющие вопросы.
• Есть ли желающие платить высо ю цен ?
• Нас оль о л чше б д т работать титановые тр бы по сравнению с тр бами из современных сверхвысо опрочных сталей с минимальным пределом
те чести поряд а 165 тыс. ф нт/дюйм 2? По сравнению со стальными титановых тр б (предел те чести 120 тыс. ф нт/дюйм2) отношение прочности
вес выше все о на 15 %.
Алюминиевые б рильные тр бы. Алюминиевые
б рильные тр бы использ ются в нефтяной промышленности нес оль о десят ов лет. Опыт их применения пришел из России и бывше о Советс о о Союза. Алюминиевые тр бы хорошо по азали себя в
э спл атации. В о раниченных масштабах алюминиевые тр бы применялись в 60-ые и 70-ые оды в
Северной и Южной Амери е для величения л бины б рения и снижения веса станово , транспортир емых вертолетами. Не оторые называли алюминиевые тр бы «бедным родственни ом» титановых
тр б, пос оль при значительно меньшей стоимости они обладали та ими же хара теристи ами, а
именно:
• меньшим весом;
• хорошей оррозионной стой остью;
• повышенной сталостной прочностью;
• нема нитными свойствами.
Алюминиевые б рильные тр бы из отавливают из
ованных алюминиевых тр б с высаженными онцами. Стальные б рильные зам и с нарезанной резьбой присоединяли тр бам методом посад и с садой, либо с помощью специально о лея (см. World
Oil, июль 2006 .).
Стоимость алюминиевых тр б примерно в два
раза выше обычных стальных, хотя это в значительной степени зависит от техничес их словий на аждый прод т. Не оторые источни и азывают, что в
последнее время разница в стоимости возможно
меньшилась.
Алюминиевые б рильные тр бы можно использовать в б рении со значительным от лонением и для
оризонтально о б рения, но не оторые их хара теристи и делают их малопри одными для сверх л бо о о
б рения. Предел те чести алюминиевых тр б относительно низ ий и составляет о оло 69 000 ф нт/дюйм2
(для сплава, применяемо о при производстве тр б).
17
Проценты
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Примечание 1:
Все испытания проведены
с образцами 3/4 размера
Примечание 2:
Все испытания проведены
при температ ре -4°F
Ударная вяз ость, ф то-ф нты
Рис. 4. Графи на опленной ф н ции плотности по азывает
50-процентное повышение дарной вяз ости высо опрочных
сталей за последние три ода
Следовательно, с четом влияния стальных б рильных
зам ов, они имеют меньшее отношение прочности
вес , чем тр бы из сверхвысо опрочной стали. По сравнению со стальными алюминиевые тр бы имеют больш ю толщин стен и, что не ативно влияет на идравличес ю хара теристи . Кроме то о, во время э спл атации при температ рах выше 250 °F может с щественно снизиться предел те чести. Пос оль высоие температ ры часто встречаются при сверх л боом б рении, алюминиевые тр бы непри одны для
мно их с важин.
Высо опрочные стали. Высо опрочные стали –
это техноло ии ближайше о, средне о и перспе тив-
но о б д ще о сверх л бо о о б рения. В настоящее
время на рын е эти стали представлены мар ами
Z-140 и V-150. Если оворить о б рильных тр бах,
отношение прочности вес
этих сталей повысилось соответственно на 4 и 11 % по сравнению со
сталью S-135. Стоимость выросла незначительно.
Отрасль не торопилась с их внедрением, но
последние тенденции в сторон величения л бины с важин дали хороший имп льс. В настоящее
время использ ется свыше 500 тыс. ф т тр б из стали Z-140 и 175 тыс. ф т тр б из стали V-150. Они
использ ются в ачестве б рильных олонн.
Пониженная пластичность/ дарная вяз ость высо опрочных сталей тормозит их а тивное внедрение. Одна о производители л чшили техноло ию и
предла ают эти мар и со значением дарной вяз ости (определенной методом продольно о линовидно о надреза Шарпи) выше, чем стали S-135. Кроме то о, бла одаря л чшению химичес о о состава
стали, термообработ и и модернизации техноло ии
из отовления эти мар и вып с аются с четом более стро их требований
дарной вяз ости.
В 2003 . Чандлер и др ие оп бли овали работ
о современном состоянии техноло ии высо опрочных сталей. При анализе данных статистичес их замеров выяснилось, что с ществовала 18-процентная
вероятность то о, что дарная вяз ость стали Z-140
снизится ниже 59 ф то-ф нт (3/4 размера при температ ре -4 °F). Кроме то о, с ществовала 100-процентная вероятность то о, что дарная вяз ость стали V-150 дости нет значения ниже 59 ф то-ф нт.
Глядя на данные 2006 . видно, что с ществ ет
9-процентная вероятность для стали Z-140 и 50-процентная вероятность для стали V-150 то о, что их
дарная вяз ость снизится до 59 ф то-ф нт и ниже.
Вероятность достижения высо ой пластичности/
дарной вяз ости в этих высо опрочных сталях за
последние три ода величилась на 50 % (рис. 4).
Сравнение хара теристи б рильных тр б из различных материалов с четом влияния стально о зам ово о соединения
Вн трен- Площадь
Прочность
Нар жный
Увеличение
Отношение Ул чшение
ний
поперечно о
Вес
Длина,
диаметр
тр бы
стоимости
диаметр
сечения
ввозд хе3, прочности посравнению
тр бы,
нарастяжение,
ф т
посравнению
тр бы,
тр бы,
ф нто-ф т
вес 
сS-135,%
дюйм
ф нто-ф т
сS-135
дюйм
дюйм2
Мар а
Предел
те чести,
ф нто-ф т
Ti6Al-4V
120000
5,875
5,153
6,254
750421
46,24
741
1013
37
≈7–10
165000
5,875
5,153
6,254
1031829
46,24
1145
901
22
Нетданных
Al-Zn-MgII 
69618
5,787
4,764
8,477
590175
46,24
717
823
12
≈1,5–2,5
Стальная
V-150
150000
5,875
5,153
6,254
938026
46,24
1145
819
11
Нетданных
Стальная
Z-140
140000
5,875
5,153
6,254
875491
46,24
1145
765
4
Нетданных
Типтр бы
Титановая
Стальная
UD-165
1
Алюминиевая 
Стальная
2
S-135
135000
5,875
5,153
6,254
844224
46,24
1145
737
0
1
Алюминиевая 
2
Al-Zn-MgIV 
50763
5,787
4,764
8,477
430335
46,24
717
600
-19
≈1,5–2,5
Алюминиевая1
Al-Cu-Mg-
Si-FeIII2
49312
5,787
4,764
8,477
418034
46,24
717
583
-21
≈1,5–2,5
Алюминиевая1
Al-Zn-MgI2
47137
5,787
4,764
8,477
399596
46,24
717
557
-24
≈1,5–2,5
1
1
Алюминиевые б рильные тр бы с проте торным толщением (со ласно ISO 15546) для нефтяной и азовой промышленности.
В лючая вес стальных б рильных зам ов.
3
Б рильные тр бы алюминиевых сплавов (со ласно ISO 15546) для нефтяной и азовой промышленности.
2
18
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С щественный сдви в пол чении
Уменьшенный диаметр для меньше о
вращающе о момента
высо ой дарной вяз ости высо опрочных сталей заставил производиУчасто тр бы, зажимаемый линьями,
имеет больш ю длин и толщин
телей б рильных тр б разработать
стен и, что повышает способность
тр бы выдерживать смятие
та ие мар и сверхвысо опрочных
Вн тренняя и
нар жная высад а
сталей, а например UD-165. Разработ а стали UD-165 с пределом
Не содержащий арбида
те чести 165 тыс. ф нт/дюйм2 приМ фтовая часть
вольфрама твердый ободо
зам ово о
для защиты райзера/
ведет величению отношения прочсоединения
обсадной олонны
ности вес на 22 % по сравнению имеет два част а
диаметр
со сталью S-135, что все о лишь на разно о диаметра Увеличенный
для большей
р зоподъемности
15 % ниже, чем титановых тр б.
Вероятно, стоимость тр б из стали
Тр ба из высо опрочной
стали с меньшей толщиной
UD-165 б дет с щественно ниже, чем
стен и
титановых. В табл. приводится сравТолщина стен и ниппельной части
обеспечивает способность соединения
нение б рильных тр б из современвыдерживать растя ивающие на р з и
ных сталей Z-140, V-150 и UD-165 с
Рис. 5. Колонна для сп с а б рильных тр б в сверх л бо их с важинах имеет
тр бами из стали S-135.
величенн ю толщин стен и част а тр бы, зажимаемо о линьями, что повыВо мно их п бли ациях при оценшает ее сопротивление смятию
е отношения прочности вес не
читывают влияние стальных б рильных зам ов, приКанав и
распределения
репленных тр бам из нестальных материалов. Нана р з и л чшают
оборот, обращается внимание толь о на роль мате- распределение веса
Удлиненная зона
и меньшают
онта та (20″)
риала в повышении это о отношения. Одна о в табл.
точечн ю на р з
в пяте
это влияние по азано и при анализе использ ется
Измененный
Дистанционно
лон лина
онсервативный подход.
ОПЕРАЦИОННЫЕ ПРОБЛЕМЫ
ПРИ СВЕРХГЛУБОКОМ БУРЕНИИ
С ществ ет ряд проблем, оторые становятся все
более важными, о да мы оворим о сверх л бо их
с важинах. Пос оль та ие с важины способств ют величению осевой на р з и и растя ивающих напряжений в б рильной олонне (по сравнению с
обычными) мно ие вопросы треб ют повышенно о
внимания. На рис. 5 представлена современная онстр ция олонны для сп с а б рильных тр б.
Смятие тр бы линьями. При повышенной осевой на р з е линовой захват передает дв хосные
на р з и б рильной тр бе, что приводит возни новению в ней сжимающе о напряжения. Чрезмерное
напряжение может стать причиной смятия б рильной тр бы. Та же может произойти повреждение
линово о захвата и плаше . Смятие б рильной тр бы линьями представляет весьма реальн ю и прям ю опасность в сверх л бо ом б рении. В л бо оводной части Ме си анс о о залива были задо ментированы та ие сл чаи и не оторые аварии за ончились атастрофичес ими последствиями.
Для предотвращения смятия межд м фтовой и
высаженной частью тр бы наваривается отрезо тр бы л чшенной э сцентричности и овальности. Участо тр бы, зажимаемый линьями, имеет больш ю
толщин стен и, чем тело тр бы. По онстр тивным
соображениям толщина стен и этой части тр бы и
прочность материала обеспечивают большее противодействие смятию, чем способность при репленной ней тр бы выдерживать растя ивающие на р зи. Для добства захвата длина част а тр бы, зажимаемо о линьями, может дости ать 80″.
Производители линовых захватов та же разработали техноло ии по повышению сопротивляемости смятию и сведению миним м повреждений
в ладышей линьев. Недавно на рын е появились
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
и в ладыша
меньшает
поперечн ю
на р з
Твердый
вн тренний в ладыш
поддерживает
размеры стройства
и меньшает до
миним ма действие
радиальных сил
на стол ротора
правляемый
механизм с
идравличес им
приводом
Разъемный
в ладыш
Рис. 6. Клиновой захват р зоподъемностью 2 млн ф нтоф тов меньшает поперечн ю на р з на тр б .
Фото предоставлено Access Oil Tools
первые образцы линово о захвата р зоподъемностью 3 млн ф нто-ф т. Е о лавные особенности
– анав и распределения на р з и, величенная
длина захвата и лон межд линьями и он сным
в ладышем для меньшения поперечной на р з и
(рис. 6).
Гр зоподъемность. Гр зоподъемность б рильной олонны является зоной повышенно о внимания
при б рении сверх л бо их с важин. Во-первых, номинальная р зоподъемность верхне о привода должна превышать предпола аемый вес б рильной олонны с четом оэффициента запаса. Во-вторых,
номинальная р зоподъемность элеватора та же
должна превышать предпола аемый вес б рильной
олонны с четом оэффициента запаса. Одна о еще
одной областью повышенно о внимания, отор ю
б дет непросто онтролировать, является р зоподъемность зам а для б рильных тр б.
При б рении сверх л бо их и л бо их направленных с важин силивается тенденция использования
на б рильных тр бах патентованных зам овых соединений с высо им вращающим моментом. Особенностью этих соединений является меньшенный нар жный диаметр для онтроля э вивалентной плотности
фильтрации. Сейчас предла аются модели с более
обте аемыми формами, нар жный диаметр оторых
19
Гр зоподъемность, ф нто-ф т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нар жный диаметр зам а, дюйм
Прочность на растяжение новой тр бы
Прочность на растяжение тр бы повышенно о ачества
Гр зоподъемность (отверстие при 100 % SMYS, 6 1/8″)
Гр зоподъемность (отверстие при 65 % SMYS, 6 1/8″)
Рис. 7. Гр зоподъемность зам а для б рильных тр б зависит
от е о нар жно о диаметра
ма симально приближается нар жном диаметр
тр бы. Например, наиболее часто в сверх л бо ом
б рении применяется 5 7/8-дюймовая б рильная тр ба из стали S-135 с соединением 7 1/4 х 3 1/2″. Ма симальный диаметр высаженной части этой тр бы
составляет 6″, а вн тренний диаметр типично о элеватора равен 6 1/8″. Та им образом, межд м фтовой частью соединения и в ладышем элеватора остается 9/16-дюймовый радиальный промеж то . Гр зоподъемность зам а для б рильных тр б в значительной степени зависит от е о нар жно о диаметра. Для
арантии то о, что подъемные на р з и не превысят
р зоподъемность зам а, онстр торам б рильных
олонн след ет обращаться производителям ориинально о обор дования за диа раммами р зоподъемности этих соединений (рис. 7).
Производители б рильных тр б разработали онстр ции б рильных зам ов, оторые обеспечивают
необходим ю р зоподъемность и, в то же время,
сохраняют сбалансированность соединения и возможность проведения ловильных работ. Зам и с дв мя част ами разно о диаметра были представлены
отрасли в начале 2002 . На одном онце зам а вблизи он са диаметр зам а больше диаметра стандартно о зам ово о соединения. Он подобран та им
образом, что р зоподъемность зам а превышает
прочность тр бы на растяжение. Уменьшенный диаметр др ой части зам а подобран та им образом,
чтобы равновесить отношение площадь/момент
инерции межд ниппельной и м фтовой частью тр бы и ма симально повысить сталостн ю прочность
соединения. Кроме то о, эта часть зам а представляет интерес для проведения ловильных работ. Большинство ловильных инстр ментов, та их а овершот способны захватывать эт часть зам а, не затра ивая е о толщенн ю часть.
Срезающая способность превентора. В ряде
сл чаев высо опрочные б рильные тр бы с высо ой
дарной вяз остью и величенной толщиной стен и
использ ются без чета способности срезающих
20
плаше не оторых превенторов спешно и/или надежно срезать б рильн ю тр б . Чтобы снизить вероятность поломо б рильных олонн, отрасль расширила применение б рильных тр б с высо ой дарной вяз остью. В свою очередь, омпании-производители добились спехов в разработ е химичес о о
состава, термообработ е и производстве, в рез льтате че о появились высо опластичные тр бы с высо им пределом те чести, а например тр бы из
стали Z-140 и V-150.
В ответ производители превенторов та же предприняли ряд ша ов. Они провели мно очисленные
испытания на срез тр б разно о диаметра и толщиной стен и из стали разных маро с разной дарной
вяз остью. Рез льтаты по азали, что срезающее силие в большей степени связано с дарной вяз остью/пластичностью тр бы, чем ее прочностью, хотя
та же зависит от нее. По рез льтатам этих испытаний производители превенторов пересмотрели форм лы расчета среза.
Б рение с важин л биной более 25 000 ф т зачаст ю треб ет использования тр б большо о диаметра, например 6 5/8″, с различной толщиной стени – от 0,361 до 0,938″. Они производятся с повышенными требованиями
дарной вяз ости, превышающей 59 ф то-ф нтов (образцы 3/4 размера при
температ ре -4 °F). Это тр бы из сталей S-135,
Z-140 и V-150. В ряде сл чаев в одной олонне использ ются б рильные тр бы одно о диаметра четырех типоразмеров по толщине стен и.
Увеличение толщины стен и, повышение предела те чести и предела прочности на растяжение, а
та же величение пластичности материала тр б, использ емых в сверх л бо ом б рении, отрицательно с азывается на способности превентора спешно и надежно срезать б рильн ю тр б . При прое тировании сверх л бо их с важин важно полностью
оценивать возможности превентора.
Способность превентора выдерживать внешнее давление. Еще одной проблемой при сверхл бо ом б рении является наличие потенциально
опасных на р зо , оторым может подвер н ться
б рильная олонна. Та ой сценарий может развиться при становлении онтроля над с важиной или
при ли видации выброса. Ка толь о зафи сирован
выброс, стандартное действие за лючается в том,
чтобы за рыть с важин и произвести замеры давления для оцен и интенсивности и объема выброса. Если с важина остается за рытой, а выброс дости превенторов, в затр бном пространстве с щественно возрастает давление, величина оторо о
зависит от природы, размера и интенсивности выброса, а та же еометрии с важины, плотности флюида и т.д.
Пос оль б рильные олонны обычно сп с аются вместе с обратными лапанами, соответств ющео повышения давления вн три б рильной олонны
может не произойти, и в превенторе или рядом с
ним может становиться большой перепад давления
межд вн тренней и внешней стороной б рильной
тр бы. Давление в затр бном пространстве может
о азать сминающее действие на б рильн ю тр б ,
что может рожать целостности плотнения межд
превентором и б рильной олонной.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ми родеформация, mО
ВЫВОДЫ
В настоящее время наблюдается
тенденция величению числа сверхл бо их с важин, причем все более
распространенными становятся с ваВ среднем сталостная прочность
жины с фа тичес ой верти альной
л чшенно о соединения по райней
мере в девять раз выше, чем
л биной более 25 000 ф т и отношеобычно о соединения диаметром 6 5/8″
Фа тич. знач. для норм. соединения
нием от лонения
л бине менее
Ср. знач. для норм. соединения
0,25.
С
1995
.
в
США
число с важин
Фа тич. знач. для л чш. соединения
л биной более 15 000 ф т величиСр. знач. для л чш. соединения
лось более чем в два раза. Для онстр торов б рильных олонн та ие
Число ци лов на от аз
сверх л бо ие с важины представляРис. 8. Нат рные испытания на сталость (справа) по азывают, что сталостная
ют тр дные задачи, оторые мо т
прочность л чшенно о соединения КНБК (слева) по райней мере в девять раз
выше, чем обычно о 6 5/8-дюймово о соединения
о азаться еще более тр дными, чем
те, оторые пришлось решать в знаПри развитии та о о сценария лимит с важины чительно от лоненных с важинах.
Для преодоления предела растя ивающих на р по давлению может быть о раничен номинальным
пределом прочности тр бы на смятие, несмотря на зо в сверх л бо их с важинах в ачестве дол осрочто, что становлена противовыбросовая система на но о решения возможно использование альтернатив100 00 или 15 000 ф нт/дюйм2. В сверх л бо их с ва- ных нестальных б рильных тр б, что потреб ет инвестиций в исследования, проведение (в словиях,
жинах это важно по дв м причинам:
• повышенная осевая на р з а на б рильные тр - близ их э спл атационным) физичес их и промысловых испытаний чтобы понять рис и и механи
бы меньшает сопротивление тр б смятию;
• при одина овой толщине стен и б рильные тр - новых материалов. Крат о- и среднесрочные решебы больше о диаметра, сп с аемые в сверх л - ния должны сосредоточиться на использовании и
бо ие с важины, имеют более низ ое сопротив- разработ е сверхвысо опрочных стальных б рильление смятию, чем тр бы меньше о диаметра. ных тр б с высо ой дарной вяз остью. Это обеспеКонстр торы б рильных олонн должны читы- чит пол чение аде ватно о отношения прочности
вать пониженн ю прочность б рильных тр б на смя- вес при значительно меньшей стоимости, чем нетие при больших растя ивающих на р з ах. Кроме стальных материалов.
Повышенные осевые на р з и в сверх л бо их
то о, применение обратных лапанов в б рильных
тр бах с отверстиями поможет меньшить перепад с важинах треб ют провести оцен смятия тр б лидавления. Персонал б ровых должен читывать воз- ньями и р зоподъемности. Разработаны новые симожность та ой потенциально опасной сит ации и стемы б рильных тр б и обсл живающе о обор доотвечать за нее при планировании работ по ста- вания.
При сверх л бо ом б рении возрастают операновлению онтроля над сверх л бо ой с важиной.
Соединения омпонов и низа б рильной о- ционные рис и, треб ющие внимания от онстр лонны. Принимая во внимание стоимость аварий с торов с важин. Срезающая способность плаше преб рильной олонной в сверх л бо их с важинах, для вентора и ерметичность превентора из-за смятия
минимизации рис ов необходимо использовать со- б рильных тр б находятся под вопросом. Констр временные онстр ции б рильных олонн. Предме- торам с важин след ет более со ласованно работом особо о внимания являются полом а соедине- тать с производителями обор дования для полной
ний КНБК. Сп с о-подъемные операции в сверх л - оцен и э спл атационных возможностей это о обобо их с важинах стоят доро о, а не дачные ловиль- р дования в сверх л бо их с важинах.
Современные онстр ции соединений КНБК
ные работы в от рытом стволе с послед ющим заспособств ют значительном снижению рис ов и
б риванием ново о ствола стоят еще дороже.
Чтобы обеспечить передач телеметричес их дан- стоимости сверх л бо их с важин. В настоящее
ных по проводном анал связи в б рильной олон- время имеются л чшенные соединения КНБК с сне, было разработано требование о необходимости талостной прочностью, значительно превышающей
соединений с дв мя пояс ами в КНБК. В ответ он- прочность использ емых соединений.
стр торы разработали и запатентовали соединения
КНБК с дв мя пояс ами. Эти соединения были подвер н ты анализ методом онечных элементов, прошли испытания в словиях, приближенных э спл атационным, на сталостн ю прочность, р чение,
свинчивание-развинчивание, а та же интенсивные
промысловые испытания в словиях повышенной
вибрации. Рез льтаты по азали, что для 6 5/8-дюймовых тр б нормально о ряда сталостная прочность
совершенствованных соединений по райней мере
в девять раз выше, чем анало ичных соединений
(рис. 8). Кроме то о, заметно величилась продолПеревел С. Соро ин
жительность работ, и со ратился расход материала.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПЕРАТОР
ОЦЕНИВАЕТ
ПОТЕНЦИАЛ
ГЛУБОКИХ ФОРМАЦИЙ
К. Беннет и Дж. Хеймер, омпания Smith Services, Д. Се рест, омпания GHK, О лахома
Из отовленные на за аз инстр менты делают возможным за анчивание с важин с высо ими давлениями и температ рами
В течение 1960-х одов действ ющий на с ше ВОЗОБНОВЛЕНИЕ РАБОТ
США оператор омпании GHK начал изыс ательСп стя 23 ода, в 2005 . Р. Хефнер III, основос ие работы, чтобы разведать самые л бо ие положни и владелец омпании GHK, решил, что
осадочные отложения бассейпришло время, чтобы повторПрофиль с важины Схема за анчивания
на Анадар о. К онц 1970-х
но оценить площадь, и омпа3 1/2" тр ба,
сталь мар и P110
одов омпания же имела 7 3/4" олонна,
ния начала нов ю про рамм
3 1/2" переводни
342 тр бы,
большой опыт л бо о о б реразведочных работ. Готовясь
с дв мя ниппельными
сталь мар и
онцами,
T95
ния и владела част ами обопробованию л бо их зон
сталь мар и P110
щей площадью 400 тыс. а р.
формации хантон, омпания
7 3/4" олонна,
В 1981 . GHK вместе с Mobil 71
приобрела ис лючительное
тр ба, сталь
мар и Q125
создали совместное предприправо на разработ минераль3 1/2" олонна, 735
тр б, сталь мар и P110
ятие для б рения серии сверх- Переводни
ных рес рсов на част е во 7 3/4" х
л бо их разведочных с вар с важины «Робинсон 1-1».
7 5/8"
жин. Одной из них была с ваВ онце 2005 . с важине
Голов а
хвостожина «Робинсон 1-1».
была доставлена станов а для
ви а
18 685
Считают, что на обширном
сп с а тр б под давлением, на
ф т
Узел
азовом месторождении Хансл чай значительно о повышеплотнетон одноименный прод тив- надставнийи
ния давления на забое. С поВерх па ера,
ный пласт подразделяется на
мощью этой станов и должны
22 925,98 ф т
7 3/4"
олонна,
две отдельные прод тивные
были разб рить цементн ю
Уплотнительный
зел
сталь
ES с фи сатором
мар и
зоны на л бинах 23 000 ф т
проб и возобновить операP110
Стационарный па ер
и примерно 29 000 ф т. В
ции в с важине. Ко да с важиES
Голов а
а,
1981 . началось б рение хвостови
на была же от рыта и б ровая
22 982 ф т
Приемное нездо
с важины «Робинсон 1-1»
станов а находилась на месс полированным
отверстием
близ Эл -Сити, о р Бе хэм,
те, от имени GHK связались с
5 1/2"
Посадочный ниппель
шт. О лахома. К онц 1982 .
Джерри Хеймером, дире тохвостови ,
для олонны-надстав и
сталь
мар
и
в с важине дости ли онечной
ром фирмы Smith Services, отP110
л бины 29 241 ф т в предевечающей за деятельность в
лах формации хантон девонсо р е Пайдмонт, шт. О лахоо о возраста. После это о
ма, чтобы оценить прое т и опс важин обсадили до отметределить порядо действий
3 1/2" олонна, 169 тр б
и 28 581 ф т (измеренная
для сп с а э спл атационной
с
резьбовыми
Башма
соединениями STL,
хвостови а,
длина).
олонны и интенсифи ации
сталь
мар
и
P110
28 581 ф т
Ко да в 1983 . добыча аза
прито а с важине.
От рытый
3 1/2" олонна, 8 тр б,
стала быточной, эт л бо ю
«GHK ведомила нас о своствол
сталь мар и P110
с важин , за онченн ю на
их
намерениях в отношении
3
1/2"
олонна,
5
тр
б,
Конечная
сталь мар и P110
л бина,
пласт хантон, затампонироваэтой
с важины, и мы потратиСплошной направляющий
29 200 ф т
башма
ли и за онсервировали в ожили 3 мес на планирование по
1. Сп стя более 20 лет после онсервадании более высо их цен на Рис.
прое т за анчивания, прежде
ции с важины не та мно о было известно
аз. До б рения этой с важины об словиях в ней (справа), поэтом перед чем смо ли выехать на местопласт хантон ни о да не вс ры- сп с ом 5 1/2-дюймово о хвостови а для рождение, – сообщил Хеймер.
вали ниже зоны на л бине за анчивания с важины была становлена – Мы рассмотрели вопрос со
7 3/4-дюймовая олонна-надстав а
29 000 ф т.
всех точе зрения, чтобы зара22
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ны. Большой возраст тр бных
нее становить все переменные.
изделий в с важине и неизвестВсем аспе там прое та, оторые
ные словия, в оторых они б обычно способств ют или мешад т находиться в процессе э сют выполнению операций, напл атации, сделали обсадн ю
пример вес хвостови а или маролонн непри одной для пода стали тр б, придавали особое
держ и длинной, тяжелой олонзначение во время работ при
ны, предназначенной для за анэтих давлениях и на та их л чивания с важины, на отор ю
бинах. Мы имеем не оторое
б д т воздействовать высо ие
о но бла оприятно о исхода
давления.
операций».
«Операции на та их л биХотя омпания GHK становинах, несомненно, были та ими
ла нес оль о ре ордов при заже, а в поис ово-разведочном
анчивании этой с важины, не
б рении, поэтом ни Smith
та мно о было известно об сServices, ни GHK не мо ли быть
ловиях в ней. «Низ ие цены на
верены, нас оль о мо т измеприродный аз в 1983 . стали
ниться словия в с важине поспричиной то о, что с важин
ле то о, а б д т проведены
проб рили, но та и не испытаоперации по стим лировали, – с азал Хеймер. – Мы встанию прито а на л бине более
ли перед фа том доверия дан29 165 ф т», - с азал Хеймер.
ным, пол ченным более 20 лет
Было решено перед сп с ом
назад, чтобы на их основе фор5 1/2-дюймово о хвостови а
м лировать план за анчивания
для за анчивания с важины сс важины».
тановить 7 3/4-дюймов ю оКо да на с важине начинали
лонн -надстав . Эта надставоперации, данные о тампонироа из тр б линейной плотностью
вании носили весьма фра менПа ер ES
Вставная вт л а ES
46,10 ф нт/ф т становлена в
тарный хара тер. Конс льтант по
интервале от поверхности до
б рению Гари Холис принимал
отмет и 18 685 ф т. Масса всей
частие в провод е этой с важи- Рис. 2. Па ер и вставная вт л а для осотяжелых словий работы с омпоненэтой 7 3/4-дюймовой олонны
ны. Е о знания о давно прове- бо
тами из сплава 13Cr для надежной рабопревышала 750 тыс. ф т.
денной операции по тампониро- ты в процессе ислотно о идроразрыва
«GHK странила все препятванию с важины имели решающе о значения для спешной реализации прое - ствия на п ти спешно о за анчивания с важины,
та, особенно при проведении ремонтных работ, и олонна-надстав а сл жит хорошим свидетельством этом , – заявил Хеймер. – Для сп с а и
проходивших л бо о в с важине.
Капитальный ремонт прошел спо ойно. Стол- посад и этой олонны потребовалось мно о врен лись с с ществованием не оторо о давления мени из-за ее большой массы. После ее станови сп с остально о обор дования для за анчиниже цементной проб и, но проблем далось
ле о решить обычными методами цир ляции. вания с важины стал ораздо менее сложной заЦементн ю проб разб рили без а их-либо ос- дачей. Эта олонна, роме то о, сняла обеспо оложнений, и в с важине пол чили дост п ее за- енность относительно поведения обсадной олонны в процессе э спл атации».
бою на онечной л бине. После это о станов
для сп с а тр б в с важин под давлением деДля решения поставленных задач при за анчивамонтировали.
нии с важины был разработан специальный набор
Ни а о о дополнительно о л бления с важи- инстр ментов, рассчитанных на небла оприятные сны не проводили и обследования обсадных тр б ловия. Ожидалось, что забойная температ ра досне ос ществляли. Удивительно, но сп стя все эти ти нет 400 °F при давлении 12 000 ф нт/дюйм2, с посоды от рытый ствол остался неизменным.
лед ющим повышением давления во время намеченно о ислотно о идроразрыва пласта более чем до
ОПЕРАЦИИ
18 000 ф нт/дюйм2.
ПО ГИДРОРАЗРЫВУ
Хеймер работал в тесном взаимодействии с
ПЛАСТА
Май ом Робертсом, старшим техничес им р оВ СКВАЖИНЕ
водителем омпании Smith Services в Хьюстоне,
На основании исследований, проведенных ом- чтобы составить омбинацию из па ера, рассчипаниями GHK и Halliburton, было принято реше- танно о на высо ие температ ры и давления, и
ние о проведении в с важины ислотно о идро- системы станов и, оторая отвечала бы треборазрыва пласта. С само о начала ос ществления ваниям прое та. Был выбран па ер ES (для особо
прое та встал вопрос о ачестве обсадной олон- тяжелых словий работы), пос оль в нем сочеНЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
таются эффе тивная линовая онстр ция (четыре набора линьев) и нитрильные элементы плотнения PEEK для высо их давлений и температ р. Па ер оснащен специально из отовленными
омпонентами из сплава 13Cr для обеспечения
надежной работы в процессе ислотно о идроразрыва.
Разработ а становочно о инстр мента для паера ES потребовала применения силивающих
омпонентов, чтобы выдержать длительный (более 50 ч) сп с до л бины станов и. Гидравличес ий становочный инстр мент был модифицирован применительно этом прое т : срезное
силие было величено с 50 тыс. до 235 тыс. ф нт,
в лючены ольцевые плотнения системы PEEK,
рассчитанные на высо ие давления и температ ры, и механичес ая освобождающая система для
отсоединения от па ера в верхней части хвостови а.
«Установочный инстр мент был одним из наиболее важных омпонентов из-за большой длины
и массы хвостови а, а та же сп с а в с важин
на больш ю л бин , – отметил Хеймер. – Если
бы па ер был становлен забла овременно, то
нас возни ли бы тр дности. Все да с ществовала а ая-то незначительная вероятность то о, что
при забла овременной станов е па ера мо ло
произойти отсоединения хвостови а массой
65 000 ф нт, в рез льтате че о он дарил бы по
олов е хвостови а, находяще ося ниже. При длине свободно о падения в 20 000 ф т этот хвостови мо бы вызвать невообразимые повреждения».
Приемное нездо с полированным отверстием
(polished bore receptacle – PBR) длиной 40 ф т
было со ласовано с ре онстр ированным хвостови ом па ера для надстав и, чтобы помочь выдерживать вес олонны для за анчивания с важины. Ул чшенные плотнения, рассчитанные на
температ р 450 °F и давление 15 000 ф нт/дюйм2,
в лючены в плотнительный зел длиной 43 ф т,
чтобы обеспечить эффе тивн ю работ .
Б ровая бри ада сп стила па ер ES вместе с
PBR, хвостови ом па ера для надстав и, становочным инстр ментом и хвостови ом длиной
6200 ф т до н жной л бины и становила па ер
без а их-либо происшествий. Колонна для заанчивания с важины была с омпонована из
3 1/2-дюймовых тр б (сталь мар и P-110) с резьбовыми соединениями TSHD. Для ее сп с а до
онечной отмет и 29 165 ф т (измеренная длина) потребовалось 52 ч.
После сп с а олонны для за анчивания с важины был проведен ислотный идроразрыв пласта. Жид ость разрыва за ачивали через 3 1/2-дюймов ю олонн НКТ с ма симальным расходом
15 брл/мин при давлении 18 513 ф нт/дюйм2. Обработ выполнили в нес оль о стадий с за ач ой
высо отемперат рной за щенной жид ости и ислоты для орячих пород. Во время обработ и из24
меренное давление на поверхности превышало
18 500 ф нт/дюйм2, забойная температ ра достиала 400 °F, а в ольцевом пространстве давление
составляло 4000 ф нт/дюйм2.
После стим лирования прито а с важина дала
недостаточно высо ий дебит аза, содержаще о
до 80 % CO2 и вод . После это о с важин снова
ли видировали.
ПЕРСПЕКТИВЫ
НА БУДУЩЕЕ
Компания GHK от азалась от своих планов? Отнюдь нет. Гл бо ие пласты высо о о давления опробованы лишь нес оль ими проб ренными с важинами, в отличие от не л бо о зале ающих пластов. Следовательно, б д щая а тивность определяется возможностью б рения новых л бо их
с важин.
Гл бо ие оризонты с высо ими температ рами и давлениями это перспе тивные, еще не освоенные р пные источни и природно о аза Амери и. Компания GHK продолжит свои силия по
развед е и добыче л бо озале ающе о природно о аза высо о о давления на с ше, ориентир ясь на Средне онтинентальн ю часть США, один
из наиболее бо атых азоносных ре ионов.
«Хотя онечный рез льтат для этой с важины
о азался не та им, на а ой надеялись, нас имеются и не оторые важные достижения, – про омментировал Хефнер. – П тем б рения и за анчивания с важины та ой л бины, с высо ими температ рами и давлениями мы еще раз расширили возможности техноло ии, необходимой для л бо о о б рения на с ше в различных ре ионах
мира. Мы подняли план предельно доп стимых
словий б рения по давлению и температ ре, а
та же расширили возможности достижения в б д щем перспе тивных пластов».
Перевел В. Иванов
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА SW
ПУТЕМ
ИЗМЕРЕНИЯ
ОБЪЕМОВ
Р. Грифитс и А. Карне и, омпания Schlumberger; А. Гилленстен, М. Рибейро, А. Прасодье, Я. Салам, омпания ADCO
Измерение У в процессе аротажа при б рении дает решение для прод тивно о пласта с низим эле тричес им дельным сопротивлением пород и арбонатных переходных зон
В связи с тем, что значительная часть известных запасов леводородов в мире приходится на
арбонатные пласты, а цент на величение добычи выявил остр ю необходимость л чшения расчета нефтенасыщенности в арбонатных переходных зонах.
Предприняты мно очисленные попыт и модифицировать параметры a, m и n в известных равнениях Арчи, чтобы пол чить насыщенность, оторая более близ о соответствовала бы рез льтатам ее измерения на ерне. Но это сопровождалось лишь о раниченным спехом. Вместо то о,
чтобы продолжать работы в этом направлении,
была предложена и опробована в промысловых
словиях др ая модель распределения пор и
флюидов. Самая последняя модель должна заменить оцен насыщенности объемными измерениями и треб ет, чтобы измерения проводились до значительно о прони новения фильтрата б рово о раствора в пласт. В лючение в омпле с аротажа во время б рения измерений сечения захвата нейтронов (У) обеспечивает та ю
возможность. Использование это о подхода, а
по азывают последние промысловые примеры,
дает более высо ие объемы леводородов по
сравнению с методами, основанными на изме-
Рис. 1. Эта часть ерна из арбонатноо пласта демонстрир ет широ ий
спе тр размера пор и отс тствие однородной стр т ры порово о пространства в типовом арбонате
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
рении дельно о сопротивления или радиента
давления.
ТРУДНЫЕ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ
УСЛОВИЯ
В арбонатных переходных зонах проявляются эффе ты эле тричес о о дельно о сопротивления и радиента давления. Поведение ривых
эле тричес о о дельно о сопротивления и радиента давления в этих зонах та ое же, а и в
водоносных зонах. Интересно отметить, что при
вводе с важины в э спл атацию из этих зон пост пает нефть, не содержащая воды или содержащая вод в очень малых оличествах. Оцен а
содержания леводородов в арбонатных пластах сложняется неоднородностью вмещающей
породы. Более проводящие слои, оторые тоньше, чем доп с ает разрешение измерений эле тричес о о дельно о сопротивления, мо т и рать доминир ющ ю роль в пол чаемых рез льтатах.
Осад она опление и диа енез (изменения
после отложения осад ов) создают дополнительные тр дности. Распределение пор по размерам может не соответствовать за ономерно становленном напластованию. ТаМа ропоры Мезопоры Ми ропоры
им образом, даже если имеются
данные о тензорных эле тричес их
дельных сопротивлениях, в отс тствие модели для слоя пластовой
породы очень тр дно преобразовать эти данные в оличественные
значения насыщенности.
Поровая стр т ра арбонатов
представляет собой омпле с с широ им разнообразием размера пор
Рис. 2. Карбонатная порода содержит
- от видимых невоор женным лазом
поры с широ им диапазоном размеров. Ми ропоры способств ют развидо ми рос опичес их (рис. 1). Их
тию то ов орот о о замы ания, отоможно подразделить на три р ппы:
рые отражают влияние п ти наименьма ропоры, мезопоры и ми ропоры.
ше о эле тричес о о дельно о сопроТа ая стр т ра пор вызывает сложтивления на измерительный зонд
ное распределение флюида в поро-
№ 2 • февраль 2007
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вом пространстве, и это распределение необходимо оценить, чтобы определить насыщенность
леводородом (рис. 2). Например, о да происходит насыщение породы леводородом, первой
вытесняется вода из ма ропор, пос оль они
имеют самое низ ое значение минимально о апиллярно о давления. В зависимости от идростатичес о о давления и вяз ости нефти не оторая
часть мезопор та же становится насыщенной нефтью. Во время послед юще о вытеснения нефти
фильтратом б рово о раствора или водой первым
б дет замещаться флюид в р пных порах. Если
перепад давления меньше, чем давление начально о заполнения нефтью, то не оторые мезопоры, видимо, остан тся насыщенными нефтью, то да а ма ро- и ми ропоры б д т насыщены водой.
Промысловые рез льтаты профилирования на
основании традиционных подходов с использованием эле тричес о о дельно о сопротивления
и перепада давления по азали, что с ществ ет
более высо ая, чем прежде считали, сложность
в интерпретации данных. Хотя равнение Арчи,
станавливающее связь насыщенности пласта
водой с пористостью породы и эле тричес ими
дельными сопротивлениями пласта и связанной
воды, пол чило о ромное признание; для арбонатов же оно находит лишь о раниченное применение. Это об словлено необходимыми доп щениями, в том числе в отношении параметров,
оторые след ет орре тировать, и при а их
словиях. Г с Арчи сослался на эти о раничения
еще в 1942 ., о да оп бли овал это равнение.
Одно из важнейших доп щений состоит в том,
что измеряемый зондом то соответств ет равномерном течению через пласт. Значительная
часть затр днений в интерпретации данных об
эле тричес ом дельном сопротивлении вызвана влиянием п ти наименьше о эле тричес о о
дельно о сопротивления (см. рис. 2). Прис тствие заполненных водой ми ропор в непосредственной близости
р пным порам, заполненным леводородом, может способствовать развитию то а орот о о замы ания при измерении
эле тричес о о дельно о сопротивления, что
ведет заниженной оцен е нефтенасыщенности
по равнению Арчи.
Прямолинейная интерпретация радиента давления та же о азалась слиш ом прощенной при
оцен е переходной зоны для арбонатов. Учет
влияния апиллярно о давления на давление, измеряемое на стен е с важины, после прони новения фильтрата водно о б рово о раствора на
пра ти е о азался спешным лишь в о раниченной мере из-за тр дности в оцен е. Сложное распределение пор по размерам в сочетании со смешанной смачивающей способностью делает влияние апиллярно о давления в арбонатах еще
более сложно определяемым. В недавно проведенных исследованиях данные о давлении в переходных зонах по азали след ющее.
26
• В верхней части этой зоны проявляется радиент идростатичес о о давления для нефти, но
определяемая отсюда плотность нефти о азывается слиш ом низ ой.
• В нижней части этой зоны проявляется радиент идростатичес о о давления для воды, а
эле тричес ое дельное сопротивление для этоо част а обычно низ ое; одна о этот аж щийся
радиент идростатичес о о давления для воды в
верхней части ино да дает нефть с низ ой долей
воды.
• Переход межд радиентами идростатичесо о давления для нефти и воды обычно проявляется пере ибом и может иметь отрицательное значение.
• Простые линейные радиенты, применяемые
для точе с переходным давлением, мо т приводить завышенном положению интерпретир емо о водонефтяно о онта та.
В рез льтате, оцен и действительно о содержания леводородов в пласте мо т о азаться
весьма заниженными.
РЕШЕНИЕ
ПРОБЛЕМЫ
К счастью, словия осад она опления для мноих арбонатных пластов способств ют высо ой
солености связанной воды. Недавно внедренное
измерение У при аротаже во время б рения поазало, что более точные значения насыщенности дост пны на основании данных измерения
объемов и У. Измерение У при аротаже во время
б рения обеспечивает возможность оцено пласта, не зависящих от эле тричес о о дельно о
сопротивления бла одаря ч вствительности метода минерализации вод. О азалось, что оценить
прод тивный пласт с низ им эле тричес им
дельным сопротивлением можно методом, не
связанным с этим параметром, в словиях до с щественно о прони новения фильтрата б рово о
раствора.
Недавно внедренный омпле с EcoScope для
аротажа во время б рения позволяет измерять У
в пределах 16 ф т от низа инстр ментальной сбори до значительно о прони новения в пласт фильтрата б рово о раствора. Почти на той же самой
л бине при та ом же объеме исследований в одно
и то же время проводятся измерения дельно о
сопротивления и имп льсно о нейтронно о аротажа.
Сечение захвата тепловых нейтронов У определяется в ходе исследований, оторые же мноие оды ос ществляются в с важинах с обсаженным и от рытым стволом для оцен и пласта. Нейтроны высо ой энер ии бомбардир ют пород
пласта и отслеживается их послед ющий захват
ядрами элементов. Пос оль ион хлора является
самым преобладающим элементом захвата нейтронов в большинстве пластов, У-реа ция может
быть приравнена доле ионов хлора в пластовой
воде и тесно связана с минерализацией воды.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нефть по
равнению
Арчи
Соленость
Контроль пласта
Разница
Известня
Доломит
Кварц
Вода
Глинистые сланцы
Анализ пласта по
данным аротажа в
от рытом стволе
Дорож а 1
Дорож а 2
Дорож а 3
Уд. сопр., ELAN
У, ELAN
Вода
Нефть
Вода
Нефть
Газ
Газ
Доломит
Доломит
Кальцит
Кальцит
Ан идрит
Ан идрит
Связ. вода
Иллит
Связ. вода
Объем, ELAN
Иллит
Объем, ELAN
Sw по У
Sw по
равнению
Арчи
I
Свободная
поверхность воды
по данным
исследов. с важины
Рис. 3. Пример серьезно о расхождения в положении онта та воды с леводородом, определяемо о традиционными
методами интерпретации рез льтатов измерения эле тричесо о дельно о сопротивления и давления, и оцен ами положения онта та и насыщенности флюидом на основании интерпретации рез льтатов измерения У. В данном сл чае У
было измерено в с важине с обсаженным стволом сп стя
мно о времени после б рения
Знание солености пластовых вод позволяет оценить водонасыщенность методом, не связанным
с измерением эле тричес о о дельно о сопротивления, с использованием просто о линейно о
равнения, для оторо о не треб ется орре тиров и параметров.
Основным достоинством измерений У, по
сравнению с измерениями эле тричес о о дельно о сопротивления, является то, что они объемные. Взаимодействия нейтронов с ядрами выбирается исходя из средне о объема пласта, а не
вдоль п ти наименьше о эле тричес о о дельно о сопротивления, а это делается при измерении то а зондом. Др ое достоинство состоит
в том, что измерения данных дельно о сопротивления и имп льсно о нейтронно о аротажа
проводятся почти на одной и той же л бине, в
одно и то же время и в одина овых словиях. Это
позволяет напрям ю сравнивать реа ции для пере рестной провер и и определения параметров
пласта (рис. 3). Ко да насыщенности, определенные на основании У и эле тричес о о дельно о
сопротивления, не со лас ются межд собой,
важно то, что сочетание измерений о раничивает фа торы влияния о р жающей среды, оторые
необходимо рассматривать. Зато разница этих
насыщенностей б дет способствовать более точном определению параметров пласта, и нефтенасыщенность оценивается при меньшей неопределенности, чем в том сл чае, о да использ ется толь о эле тричес ое дельное сопротивление или сечение захвата нейтронов.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
II
I
III
IV
Рис. 4. Сравнение насыщенностей, определенных по эле тричес ом дельном сопротивлению ( равнению Арчи) и объемным методом (У), по азывает хорошее совпадение рез льтатов в азонасыщенной зоне и значительное величение насыщенности нефтью в прод тивных зонах с низ им эле тричес им дельным сопротивлением
НЕФТЯНОЕ
МЕСТОРОЖДЕНИЕ
С КАРБОНАТНЫМ ПЛАСТОМ
НА БЛИЖНЕМ ВОСТОКЕ
Первые измерения, выполненные с помощью
инстр мента в процессе аротажа во время б рения для омпании Abu Dhabi Co. (Onshore Oil
Operation), охватывали азов ю зон , нефтяной
пласт и известные интервалы прод тивно о пласта с низ им эле тричес им дельным сопротивлением. На левых дв х дорож ах (рис. 4) представлены водонасыщенности, пол ченные с помощью про раммно о обеспечения для это о инстр мента с использованием m и n в не отором диапазоне значений. Дорож а 1 соответств ет значениям m, изменяющимся от 1,7 до 2,3 при n = 2.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дорож а 2 соответств ет значениям n, изменяющимся от 1 до 2,5 при m = 2. На обеих дорож ах
водонасыщенности, пол ченные при «стандартных» значениях m = n = 2, по азаны ривой I. Таое же значение солености воды было использовано для определения водонасыщенности по У и
значения Rw, использ емо о в равнении Арчи.
В верхней се ции диа раммы ривые насыщенности по У ( ривая III) и насыщенностей по эле тричес ом дельном сопротивлению совпадают
межд собой. В азовой зоне низ ая вяз ость аза
и высо ое идростатичес ое давление, по-видимом , обле чили пост пление аза в часть ми ропор, нар шив большинство п тей наименьше о
эле тричес о о дельно о сопротивления; та им
образом, для этой зоны пласта вполне подходит
обычное равнение Арчи для определения водонасыщенности.
В средней се ции (дорож а 3) видно, что в нефтяной зоне ни m, ни n не имеют значений, близих 2. Если примем, что n = 2, то m должно
быть менее 1,7 для то о, чтобы обеспечить соответствие насыщенности, определенной по У. Из
анализа ернов обычно пол чают нес оль о меньшие значения m. С др ой стороны, если примем, что m = 2, то n должно быть менее 1,5, чтобы пол чить соответствие насыщенности, определенной по У. В любом сл чае, параметры в
равнении Арчи необходимо орре тировать, чтобы обеспечить соответствие насыщенности, определенной по У.
В нижней се ции диа раммы можно видеть две
прод тивные зоны с низ им эле тричес им
дельным сопротивлением. Стояла задача оценить
эти зоны. Диапазон значений на дорож е 1 свидетельств ет о том, что с ществ ет высо ая ч вствительность параметр m в равнении Арчи.
Дорож а 2 демонстрир ет анало ичн ю ч вствительность n. В обеих зонах стандартные значения m и n не обеспечивают со ласования насыщенностей. Объем нефти, определяемый по У на
дорож е 3, ораздо выше, чем дает анализ эле тричес о о дельно о сопротивления. При пробной
э спл атации с важины из обеих зон пол чен прито нефти с небольшим содержанием воды.
Тот фа т, что m и/или n должны иметь меньшие значения в нефтяной зоне, свидетельств ет
о меньших значениях на ривой эле тричес о о
дельно о сопротивления, чем дает про ноз по
равнению Арчи. Эти параметры орре тир ются, чтобы преодолеть влияние п ти наименьше о
сопротивления на рез льтаты измерения эле тричес о о дельно о сопротивления.
От лонение от нормально о значения m возрастает низ нефтяной толщи, пос оль
величивается доля воды в формации и силивается
эффе т эле тричес о о « орот о о замы ания» в
пласте. В вид то о что измерения объемные, эти
эффе ты не отражаются на значениях У и нефтенасыщенность пласта можно определять без орре тиров и азанных параметров.
28
Дорож а 3 отражает объемные свойства формации, т.е. поровое пространство ( ривая II). Кривая III соответств ет объем
леводородов, оторый рассчитывается на основании данных об
эле тричес ом дельном сопротивлении по равнению Арчи. Кривая IV хара териз ет объем леводородов, определяемый анализом У. След ет
отметить хорошее совпадение значений насыщенности, определяемой по равнению Арчи и измерениями У, в азоносном интервале и в верхней
части нефтяной толщи. В самой верхней части
нефтяной толщи плав честь нефти способна нар шить непрерывность водной фазы, вызывающей
« орот ое замы ание» в пласте. Расхождения
объемов нефти, оцениваемых по рез льтатам измерения эле тричес о о дельно о сопротивления
и У, возрастают с величением водонасыщенности, поэтом эффе т « орот о о замы ания» при
измерении эле тричес о о дельно о сопротивления становится более выраженным низ нефтяной толщи.
Прис тствие воды в верхней се ции нефтяной
толщи вызвано прорывом за ачиваемой воды, при
этом в с важин пост пает смесь начальной пластовой воды и за ачанной при заводнении воды.
Это привело определенным тр дностям в интерпретации рез льтатов аротажных исследований.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Хотя тензорные измерения эле тричес о о
дельно о сопротивления и дают ценн ю информацию для слоисто-неоднородных пластов, их использование для арбонатных пластов все еще находится в стадии исследования. Применение методи и независимых от эле тричес о о дельно о
сопротивления объемных определений насыщенности, та их а измерение У до с щественно о
прони новения фильтрата б рово о раствора, дает
возможность л чшенных оцено нефтенасыщенности. Точность дете тирования нефти и определения насыщенности флюидом имеют решающее
значение, та а зоны, оторые предположительно насыщены водой, ред о апробир ются.
Перевел В. Иванов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Griffiths R., A. Carnegie, A. Gyllensten, M.T. Ribeiro,
A. Prasodjo, Y. Sallam, «Evaluation of low resistivity pay in
carbonates – A breakthrough», presented at the 2006
Society of Petrophysicists and Well Log Analysts (SPWLA)
47th Annual Logging Symposium, Veracruz, Mexico, June
4–7, 2006.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КРАТКИЙ КОММЕНТАРИЙ
ПРОБЛЕМ БУРЕНИЯ
Л. Х. Робинсон, PetroSkills, Хьюстон
Доводы в польз больше о профессионализма в отрасли б рения
Возможно, мно ие авторы, оторые часто п блиются, ос орбятся. Но я не пытаюсь завоевать их
расположение, а возвращаюсь том , что своей
профессии н жно относиться с ч вством собственно о достоинства и ордостью. Ниже описываются,
предложенные автором, пять попыто решения проблем.
ПУБЛИКАЦИЯ РЕКЛАМЫ,
ЗАМАСКИРОВАННОЙ
ПОД ТЕХНИЧЕСКИЕ СТАТЬИ
Техничес ие п бли ации в нефтяной промышленности, в оторых описываются методы исследования переменных параметров, по-видимом , можно
разделить на две ате ории:
1) п бли ация отчетов с рез льтатами омпьютерных исследований без возможности их д блирования с целью проведения независимых исследований;
2) п бли ация данных, собранных для провер и пост латов без исследования всех в люченных переменных.
По вид на чной деятельности и отчетов, оторые пиш тся в техничес их лабораториях, ст дентов
можно разделить на нес оль о р пп: по точности
изложения материала, проведению хороше о анализа данных и форм лированию положений в отчетах,
что вполне достаточно, пос оль данные в отчетах
мо т быть прод блированы. Это является основой
отчетов ровня перво рсни а олледжа. Одна о
мно ие техничес ие статьи не довлетворяют этом
базовом ритерию. Часто в п бли ациях приводится немно о больше информации, чем в отчетах о
новом прод те, оторые отовят не оторые омпании, или мо т приводиться выполненные расчеты,
оторые решают проблем . Новая разработ а является собственностью и не обс ждается в замет е или
статье. Она не является предметом техничес ой статьи или замет и, это ре лама
Одной из предпочитаемых мной форм п бли аций, является отчет, в отором просто изла ается материал и п тем решения не оторых хорошо известных равнений, подобных равнению неразрывности или равнению Шредин ера, пол чаются очевидные ответы, и проводится тщательное обс ждение
рез льтатов, одна о зависимости или до азательства, подтверждающие их, в настоящее время не
с ществ ют. Компании, являющиеся авторами ре ламы, оторая замас ирована под отчеты или техничес ие статьи, чтобы не по пать место для ре ламы в ж рналах, не должны сваливать в одн
ч
то, что является литерат рой, и что ей не является.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
К несчастью, появляется статья за статьей и в них
п бли ются толь о рез льтаты, но не приводятся
данные или процед ры, оторые мо т позволить выполнить независим ю оцен п бли емой информации. Если есть омпьютерная про рамма, оторая
рассчитывает числовые значения, то их нельзя рассматривать в ачестве достоверных. Ка ие переменные рассматривались? Ка ие тесты выполнены для
исследования всех этих переменных? Ка ие измерения сделаны? Ка ие он ретные равнения были
решены и а ?
Критерии для п бли ации техничес их статей
должны быть более тщательно сформ лированы.
Наиболее значимым изменением должно стать возвращение базовым р оводствам ровня высшей
ш олы для написания лабораторных отчетов. Преподаватели постоянно твердят, что вся ий челове ,
знающий свой предмет, должен быть способен воспроизвести ваши данные и выводы после прочтения ваше о отчета. Это означает, что если я оворю
вам, что решил равнения материально о баланса
и сохранения энер ии с помощью своей собственной омпьютерной про раммы, то мне не должна
предоставляться возможность п бли ации тверждения та о о типа в техничес ой статье или литерат ре.
ИЗУЧЕНИЕ
ВСЕГО МАТЕРИАЛА
ДЛЯ ИСКЛЮЧЕНИЯ
ВАШИХ СОБСТВЕННЫХ
ПОСТУЛАТОВ
Перед форм лированием задачи позвольте привести слова Аристотеля. В ачестве пост лата он
предложил принять то, что тяжелые объе ты падают
быстрее ле их из-за силы тяжести. Для до азательства это о он одновременно бросил стальной шар и
птичье перо. Очевидно, что стальной шар дости земли значительно быстрее. До азано! Правильно ли
это? К счастью, через нес оль о столетий появился
Галилей и предположил, что нес оль о э спериментов помо т прояснить эт сит ацию. Теперь рассмотрим современные параллели.
Б ровой мастер «Джой-Ни о да не ошибающийся» из омпании «Б рение с постоянным за линиванием инстр мента» знает, что при высо ой с орости
восходяще о пото а с важина размывается. Поэтом он снижает с орость на нетания б рово о раствора для меньшения с орости в затр бном пространстве, чтобы с важина не размывалась. До азано!
Одна о предположим, что исследованы все переменные параметры, оторые влияют на этот процесс.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интересно, что при меньшении расхода б ровоо раствора для забоя с важины изменение (в процентах) с орости в затр бном пространстве меньше, чем изменение (в процентах) с орости стр и в
промывочной насад е, силы идравличес о о дара
или идравличес ой мощности. К несчастью, переменные параметры не были достаточно исследованы с точ и зрения то о, а ой из них способств ет
расширению с важины. Одна о было собрано достаточно данных, позволяющих понять, что с орость
в затр бном пространстве не влияет на размывание
с важин. Это толь о один пример, но подобный принцип форм лирования пост лата и сбора данных тольо для е о провер и райне широ о использ ется в
нашей литерат ре.
Недостаточное исследование переменных в анализе приводит в ито е множеств различных интерпретаций. Например, же мно ие оды мно ими
принимается а фа т то, что высо ие с орости в
затр бном пространстве приводят размыванию
с важин даже в твердых орных породах. До азано?
Уменьшите с орость на нетания б рово о раствора, и ствол с важины не б дет размываться. Это тр дно подтвердить, о да с орости восходяще о потоа б рово о раствора в затр бном пространстве по
направлению поверхности равны приблизительно
с орости пешехода. Тем не менее, при б рении 537
с важин с помощью долота для твердых пород, повреждения промывочных насадо наблюдались. При
этом б ровой раствор был специально выбран для
б рения с важин в твердых орных породах, поэтом с орость выходящей из промывочной насад и и
наносящей дар стр и была в 100 раз больше с орости в затр бном пространстве. Исслед ем, а
изменение расхода (в процентах) изменит с орость
в затр бном пространстве, дарн ю сил стр и на
выходе из насад и или идравличес ю мощность
стр и б рово о раствора на выходе насад и. С орость в затр бном пространстве может изменяться
от 10 до 15 %, одна о, изменение силы дара стр и
величивается, по меньшей мере, вдвое по сравнению с этой величиной.
В ачестве примера приведем данные, собранные для провер и, а ая с орость в затр бном пространстве приводит размыванию ствола с важины. До азано: о да с орость в затр бном пространстве меньшается, ствол с важины не размывается
достаточно сильно. Нас оль о н жно меньшить эт
с орость? Можно ли за счет меньшения расхода
б рово о раствора а -то изменить с орость? Фа тичес и изменение силы дара стр и или идравличес ой мощности (в процентах) по поряд величины больше изменения с орости в затр бном пространстве.
В ачестве альтернативно о словия для провери справедливости расчетов рассмотрим, а солас ются рассчитанные падения давления с давлениями в стоя е. Для это о н жно рассчитать потери давления в обор довании на поверхности
(сравнительно небольшие), потери давления вн три олонны б рильных тр б, потери давления в промывочных насад ах и далее вплоть до затр бно о
пространства. С мма этих потерь ино да со лас ется со значениями давлений, приводимых в ежед30
невных отчетах. Проблема за лючается в том,
что расчетные потери давления в затр бном пространстве от 30 до 40 ф нт/дюйм 2, отличались
от фа тичес и измеренных потерь, равных 300–
400 ф нт/дюйм2. Измеренные потери давления в
промывочных насад ах были меньше расчетных приблизительно на 300–400 ф нт/дюйм 2. Та же вызывает сомнение точность измерения падений давления в промывочных насад ах, та а диаметры отверстий в них фа тичес и не измерялись, и не было
алибров и б ровых насосов для определения треб емо о для забоя с важины расхода б рово о раствора. Мно им инженерам очень сложно сделать
из это о выводы.
В одной из статей сборни а Амери анс о о общества инженеров-нефтяни ов (Society of Petroleum
Engineers – SPE) тверждается, что прихват б рильной олонны под действием перепада давления не
связан с фильтрационной ор ой б рово о раствора на стен ах с важины. До азано? В анализе азывается, что прихватывания тр б в с важине не
оррелир ются с потерями раствора, поэтом фильтрационная ор а б рово о раствора на стен ах не
является причиной прихватывания тр б. Проблема?
Действительно, статичес ие при омнатной температ ре потери раствора, связанные с образованием фильтрационной ор и, не оррелир ются с
динамичес ими потерями раствора, и толщина
фильтрационной ор и не со лас ется с потерями
раствора.
Возможно, та ой вывод шо ир ет хими ов, оторые привы ли иметь дело с фильтрацией ньютоновс ой жид ости. Выполним простой тест. Добавим
б ровой раствор бентонит, ли нос льфонат и вод ,
чтобы потеря жид ости была от 9 до 10 см 3 за
30 мин. Разделим проб на две части и добавим приоршню рязи в одн часть. Потери жид ости б д т
меньше в сл чае использования раствора с рязью
(или б ровым шламом), а фильтрационная ор а б дет значительно толще (рис. 1). Если в проб добавляется б ровой шлам, то потеря жид ости б дет
меньше и величится толщина фильтрационной ори. Были ли исследованы все переменные параметры для определения их влияния, о да оценивались
Рис. 1. Потери жид ости б д т меньше в пробе с добав ами
рязи (или б рово о шлама), а фильтрационная ор а б дет
значительно толще
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НЕ УСЛОЖНЯЕТСЯ ЛИ
ЗАДАЧА?
Одна из фраз, оторая в наши дни стала почти
обычной в терминоло ии по менеджмент , зв чит та :
«Не след ет сложнять задач ». Если распространить
это на прое ты, то фа тичес и это б дет означать:
«Проверьте пост лат и не беспо ойтесь о взаимодействии с др ими переменными». Это означает,
по-видимом , что отношение тр д должно быть
та им, чтобы ис лючить нен жн ю работ и завершить прое т во время и в пределах бюджета. К несчастью, дополнительн ю работ для решения проблемы выполнить очень тр дно. Должны быть исследованы все возможные взаимодействия переменных
или, по райней мере, предприняты а ие-то силия
для чета всех эффе тов.
НЕПРАВИЛЬНАЯ
ТОЧНОСТЬ
Очень часто раздражает тот фа т, что инженерное сообщество не понимает, а влияет на точность
выбор значащих цифр. Например, рассмотрим расчет с орости автомобиля, оторый проехал 430 миль
с постоянной с оростью за 430 мин. Ка ова с орость
автомобиля в милях/час? С орость автомобиля равна расстоянию, деленном на время. С помощью
аль лятора пол чаем след ющий ответ:
С орость = 300 миль/430 мин (60 мин/час) =
= 41,86047 миль/час
Это правильный ответ? Он зависит от точности
начальных словий. Если 300 и 430 целые числа, то
есть три значащих цифры, оторые определяют ма симальн ю точность, т.е. 41,9 миль/час, и это значение найдено п тем о р ления. Если числа приближенные, то точность может быть мно о больше или
мно о меньше, в зависимости от числа значащих
цифр в исходных данных. Наибольшая точность, оторая может быть дости н та при множении и делении, равна по азателю с наименьшим числом значащих цифр. При сложении и вычитании она равна
наименьшем числ десятичных зна ов.
Предположим, что было измерено расстояние
300,4 мили или время 430,2 мин (эти значения о р -
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
ляются до 300 миль и 430 мин, а по азано выше).
Расчетная с орость б дет равна 41,89679 миль/час.
Одна о, если расстояние 300,4 мили, а время
430,24 мин, то с орость б дет равна 41,892 миль/час.
Ка ое значение правильное – 41,89 или 41,90?
Почем пол чилась разница? Минимальное число
значащих цифр равно четырем и это определяет ответ. Но промеж точные операции деления должны
выполняться с большим числом значащих цифр (перед о р лением), поэтом 41,897 о р ляется до
41,90 и 41,893 о р ляется до 41,89. Ита , на точность определения с орости влияет четвертая значащая цифра. Нар шение базовых правил определения значащих цифр приводит ошиб ам.
Данные в техничес их статьях часто приводятся с
дв мя или тремя значащими цифрами. Например,
часто использ ется значение с орения силы тяжести (g), равное 32 ф т/се 2, вместо 32,17 ф т/се 2. К
том же значение g не является постоянным, а изменяется в разных местах Земли. Во всех равнениях сил (равновесия) эти изменения должны читываться и в них должны использоваться правильные
значения силы тяжести.
Для иллюстрации важности это о положения при
выполнении б рильных работ, рассмотрим расчетные потери давления в промывочных насад ах б рово о долота. Размеры отверстий в промывочных
насад ах измерялись с точностью 1/32″ (0,8 мм).
Одна о доп с на этот размер равен 1/64″ (0,4 мм),
т.е. равен половине от точности измерения размера
отверстия.
Расчет потерь давления зависит от четвертой значащей цифры в измеренном значении диаметра отверстия насад и. Если через б ровое долото с тремя промывочными насад ами на нетается б ровой
раствор c онцентрацией 12,0 ф нт/ алл (1 ф нт =
0,453 ) и расходом 400 алл/мин (1 алл = 3,7854 х
10-3 м3), то расчетные потери давления пол чаются
разными для трех насадо с меньшенным размером, для трех насадо с завышенным размером и
для трех насадо та о о же размера.
Для трех насадо с размером 12/32″ диапазон
потерь давлении мо быть примерно 1600–1200
ф нт/дюйм2. Эта разница становится меньше при
величении размеров отверстий в насад ах (рис. 2).
Потери давления в трех промывочных насад ах
записи приборов? Нет, в этом сл чае это не было
сделано.
На рис. 1 фильтрационная ор а в пробе слева
образ ется из жид ости, содержащей б ровой шлам.
Потеря жид ости, по азанная в цилиндричес ой емости, была меньше потери жид ости из «чисто о»
б рово о раствора (без шлама). Это означает, что
становленная потеря жид ости не связана с толщиной ор и. С целью дальнейше о точнения онцепции образования хорошей фильтрационной ори, отметим, что потеря жид ости через фильтрационн ю ор в пробе слева б дет величиваться при
величении перепада давления. С орость фильтрации через бентонитов ю фильтрационн ю ор (проба без б рово о шлама) б дет приблизительно одина овой а при перепаде давления 50 ф нт/дюйм 2,
та и при 100 ф нт/дюйм2, потом что жид ость сжимается.
Возможный диапазон давлений при использовании насадо ,
из отовленных в соответствии со специфи ациями
Плотность б рово о
раствора = 12,0 ф нт/ алл
Расход 400 алл/мин
Точное
Диаметр отверстия в промывочной насад е, точность измерения 1/32″
Рис. 2. В трех промывочных насад ах б рово о долота потери
давления мо т составлять 1600–1200 или 450–625 ф нт/
дюйм2 в зависимости от точности измерения размеров отверстий в насад ах. Эти различия становятся меньше при
величении размеров отверстий в насад ах
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диапазон ошибо может быть значительным; это
может объясняться тем, что в не оторых про раммах идравличес их расчетов использ ются неточные зависимости.
Помимо это о инженеров-б рови ов подобное
неправильное использование значащих цифр не приводит та им большим ошиб ам, а
инженеровпромыслови ов. Промыслови и при оцен е запасов
месторождений для пол чения сходимости не оторых использ емых ими равнений использ ют восемь
значащих цифр, хотя них нет данных по пористости большинства пластов на месторождении (это один
из оэффициентов в равнении, значение оторо о
в лючает нес оль о значащих цифр). Измерения
пористости в ерне породы изменяется от 21 до
26 % объема. Промыслови и использ ют среднее
значение и затем рассчитывают объемы жид ости в
олле торе в пределах тысяч баррелей и принимают ближайшее значение объема.
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ИНФОРМАЦИИ,
РЕГИСТРИРУЕМОЙ
НА БУРОВОЙ УСТАНОВКЕ
Мно ие инженеры использ ют ежедневные б ровые ж рналы для пол чения н жной им информации,
а та же для форм лирования дале о ид щих выводов на основе детально о, выполненно о на современном ровне, понятно о анализа статистичес их
данных. Одна о отчеты мо т не отражать точной
информации и независимо от сложности использ емой статистичес ой модели неточные данные приводят в рез льтате плохим решениям. Новый инженер во время деж рства на б ровой станов е в
течение недели повышения своей валифи ации начал оспаривать правильность заре истрированных
данных по на р з ам на долото/частоте вращения.
Е о привели в востор все листы с заре истрированными данными, представленные в б ровых ж рналах, и он запланировал выполнение большой прораммы для анализа этих данных. Кроме то о, он
планировал пообедать вместе с женой в любимом
ресторане в Хьюстоне, о да вернется с б ровой,
если сможет найти немно о времени, о да б ровая
работает в режиме с на р з ой на долото (weighton-bit – WOB) и частота вращения ре истрир ется
на тр бном зажиме (ежедневная форма отчетности
IADC (Межд народная ассоциация б ровых подрядчи ов)).
Инженер онтролировал работ б рильщи ов
днем и ночью. У не о не оставалось времени на ед .
Почем ? Все просто, б рильщи и все свое время
тратили на свою работ ! Они ис али самые л чшие
режимы WOВ и сам ю л чш ю частот вращения б ровой олов и, чтобы обеспечить а можно более
быстр ю проход . По азателю л бления б рильной олонны они онтролировали точ , де механичес ая с орость проход и (rate of penetration – ROP)
меньшалась настоль о, что проход а пре ращалась.
При этом читывалось, что ROP изменяется линейно
с величением WOB. Все это позволяло определить
оптимальн ю WOB для ROP. Одна о план б ровых
работ был разработан для он ретной WOB и он ретной частоты. Вместо то о чтобы пытаться спорить
с инженерами из офиса омпании, б рильщи и за32
писывали те данные, оторые ожидали пол чить инженеры. Это а раз то, что является причиной противоречий межд инженерами из офиса и персоналом б ровой.
В др ом сл чае в О лахоме две одина овых б ровых станов и б рили с важины на одном и том
же месторождении. На одной б ровой с важины постоянно б рились быстрее и дешевле. На обоих б ровых азывалось, что про рамма б рения выполнялась точно та , а она была запланирована инженерами. После посещения б ровых и наблюдения за работой б рильщи ов в течение нес оль их
дней стало ясно, что одна б ровая работает с др ой на р з ой на долото и с др ой частотой вращения по сравнению со значениями параметров,
заданных в про рамме. Хотя плотность б рово о
раствора ре истрировалась точно, не оторые др ие свойства б рово о раствора не соответствовали азанным тром в б ровых ж рналах. Интересно, что тренние записи в этих ж рналах на обеих
б ровых соответствовали др др
и план б ровых работ.
Ответ на вопрос, почем имеет место та ая разница межд рез льтатами рапортов и реальными
операциями был найден, о да сравнили производительность б ровых бри ад на обеих станов ах.
Б ровой мастер на б ровой с более быстрой проход ой хотел знать, почем он должен об чать бриад на б ровой с более медленной проход ой а
б рить быстрее, о да он мо пол чить л чшие поазатели и больш ю заработн ю плат в соответствии с производительностью работы своей б ровой.
Важность видимых проблем на б ровой была налядно проиллюстрирована в др ом сл чае в Техасе. Инженер-б рильщи бежден, что выст пающие промывочные насад и позволят л чшить с орость б рения. Б ровой мастер, напротив, имеет
очень печальный опыт работы с выст пающими промывочными насад ами, оторые разр шались во
время работы б рово о долота. В рез льтате ем
н жно было ос ществлять ловильные работы в с важине для извлечения больших с ов металла с помощью ма нита или «па а» и обратной цир ляции
б рово о раствора. Недовольные лица не мо т сослаться на то, что не слышали об этом, и б ровой
мастер из офиса предложил своем начальни поработать с та им б ровым долотом. С помощью
шарошечно о долота диаметром 14 3/4″ с фрезерованными з бьями б рение с важины ос ществлялось со с оростью приблизительно 60–70 ф т/час
(1 ф т = 0,3048 м). После то о, а было взято новое долото с выст пающими промывочными насадами и б рению прист пили со с оростью приблизительно 40–45 ф т/час. Всем задающим вопрос, почем не б рили с более высо ой с оростью,
б ровой мастер правдиво ответил, что плотность
б рово о раствора, е о расход, WOB и частота вращения изменены не были – все словия остались
та ими же, а при б рении с предыд щим долотом.
После б рения в течение 18 часов из офиса был
пол чен при аз возвратиться операциям с прежним
долотом. Ко да второе долото было поднято на по№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3. Инженер из офиса даже не предположил, что долото может быть в та ом плохом состоянии. Вы можете видеть обломо металличес ой штан и, застрявший в шарош е (слева)
верхность, инженер из офиса поинтересовался формой, износом з бьев и состоянием подшипни ов. Ка
и раньше, б ровой мастер правдиво ответил на все
вопросы. После станов и прежне о долота возвратились с орости б рения 60–70 ф т/час. Инженер
из офиса был озадачен этим и объявил, что долота с
выст пающими промывочными насад ами не повышают с орости б рения, и что теперь он имеет до азательства.
Если бы инженер, оторый обязан находиться в
офисе, был бы на б ровой, то он заметил бы металличес ю штан , застрявш ю в одной шарош е
долота, оторая мешала е о вращению или препятствовала одном из з бьев этой шарош и онта тировать с забоем с важины. Ем не пришло в олов спросить, нет ли за линивше ося с а металла межд забоем и долотом, а добровольно б ровой мастер эт информацию предоставлять не стал
(рис. 3). Инженер ни о да не знал бы об этой проблеме, если бы не приехал на б ров ю. После нес оль их э спериментов, подобных этом , я стал
очень с ептичес и относиться правильности анализа заре истрированных ежедневных данных о
работе б ровой, если все события, возни ающие
при работе, не были тщательно из чены лично писавшим этот отчет.
В др их сл чаях «прото олы о б рении с важин»
это все о лишь «б рение на б ма е». Способ та ой
работы особенно распространен на небольших б ровых, оторые быстро б рят мно о не л бо их с важин, и поэтом данные та их с важин не ре истрир ются, пос оль среди б рови ов считается, что,
если тяжеленные б рильные олонны не б рят л бо о, это толь о заб ривание с важин. Затем при
достижении прое тной л бины (total depth – TD) в
течение нес оль их часов производится «чистовая»
отдел а стено с важин при перемещении вверх б рильной олонны, особенно если TD происходит ночью или очень рано тром. Если выбросить нес ольо мин т или часов из записи данных в начале и онце б рения с важины, то может быть нар шена последовательность данных в б ровом ж рнале и в б д щем, возможно, б дет очень тр дно прод блировать «реальные» записи.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
ОКОНЧАТЕЛЬНЫЕ
ВЫВОДЫ
Мно о лет назад б ровой мастер на б ровой станов е имел почти нео раниченн ю власть при выполнении операций. Вероятно, он начинал а обычный х ли ан и прошел рабочий п ть по всем ст пеням от рабоче о б ровой, б рильщи а и до б рово о
мастера. Е о формальный образовательный ровень
обычно соответствовал ровню высшей ш олы, хотя
мно их из б ровых мастеров не было высше о образования. Вместо это о они прошли по ст пеням
про раммы производственно о об чения, известной
а «об чение в процессе работы». Мно ие оды они
чились, наблюдая за работой др их и перенимая
их опыт, и верили всем «охотничьим расс азам и
выд м ам». В этом были а положительные, та и
отрицательные стороны. Свои решения они принимали на основе пра тичес о о опыта, поэтом их
тр дно обосновать, пос оль они часто принимались на основе инт иции, а не на чных знаний. Например, непосредственно на б ровой тр дно оценить, а ие добав и н жно внести в б ровой раствор
перед работами по цементированию с важин. Умеющий беждать представитель фирмы может пол чить хороший рыно сбыта для та их прод тов, оторые нельзя быстро оценить при их использовании.
Изменения, происшедшие за последние 20 лет, связаны с тем, что все меньше и меньше б ровых мастеров имеют пра тичес ий опыт работы на б ровых.
Мно ие из инженеров-б рильщи ов ред о бывают на
б ровых. В настоящее время та называемые «исследования» это просто рез льтат прочтения отчетов и до ментов, в оторых вероятно были представлены промысловые данные, ре истрир емые
день за днем в б ровых ж рналах. Решить возни ающие проблемы, находясь в офисе, тр дно.
Это является причиной, например, то о, что операции, обеспечивающие хорош ю очист с важины, должны выбираться непосредственно на б ровой. Хорошая очист а с важины зависит от формы
облом ов выб ренной породы поднимающихся
поверхности, а не от числа та их облом ов или от
возни новения любых проблем в с важине. Если вибросито заполнено облом ами и рая всех облом ов
за р лены, это означает, что с важина еще не очищена. Если р тящий момент и сопротивление величиваются, это может азывать на не дачн ю очист с важины или на мно ие др ие проблемы.
Это та же является причиной, почем расчеты
должны делаться с использованием базовых принципов и должны быть полностью понятными. Позднее, о да вы озна омитесь с на чным обоснованием собранно о вами материала, вы сможете написать свои собственные омпьютерные про раммы.
Перевел В. Клепинин
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
УПРАВЛЕНИЯ
ГЕОЛОГИЧЕСКИМИ РИСКАМИ
И УСТРАНЕНИЕ
НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЕЙ
А. Аль-Фавваз и С. Хассани, Saudi Aramco; Д. Нвабор, Schlumberger
Решение еоло ичес их проблем до наст пления этапа оризонтально о б рения в онечном счете
приводит величению темпов отбора леводородов и доходности апиталовложений
Б рение свыше 40 % оризонтальных с важин
сопровождается неожиданными стр т рно еоло ичес ими и страти рафичес ими изменениями, приводящими необходимости зарез и бо ово о ствола или по меньшей мере серьезном рассмотрению это о варианта. По мере величения ла налона ствола с важины, о да л бина зале ания
пласта по ствол все более от лоняется от истинной
величины, сопоставление про нозир емо о еоло ичес о о строения с истинным, соответственно, становится все более затр днительным.
Та им образом, сопоставление в реальном масштабе времени должно систематичес и планироваться заранее, причем след ет выделять реперы и точи принятия решения. Не дача при становлении индивид альных параметров представляюще о интерес пласта- олле тора, та их а страти рафия, типы
пород, еометрия и стр т ра пласта, содержание
флюида, петрофизичес ие свойства толщи, может
привести доро остоящим ошиб ам.
Ка засвидетельствовано при планировании и
ос ществлении прое тов оризонтально о б рения
на месторождениях Хавиях и Харадх в Са довс ой
Аравии, с помощью надлежаще о еоло ичес о о
планирования, ос ществления работ и оцен и перспе тив возможность б рения оризонтальных и направленных под значительными лами с важин в
промышленном масштабе л чшилась. Техноло ичес ие совершенствования при работах с применением приборов, сп с аемых на абеле и приспособленных словиям б рения, в сочетании с с ществ ющими методами проведения измерений во время б рения (measurement-while-drilling – MWD) позволяют применять серийные приборы аротажа во
время б рения (logging-while-drilling – LWD) и, та им
образом, пол чать необходимые данные и л бо ие
знания о еоло ичес ой обстанов е при проведении
с важины, а та же проводить петрофизичес ие исследования.
НЕПРОСТАЯ ЗАДАЧА
Задача пол чения соответств ющей еоло ичесой информации по рез льтатам артирования, а
34
затем планирования трае тории ствола с важины не
есть нечто данное. Треб ется понимание етеро енно о хара тера пласта и е о проницаемости в определенных направлениях, а та же способности изменять трае торию ствола с важины во время б рения,
использ я данные аротажа сопротивлений, аммааротажа, плотностно о аротажа и аротажа пористости. Планирование строительства с важины в лючает о онт ривание объе тов по сейсморазведочным
артам, артам стратоизо ипс, аротажным диа раммам соседних с важин, выбор
ео рафичес их
объе тов, трехмерном моделированию и виз ализации. В рез льтате появляется план полной трае тории ствола, вс рывающе о объе т – пласт- олле тор.
К сожалению, еоло ичес ие арты не все да точны, что является рез льтатом ошибо обработ и и
интерпретации сейсмичес их данных. Неопределенности при определении л бин зале ания и ео рафичес о о положения объе тов сочетаются с невозможностью про нозировать местоположение мел их
стр т р, та их а второстепенные разломы и дисло ации, размеры оторых меньше поро а разрешающей способности сейсмичес их методов. Та им
образом, интерпретация всех пол ченных данных в
реальном масштабе времени та же важна, а и
сами данные. Геоло ичес ие о раничения или проблемы, та ие а несовпадения с данными соседних
с важин, развитие разломов, страти рафичес ие
вариации и вы линивание, об словливают серьезные рис и, возни ающие при б рении. Ниже приведены проблемы, о азывающие влияние на точность
проведения ствола с важины:
• неопределенность положения ствола с важины,
что связано с точностью ин линометрии;
• еоло ичес ие неопределенности в связи с особенностями элементов зале ания стр т р и
страти рафией, например, фациальные изменения;
• онтроль направления ствола с важины во время б рения;
• неожиданные темпы восстановления давления
и рез ие ис ривления ствола во время б рения;
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ар
а
Сафания вий
с
Манифа
Аб -Хадрия
ий
за
ли
в
Кх рсанях
Фадхили
Катиф
Са довс ая
Аб ай
Аравия
часто
Айн-Дар
Обзорная арта района работ
Район Харадх/Хавиях
Кх раис
Гхавар
Участо
Утхманиях
Участо
Х ия
Дамам
Участо
Шед м
Хоф ф
Месторождения
нефти в восточной
части Са довс ой
Аравии
Рис. 1. Карта района исследований в пределах месторождений Хавиях и Харадх, расположенных в восточной части Садовс ой Аравии
• недостат и приборов и методов аротажа во
время б рения;
• неоднозначность интерпретации диа рамм аротажа сопротивлений, пол ченных в оризонтальных с важинах.
Эффе тивное правление еоло ичес ими рис ами и странение неопределенностей со ращает число э спериментальных с важин и меньшает расходы.
РАЗНООБРАЗИЕ
ПЛАСТОВ-КОЛЛЕКТОРОВ
С важины месторождений Харадх и Хавиях расположены в пределах еоло ичес о о тренда, известно о под названием х фф. Отложения толщи
х фф-С на апливались на весьма ровном шельфе
в словиях ряда повторяющихся рат овременных
изменений ровня моря, сопровождаемых воздействием метеорных флюидов и доломитизацией райне солеными флюидами. В рез льтате возни ли обширные фациальные изменения. Карбонаты х ффС подстилаются ан идритами х фф-D ре ионально о
масштаба и пере рываются широ о развитыми анидритами х фф-С (рис. 1). Карбонатная толща
х фф-С сложена четырьмя высо очастотными разрезами, расчлененными сверх вниз на 12 пластоволле торов (С1-12).
Правильный подход работе с еоло ичес ими и
петрофизичес ими рис ами, неопределенностями и
осложнениями при б рении привел значительном
величению площади вс рытия объе та разработ и.
С важина месторождения Харадх вс рыла объе ты
разработ и на протяжении о оло 2981 ф т (536 ф т
в интервале пористости С2 и 2445 ф т в интервалах
С4-С7). Первоначальные планы в отношении с важины месторождения Хавиях пред сматривали
вс рытие пласта приблизительно на протяжении 800
ф т (в действительности 2164 ф т).
МЕТОДОЛОГИЯ
В идеале предварительная оцен а начинается с
составления онтрольно о перечня еоло ичес их
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
задач и с решения прямой задачи. Затем наст пает
стадия выполнения работ и оцен и пласта с послед ющей посад ой олонны обсадных тр б и проходой оризонтально о ствола. У азанн ю последовательность действий применили обеим с важинам
(Харадх и Хавиях). Ниже приведен онтрольный перечень еоло ичес их задач.
• Неопределенность объе та. Это может асаться л бины зале ания объе та по верти али, ла
падения толщи или отс тствия надежных соседних
с важин. Желательно обс дить эти неопределенности и возможности их странения.
• Положение разломов и их типы (взбросы,
сбросы или сдви и) должны определяться для то о,
чтобы иметь отовый план пересечения разломов и,
тем не менее, вс рытия объе та. На рис. 1 по азан
разлом на част е б рения оризонтальной с важины.
• Конта ты межд флюидами. Гл бина онта та с флюидом относительно объе та с щественно
влияет на период э спл атации добывающей с важины. Необходимо быть осведомленным о проблемах в связи с онта тами межд флюидами и он ретно знать, да поместить часто дренирования
относительно онта тов пластовых флюидов.
• Длина част а дренирования. Целью внимательно о из чения толщи, предназначенной для разб ривания, а та же объе та разработ и должно быть
определение наиболее эффе тивной техноло ии
проведения аротажа во время б рения, что б дет
способствовать принятию решений по провод е
ствола с важины. Из чению должны подвер аться
различные диа раммы литоло ичес о о аротажа;
при этом появляются возможности принять лючевые решения, оторые помо т ос ществить провод
с важины и зафи сировать положение КНБК в соответств ющем интервале пласта.
• Данные замеров. Ка правило, еоло непрерывно прослеживает направление б рения с важины, вносит орре тивы в свою модель и помо ает
интерпретировать аротажные диа раммы. Та им
образом, при необходимости он может внести предложения по изменениям в плане. Точ и замеров определяются л биной по верти али, на лоном и азим том. Точность замеров райне важна для спешно о проведения любой оризонтальной с важины;
поэтом необходимо а можно точнее определять
смещение и положение с важины в пространстве в
реальном масштабе времени.
Промышленный стандарт станавливает использование минимальной ривизны для расчета положения ствола с важины по замерам. Со ласно метод минимальной ривизны, межд дв мя замерами радиальное изменение ривизны отс тств ет.
В действительности, в ходе провод и ствола дви ателем при б рении на лонных или оризонтальных
с важин режим б рения (прос альзывание/вращение) в интервале замеров (95 ф т) часто изменяется. Та им образом, с орость набора ривизны межд замерами обычно непостоянна, и интерполяция
той же с орости набора ривизны в интервале 95
ф т не отражает действительной трае тории ствола
с важины. В рез льтате при 95-ф товом интервале
замеров возни ают дополнительные неопределен35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ности, приводящие ошиб ам в расчетах положения ствола с важины, особенно л бины по верти али.
Ниже описан этап решения прямой задачи. Си нал аротажно о прибора, отраженный от слоистой
среды, зависит от относительно о ла межд осью
прибора и плос остью напластования. В оризонтальных с важинах это может привести тр дностям интерпретации данных эле тро аротажных зондов, в
частности, о да на эффе ты приле ающих пластов
на ладываются эффе ты прони новения жид остей
и анизотропии. Решение прямой задачи по данным
аротажа позволяет из чать возможные значения на
аротажной диа рамме по он ретной с важине до
ее б рения п тем составления атало а смоделированных аротажных диа рамм для ряда возможных
вариантов еоло ичес о о строения и трае торий
с важин. Возни ает возможность выбора оптимальной аротажной омпонов и и довлетворения требований с важине. Кроме это о, можно становить
хара теристи и ожидаемых значений на аротажной
диа рамме для различных вариантов еоло ичес оо строения и рельефозависимых явлений, та их а
ложные поляризационные аномалии высо о о сопротивления.
С целью построения одной или нес оль их литострати рафичес их олоно , представляющих разрез, использовались данные аротажа э спериментальной с важины или соседних с важин. Для пол чения вадратичных значений на аротажной диа рамме данные аротажа соседних с важин (т.е. истинное дельное сопротивление, объемная плотность, пористость по нейтронном аротаж , аммааротаж) проп с ают через фильтры де онволюции.
Бла одаря де онволюции число опробованных слоев меньшается до оличества действительных петрофизичес их изменений. Она та же позволяет отобразить тон ие слои, оторые были недостаточно
хорошо различимыми на аротажных диа раммах, но
оторые мо т о азаться важными при орреляции
точе б рения.
Пол чена трехмерная стр т рная модель пластаолле тора; модель читывает петрофизичес ий разрез и предложенн ю трае торию с важины. Далее
петрофизичес ю модель свертывают с ф н циями
значений аротажа во время б рения с целью построения вдоль прое тной трае тории синтетичес их
аротажных диа рамм. Ка правило, для пол чения
изображений неопределенностей во вводимых данных, та их а изменение на лона толщ пород и потенциальные разломы, строят различные еоло ичесие и стр т рные модели. Решение прямой задачи
позволяет создать баз данных смоделированных
си налов аротажных приборов, пол ченных во время б рения для видимых лов падения от 0 до 90°.
Эти сведения использ ются при провод е ствола с важины.
Ино да при посад е обсадной олонны выясняются значительные различия по литоло ии и толщинам от про нозных значений. В та их сл чаях пол ченные при посад е данные использ ют для обновления литоло о-страти рафичес о о разреза модели, причем создают нов ю баз аротажных значений.
36
Ниже приводится описание этапов б рения и
оцен и рез льтатов. Первый этап в общем сл чае
состоит из дв х основных стадий: посад а обсадной
олонны и б рение оризонтально о отрез а ствола.
Страте ичес и правильная посад а обсадной олонны арантир ет б рение нижне о онца ствола в пределах пласта. Ко да ол от лонения очень близо
90°, посад а обсадной олонны в лючает планирование оризонтально о отрез а ствола, тем самым
о раничивая необходимость онтроля провод и нижне о онца ствола с важины. После посад и олонны, в ходе б рения оризонтально о отрез а ос ществляется интерпретация данных и вносятся поправи. Целью при этом является внесение поправо в
трае торию ствола с важины и ее держание в пределах пласта- олле тора. Б рение с важины идет
под онтролем еоло а в реальном масштабе времени непосредственно с б ровой станов и либо
дистанционно.
Ниже приводится описание этапа репления налонно о част а ствола с важины. Гл бина посад и
олонны, определяемая по сейсморазведочным артам, до начала б рения обычно со лас ется с омпле сной р ппой специалистов. Определяющими при
этом являются особенности страти рафии или положение относительно онта та с флюидом. В первом
сл чае л бина посад и определяется по литоло ичес ой ранице, например, 12 ф т (1 ф т = 0,3048 м)
ниже ровли объе та разработ и. Во втором сл чае –
а , например, 12 ф т ниже азонефтяно о онта та
(gas-oil contact – GOC).
Гл бин посад и можно та же определять по сочетанию страти рафичес их раниц и онта тов
межд флюидами или с четом любых др их о раничений. В общем сл чае в процессе б рения до
л бины посад и еоло ос ществляет орреляцию
всех важных реперов, зале ающих выше объе та
разработ и. Он прослеживает от соседней с важины все наблюдаемые реперы и сравнивает их с пронозир емыми. Цель – онтроль за ходом б рения
и планирование дальнейше о е о хода. Рез льтаты
орреляции еоло использ ет для пол чения важных сведений об особенностях б рения, а именно
на а ой л бине – меньшей или большей – зале ает объе т разработ и. В этом сл чае б рови и мот заранее изменить план строительства с важины с тем, чтобы посад а прошла лад о и своевременно.
Сводная таблица реперов обычно прослеживает
орреляционные связи и сопоставляет про нозир емые реперы с наблюдаемыми. Эта простая таблица может помочь еоло прослеживать орреляционные тренды. Например, на большей или меньшей
л бине зале ают мар еры. Ка правило, все орреляционные связи становятся известными а на б ровых площад ах, та и в офисе. Геоло и нес т ответственность за рассыл точных сведений, та их
а орреляционные связи значимых реперов, метраж б рения, онечная л бина с важины по вертиали и л бина по ствол с важины до ровли вс рыто о объе та, а та же возможные изменения первоначально о плана.
Обычно первоначальный прое т сравнивают с
реальностью. Если объе т зале ает на меньшей или
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
большей л бине, еоло дает ре омендации относительно способа посад и олонны. Кроме то о, он
делает расчет строительства с важины под определенным лом и определяет, а выдерживать направление до вс рытия определенно о репера, например, а ГНК оррелир ет с соседними с важинами. После это о можно вып стить инстр ции по
посад е обсадной олонны.
После посад и олонны в наил чшей с еоло ичес ой точ и зрения части олле тора обычно б рят бо овой ствол и остаются в данной зоне. Этот
отрезо б рят, исходя из еометричес их либо еоло ичес их ритериев. В первом сл чае план б рения доводят до сведения б рови а, ос ществляюще о направленное б рение и находяще ося на б ровой, и тот стро о выполняет план строительства
с важины.
При с ществовании неопределенностей в отношении толщины олле тора или на лона толщ, ствол
с важины можно вывести за пределы зоны олле тора. Кроме то о, если бо овой часто проходят с
онтролем провод и, исходя из еоло ичес их фа торов, прое т можно изменить с четом элементов
зале ания и изменений толщины олле тора в оризонтальном направлении. С целью оцен и данных о
стволе с важины в реальном масштабе времени еоло во время проход и бо ово о част а работает
без перерывов. Он та же непрерывно информир ет
ИТР по б ровым станов ам и разработ е пласта о
положении трае тории и внесении изменений в сл чае необходимости.
В ходе оцен и еоло и сопоставляют данные в
реальном масштабе времени и значения на расчетных аротажных диа раммах. Это позволяет пол чать
рафичес ое представление о положении ствола
с важины при б рении, про нозировать трае торию
с важины и определять видимый на лон толщ.
ПРЕЗЕНТАЦИЯ ДАННЫХ
И ПОЛУЧЕННЫЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ
На примере месторождений Харадх и Хавиях (Садовс ая Аравия) были выявлены и объяснены еоло ичес ие о раничения на провод
оризонтальных с важин. На стадии презентации данных внимание онцентрировалось на начальные про нозы и
прое ты строительства с важин, а та же на соответств ющие еоло ичес ие рис и и неопределенности. На стадии строительства с важин эти рис и отслеживались, ими правляли и с ними справлялись
с тем, чтобы решить поставленные задачи.
ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ
ОТНОСИТЕЛЬНО
БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ
НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ХАРАДХ
Горизонтальная с важина на месторождении Харадх
была предложена и проб рена а единичный бо овой
ствол по пласт х фф-С с зарез ой из с ществ ющей
верти альной с важины HRDH xxx (рис. 2). Для сведения миним м осложнений планировалось б рение в
ЗСЗ направлении, близ ом направлению ма симально о стресса. Объе том была приблизительно 40-ф товая (по верти али) толща доломитов и известня ов
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Соседняя
с важина 1
HRDHXXX
Соседняя
с важина 2
х фф-С
х фф-С
КС4
Пористость
объе та
КС3
Б рение бо ово о ствола
КС2
КС1
Рис. 2. Соседние с важины месторождения Харадх; архите т ра объе та разработ и со стороны бо ово о ствола. Та же
по азана литоло ия – от ан идритов до известня ов и доломитов. Ожидалось, что развитие пористости в интервале КС3
видно в этой с важине сбо
с различной пористостью. В пределах азанно о
объе та слои с хара терной пористостью имели толщин ма сим м 6 ф т. Данная зона зале ает межд
реперами х фф-С4 и -С7 (с дя по соседним с важинам).
Ка по азано на соответств ющих аротажных
диа раммах соседних с важин, данная зона выдержана по толщине, несмотря на разнообразие пористости а по верти али, та и по оризонтали. Беспо ойство по повод б рения под лами более 90°
выте ает из запланированной посад и при ле отлонения от верти али 90°, что позволяет ствол продви аться объе т разработ и в пределах восстающей стр т ры. От точ и посад и обсадной олонны до вс рытия объе та про нозировался низ опористый интервал в 1000 ф т.
ЦЕЛИ РАБОТ
• Определить трае торию и пройти 5000 ф т по
сильно пористым породам.
• Посадить олонн в точ от лонения ствола под
лом 90° от верти али и б рить по стр т ре, слои
оторой на лонены в сторон с важины.
• Направлять ствол в пористых зонах в пределах
объе та разработ и с целью ма симально о онта тирования с пластом.
• Не б рить под лом свыше 90°, если это возможно, пос оль в прошлом это вызывало проблемы.
• Гарантировать, что трае тория ствола подходит
для освоения с важины.
Геоло ичес ие о раничения. След ет рассмотреть след ющие фа торы:
• онтроль с соседних с важин о раничен;
• сейсмичес ие данные азывали на с ществование в области распространения объе та анти линальной стр т ры при значительных лах падения сла ающих толщ;
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диа раммы аротажа во время б рения (реальный масштаб времени)
HRDH 619H
х фф С1
Расчетная трае тория
х фф С2
х фф С3
Верхняя часть
х фф-С4-7
Нижняя часть
х фф-С4-7
Рис. 3. Изображение, пол ченное при проведении аротажа
во время б рения в реальном масштабе времени; по азаны
прое тная, а та же действительная трае тория ствола с важины. Обсадная олонна была посажена в интервале х ффС1; впоследствии с важина вс рыла интервал х фф-С2 прежде, чем за ончить продвижение в объе те х фф-С4-С7. Номерами с 1- о по 11-й обозначены точ и принятия решений
во время б рения с важины. Изменения явились рез льтатом
вс рытия р пных еоло ичес их объе тов
• в пределах зоны объе та разработ и про нозир ется изменчивость пористости а по оризонтали, та и по верти али.
Проведение работ. В начале б рения ствола
диаметром 5″ применили омпонов приборов аротажа во время б рения с р лос точной интерпретацией еоло ичес их и петрофизичес их данных.
Ка и планировалось, обсадн ю олонн сп стили до
част а от лонения ствола от верти али на 90°, т.е.,
выше пористой зоны объе та, на л бине 12 808 ф т
по ствол (11 423 ф т по верти али). Целью при этом
являлось держание трае тории ствола с важины под
лом 90° или ниже; в сл чае восстания стр т ры в
сторон от с важины б рение под лом 90° привело
бы том , что трае тория ствола прошла бы с возь
слои пород, оставаясь на постоянной л бине по
верти али.
Б рение проводилось под лом 90° от верти али межд точ ой посад и на л бине по ствол
12 808 ф т и точ ой на л бине по ствол 14 100 ф т.
На этом этапе толщи зале али с меньшим на лоном,
чем про нозировалось ( ол падения – менее 1°, ожидавшийся – 1,5°). Это означало, что с важина пересе ала толщи медленнее, чем было пред смотрено
прое том. Кроме то о, с важина пересе ла нес оль о
интервалов с хорошей пористостью пород ( л бины
по ствол : 13 001–13 238 ф т, 13 411–13 476 ф т,
13 520–13 554 ф т, 13 627–13 667 ф т).
Вследствие более поло о о зале ания пластов,
чем ожидалось, была выдана ре омендация величить ол от лонения на л бине забоя 13 788 ф т
по ствол . Было принято решение продолжить б рение под лом 90° верти али в ожидании появления более высо их лов падения, а и пред сматривалось прое том.
38
Кровля пласта х фф-С4 была встречена на л бине 15 215 ф т по ствол . После прохождения дв х
маломощных пористых слоев на л бине 15 360 ф т
по ствол был встречен высо опористый слой. Местами пористость здесь превышала 20 % – выше, чем
в соседних с важинах. Корреляция с помощью соседних с важин (рис. 3) по азывает, что более высо ие значения пористости хара терны для соседней с важины № 1. Пол ченная для этой с важины
аротажная ривая аж ще ося дельно о сопротивления флюидов и пористости азывает на л чшее
развитие пористости в верхней части интервала С4С7. Падение в сторон от изображения свидетельств ет о небольшом изменении ла падения толщи
с 1° по направлению нижнем онц до 0,5° по направлению забою. О азалось, что это изменение
ло ально. В рез льтате этих наблюдений было принято решение довести ол от лонения ствола с важины до 89°.
На л бине 17 150 ф т по ствол был встречен
интервал с л чшающейся пористостью – свыше 20
физичес их единиц (ниже отмет и 17 210 ф т по
ствол ). Ряд чет их син соидальных стр т р на ранице межд низ ой и высо ой пористостью имели
относительное падение под лом 1,5°. Первоначальные ре омендации изменить ол та , чтобы б рить
параллельно напластованию, были отложены до момента о онт ривания зоны. При положении забоя на
л бине 17 370 ф т по ствол было принято решение величить ол от лонения с важины от вертиали до 91°. Чтобы арантировать хорошее состояние ствола с важины, в это время быстро провели
ее шаблониров .
Прежде чем достичь онечной л бины, с важина
прошла приблизительно 3940 ф т по слоям с хорошей пористостью.
СКВАЖИНА
ХАВИЯХ ХХХ:
ПЕРВОНАЧАЛЬНЫЙ
ПРОГНОЗ
С важин Хавиях ххх проб рили в соответствии с
планом а с важин с дв мя оризонтальными стволами по пласт х фф-С. Для сведения миним м
проблем, связанных с состоянием с важины, ее б рили в ВСВ направлении, близ о направлению ма симально о стресса. Первый объе т оризонтальноо б рения (имен емый «нижняя зона пористости»)
представлял собой пласт доломитов и известня ов
с переменной пористостью толщиной приблизительно 40 ф т по верти али. Отдельные слои с хара терной пористостью в пределах объе та дости али толщины 6 ф т по верти али. С дя по сейсмичес им
данным, рассматриваемая зона зале ает межд поверхностями С3 и С5. Для второ о ствола объе том
являлась зона, зале ающая страти рафичес и выше
(неформально имен емая «верхняя зона пористости»). Толщина зоны – 12 ф т, причем самая высо ая
пористость наблюдалась в нижних 4–5 ф т зоны.
Приводится рат ое описание провод и дв х бо овых стволов с важины. Для про нозирования по азаний аротажных приборов во время б рения в слоистых средах (рис. 4) было та же пол чено инте рированное решение прямой задачи.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Реальная
артина
Плотность
Прое т
Точ а
посад и
Касание
подошвы
Вс рытие
пере рывающе о
слоя
Измеренная
л бина
Рис. 4. Модель месторождения Хавиях, построенная по завершении работ с четом трехмерных поверхностей и про нозир емых олле торс их свойств. Для про нозир емых свойств
решена прямая задача моделирования с четом по азаний
приборов, олле торс их свойств и относительно о ла прони новения
ЦЕЛИ РАБОТ
• Ма симально величить длин ствола в пределах высо опористой зоны в верхней части объе та
разработ и х фф-С.
• Проб рить 4500 ф т в оризонтальном направлении в интервалах фациальных зон С2 и С3.
• Провести оптимальн ю трае торию ствола с важины, внося изменения в реальном масштабе времени.
• Гарантировать, что при данной трае тории ствола проблемы при освоении с важины не возни н т.
• Применить систем онтроля оптимальной провод и с важины в пределах пласта х фф-С с тем,
чтобы с важина вс рыла част и с ма симальной
пористостью в дв х отдельных зонах повышенной
пористости.
Геоло ичес ие о раничения. След ет рассмотреть след ющие фа торы:
• о раниченные возможности онтроля со стороны соседних с важин;
• объе т разработ и имеет мал ю толщин (о оло 13 ф т по верти али) и изменчив ю пористость;
• на лон стр т р может отличаться от про нозир емо о;
• вследствие орно о давления возможно механичес ое слипание, не стойчивое состояние
ствола с важины;
• наблюдаются фациальная изменчивость и етеро енность толщ;
• проявлена доломитизация и видны рез льтаты
растворения.
Ос ществление работ. Б рение с применением системы онтроля провод и с важины продолжалось до л бины 12 914 ф т по ствол , причем
КНБК становлено в пласте х фф-С-2. Основные
техноло ии и процессы, применявшиеся при б рении этой с важины, в лючали про раммы GOCAD и
InterACT, 16-се торное рафичес ое представление
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
плотности в реальном масштабе времени, провод
с важин под р лос точным онтролем, э спертн ю
интерпретацию данных и трехмерное моделирование по про рамме INFORM. Каротаж во время б рения в лючал амма- аротаж, аротаж сопротивлений,
плотностной аротаж по дв м направлениям, орре цию плотности, фотоэле тричес ий эффе т, определение нейтронной пористости и рафичес ое представление плотности.
Основными методами являлись сопоставление
полно о омпле са аротажных измерений во время
б рения в реальном масштабе времени с моделированными величинами, заимствованными из соседних с важин, а та же интерпретация изображений
во время б рения, в лючая определение ла на лона в почти реальном масштабе времени.
Кровля объе та х фф-С2 была вс рыта на л бине 11 607 ф т по верти али. Прое т пред сматривал посад башма а на 5 ф т ниже точ и вс рытия,
т.е., на л бине 11 612 ф т по верти али. На этой
стадии наблюдалось еоло ичес ое о раничение –
небольшое величение ла на лона, Это означало,
что посад а б дет на нес оль о большей, чем ожидалось, л бине. Это, одна о, не вызвало серьезной
озабоченности, пос оль эта особенность о азалась
ло альной, и с важина, а про нозировали, оставалась в зоне хорошей пористости. Далее было принято решение продолжить б рение, а и планировалось. Вс рытие ровли пласта х фф-С было определено по появлению ложной поляризационной
аномалии высо о о сопротивления на диа рамме
аротажа сопротивлений во время б рения и по величению значений амма- аротажа. Из-за то о, что
с важин б рили вниз по падению, видимая толщина по верти али величилась в сравнении с соседними с важинами. Обсадная олонна была в онцеонцов посажена в олле торе, на лоненном от аротажных приборов, работающих в процессе б рения. Горизонтальный часто ствола с важины был
спешно направлен та им образом, чтобы за ончить
б рение в зонах с хорошей пористостью.
Ка по азала оцен и, проведенные до-, во время- и после строительства дв х с важин в Са довсой Аравии, рафичес ие представления в реальном
масштабе времени являются источни ом ценной
информации о еоло ичес ом разрезе и позволяют
определять лы на лона с наибольшей точностью.
Применение рафичес их изображений значительно величивает возможности б рения по более тоним пластам или по тр дным объе там.
Перевел В. А ранат
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ
УВЕЛИЧЕНИЕ ПАРКА
БУРОВЫХ УСТАНОВОК:
РЕКОРДНОЕ ЧИСЛО
НОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
С. Бер ман и Т. Сто
с, ReedHycalog, Хьюстон
Высо ие товарные цены стали причиной пополнения пар а б ровых станово большим числом
онстр ций различных ате орий. В 2006 . было построено мно о новых станово , роме то о,
пар пополнился системами, до это о времени не использ ющимися
Действ ющие
Примечание: данные оцен и 2002 .
Рис. 1. Соотношение имеющихся и действ ющих б ровых
станово в США в 1955–2006 .
40
ОБЗОР
СТАТИСТИЧЕСКИХ
ДАННЫХ ПЕРЕПИСИ
След ет отметить наиболее важные статистичес ие данные за прошедший 2006 .
• Пар б ровых станово США величился на
272 единицы, 2026 до 2298 систем. В 2006 . пар
пополнился 391 станов ой, 119 единиц было списано (рис. 1).
• Основной прирост пар а б ровых станово
США (на 238 единиц) произошел за счет новых
систем.
• С ммарное число б ровых станово , входящих в ате орию «действ ющие», составило 2200
единиц, что на 15 % выше, чем в 2005 ., о да
этот по азатель составлял 1920 единиц.
• Коэффициент использования б ровых станово величился с 95 % в 2005 . до 96 % в 2006 .
(рис. 2).
• Число омпаний США – владельцев б ровых станово в 2006 . величилось на 31 единиц до 257, пос оль
становится все более
Коэффициент использования, %
Имеющиеся
можно б дет пол чить наиболее чет ое представление о мировом рын е.
Число станово , тыс. шт.
Число станово , тыс. шт.
Предс азанное ранее пополнение пар а б ровых станово новыми системами началось. В соответствии с данными ReedHycalog Rig Gensus
величение численности б ровых станово тесно взаимосвязано с динами ой развития пар а
б ровых станово США. Численность имеющихся в наличии б ровых станово в США и Канаде,
а морс их мобильных, та и наземных, значительно величилась. Бла одаря высо им товарным ценам пар б ровых станово пополнился
а новыми, та и до это о времени не использ ющимися системами. Анало ичная тенденция отмечается почти на всех ре иональных рын ах б ровых станово .
ReedHycalog продолжает тесное сотр дничество с RigData по вопросам сбора данных по
США, ODS-Petrodata по вопросам оцен и с ммарно о числа морс их плав чих б ровых станово в мире, а та же с Rig Locator с целью онтроля местонахождения б ровых станово омпании Nikle и чета оэффициента их использования в Канаде. Оцен а межд народно о пар а
б ровых станово ос ществляется же второй
од подряд, и мы надеемся, что бла одаря нашим возможностям, подходам и методоло ии,
Коэффициент
использования
Число
действ ющих
станово
Примечание: данные оцен и 2002 .
Рис. 2. Соотношение имеюще ося пар а б ровых станово и
оэффициента их использования в 1955–2006 .
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
очевидным, что этот рыно э ономичес и выоден.
• Пар б ровых станово Канады величился с
741 станов и в 2005 . до 799 станово в 2006 .
Это произошло за счет пополнения пар а 63 новыми системами.
• Коэффициент использования б ровых станово в Канаде по сравнению с 2005 . величился на 10 % (в настоящее время это по азатель
составляет 84 %).
• Мировой флот плав чих б ровых станово
величился на 13 единиц (до 654 систем). Это
произошло за счет возобновления э спл атации
не оторых систем и строительства новых онстр ций (пос оль
значительное число б ровых
станово было повреждено или разр шено в сезон ра анов 2005 .).
• Коэффициент использования морс их плав чих б ровых станово в 2006 . составил
85 %.
• Коэффициент использования в 2006 . наземных б ровых станово в США и Канаде величился до 95 % по сравнению с 83 % в 2005 .
ПОПОЛНЕНИЕ
ПАРКА БУРОВЫХ УСТАНОВОК США
НОВЫМИ СИСТЕМАМИ
Ре ордные цены на нефть и природный аз,
держивающиеся в течение последних нес ольих лет, стим лир ют владельцев б ровых станово мобилизовать дополнительные мощности.
Но не толь о тенденция рын а поб ждает владельцев восстанавливать и модернизировать старевшие онстр ции. В настоящее время разработана и начинает реализоваться обширная
про рамма строительства новых б ровых станово . В соответствии с данными, собранными
RigData, в 2006 . пар б ровых станово США
пополнился 391 системой (по сравнению с 211
системами, добавившими рыно в 2005 .), что
значительно л чшило словия рын а. Это величение пар а более чем пере рывает е о соращение в 2006 . Прирост пар а можно лассифицировать по четырем ате ориям:
• новые б ровые станов и;
• станов и, возобновившие работ после неоторо о простоя;
• станов и, собранные из отовых злов;
• станов и, верн вшиеся в США после о ончания межд народных онтра тов.
Большая часть б ровых станово , пополнивших пар США, была построена в рам ах прораммы по модернизации с ществ ющих систем
с целью довлетворения рыночно о спроса. Но
пар США пополнили не толь о системы, модернизированные в рам ах этой про раммы, но та же и новые б ровые станов и. На момент весенне о исследования численность пар а б ровых станово величилась на 238 единиц – это
самый высо ий по азатель за последние нес оль о лет. Кроме то о, след ет принять во внимание, что в 2006 . пополнение пар а новыми
б ровыми станов ами составило 12 %. Это осо-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
бенно важно, если честь, что за последнее десятилетие пополнение пар а новыми станов ами составило все о 136 единиц. Помимо то о,
что в 2006 . пар было добавлено 238 новых
б ровых станово , подрядчи и доложили о завершении строительства 235 новых наземных
б ровых станово , дв х платформ и одной б ровой баржи.
Число списанных в 2006 . б ровых станово составило 95 единиц против 124 в 2005 .
Каждая из этих станово
читывалась в предыд щих переписях, но в 2006 . они были изъяты из переписи, пос оль
в течение длительно о времени не использовались. В настоящее
время та ие б ровые станов и по пается с
целью модернизации и восстановления либо
демонтажа станов и на злы и дальнейше о их
использования.
Число б ровых станово , собранных из отдельных злов, в 2006 . составило 53 единицы,
что немно о меньше, чем в 2005 ., о да этот
по азатель составлял 58 единиц.
Число б ровых станово , относящихся
ате ории «не использ ющиеся и подлежащие модернизации», за последние нес оль о лет постепенно со ращается. Впоследствии они б д т полностью заменены новыми онстр циями.
В соответствии с данными в 2006 . после завершения работ по межд народным онтра там
в США верн лись пять б ровых станово по сравнению с шестью, заре истрированными в 2005 .
В настоящее время число б ровых станово , работающих вне США по межд народным онтра там, со ращается.
СТАРЕНИЕ ПАРКА
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
США
Несмотря на высо ие товарные цены, оторые
способств ют восстановлению и модернизации
старевших онстр ций, значительное число старевших б ровых станово продолжает выводиться из э спл атации после о ончания их жизненно о ци ла. Число б ровых станово , выведенных из пар а США в течение 2006 ., составило 119 единиц по сравнению со 173 станов ами, списанными в 2005 . б ровые станов и, ислюченные из пар а, можно лассифицировать по
трем ате ориям (табл. 1):
• станов и, ис люченные из э спл атации;
• станов и, вывезенные за пределы США;
• ли видированные станов и.
По правилам переписи из числа имеющихся б ровых станово все да ис лючались системы,
не э спл атир ющиеся в течение длительно о периода или для введения оторых в повторн ю э спл атацию треб ются значительные апиталовложения. В прошлом эти две ате ории азывались
отдельно, одна о в настоящее время они образ ют
ате орию «б ровые станов и, ис люченные
из э спл атации». Эта самая значительная ате ория со ращения численности б ровых станово .
В 2006 . со ращение б ровых станово , входя41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1. Изменение численности пар а б ровых станово в США
Год
2006 2005 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 1996 1995 1994 1993 1992 1991 1990 1989 1988
Численностьпар а
2026 1988 1719 1722 1722 1636 1644 1705 1665 1649 1729 1841 1853 1996 2251 2320 2542 2752 3331
Со ращениечисленностипар аб ровых станово 
Ис люченоизэ спл атации
ВывезенозапределыСША
Разобранонаотдельные злы
Все о
–99 –141 –68 –123
–14 –29 –1 –45
–6 –3
0 –4
–119 –173 –69 –172
Недавнопостроено
Повторновведеновэ спл атацию
Собраноиз отовых злов
ВозвращеновСША
Недавноидентифицированные*
С ммарное величение
С ммарноеизменение
Все одейств ющих станово 
238 23 32 48
95 124 125 37
53 58 79 74
5
6
7 10
–
– 95
–
391 211 243 169
272 38 174 –3
2298 2026 1893 1719
Н –87 –76 –89 –59 –103 –114 –162 –122 –208 –269 –193 –353 –323 –796
Н –6 –7 –7 –10 –18 –24 –30 –21 –16 –46 –38 –23 –23 –22
Н –3 –4 –4 –3 –6 –3 –3 –5 –8 –7 –21 –6 28 –17
Н –96 –82 –100 –72 –127 –141 –195 –148 –232 –322 –252 –382 –374 –835
Увеличениечисленностипар аб ровых станово 
Н
9
6
6
7
2
3
0
2
1
3
0
0
1
8
Н 56 22 18 37 72 33 38 68 63 59 138 116 111 226
Н 105 34
9 62 57 24 35 42 13
4 43 40 50 22
Н 12 12
6
6 12
1 10 24 12
1
2
4
2
0
Н
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
0 182 74 39 112 143 61 83 136 89 67 183 160 164 256
Н 86 –8 –61 40 16 –80 –112 –12 –143 –255 –69 –222 –210 –579
Н 1722 1636 1644 1705 1655 1649 1729 1841 1853 1996 2251 2320 2542 2752
щих в эт ате орию, составило 99 единицы по сравнению со 141 единицей в 2005 . начиная с 2005 .
в эт ате орию та же входят станов и, оторые
ранее образовывали ате орию « станов и, распроданные на а ционах по злам». Ка правило, б ровые станов и ис лючаются из пар а после нес оль их лет простоя или в сл чае необходимости
больших апиталовложений для повторно о ввода
их в э спл атацию и разбираются по злам с целью поддержания работоспособности др их станово . Чтобы избежать сложностей и п таницы с
форм лиров ой причин, по оторым б ровая станов а выводится из э спл атации, все они были
объединены в одн значительн ю ате орию.
Б ровые станов и обычно перемещаются а
в пределах США, та и за пределы страны. Пос оль мировой рыно б ровых станово та же
не довлетворяет спрос, а и в США, омпании
ино да перемещают свои станов и в др ие реионы. Это движение еже одно отражается в переписи. В 2006 . на межд народные рын и из
США пост пило 14 б ровых станово по сравнению с 29 в 2005 . Если честь, что 14 б ровых
станово выбыло из США, а пять верн лось, то
со ращение численности б ровых станово составило 9 единиц.
Последнюю ате орию составляют ли видир ющиеся б ровые станов и. По рез льтатам сезона ра анов 2005 . эта ате ория пополнилась
шестью единицами. В 2006 . этот по азатель составил три единицы.
Ита , величение пар а составило 391 б ров ю станов , со ращение – 119 единиц. В итое можно рассчитать, что пополнение пар а б ровых станово в 2006 . составило ре ордное
число 272 единицы, что до азывает все больш ю
заинтересованность владельцев (рис. 3).
СТРОИТЕЛЬСТВО
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
В КАНАДЕ
Рыно б ровых станово Канады продолжает пополняться. В соответствии с данными Rig
42
Число имеющихся станово , тыс. шт.
* – Корре тиров а 2004 ., выполненная совместно с RigData; Н – данные за 2002 . отс тств ют.
Примечание: данные оцен и 2002 .
Рис. 3. Динами а изменения численности пар а б ровых
станово
Locator численность пар а б ровых станово Канады в 2006 . величилась на 73 единицы, бла одаря строительств новых систем. В
2005 .этот по азатель составлял 70 единиц. Все
б ровые станов и, пополнившие пар Канады в
2006 . были недавно построены или собраны
из отдельных злов. Число недавно построенных
станово в 2006 . составило 63 единицы по
сравнению с 43 в 2005 . Число станово , собранных из отдельных злов, в 2006 . величилось на 10 единиц по сравнению с 2005 . ни
одной б ровой станов и не было возвращено в
повторн ю э спл атацию, бла одаря чем можно сделать вывод, что нес оль о б ровых станово предназначены для послед ющей модернизации.
Со ращение пар а б ровых станово Канады
в 2006 . составило 15 единиц, из них восемь станово было вывезено за пределы страны. Оставшиеся семь станово либо предназначены
для демонтажа на отдельные злы с целью использования их для поддержания работоспособности др их систем, либо выведены из э спл атации. Учитывая со ращение пар а на 15 и пополнение на 73 б ровые станов и с ммарный
прирост пар а в 2006 . составил 58 единиц, в
рез льтате численность пар а б ровых станово
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2. Изменение численности пар а б ровых станово Канады
Годы
Численностьпар а
2006 2005 2004
741
680
653
Со ращениепар аб ровых станово 
Вывезеноизстраны
Ис люченоизэ спл атации
Разобранонаотдельные злы
Все о
–8
–7
0
–15
–5
–4
0
–9
2003
640
2002
Н
–6
–8
0
–14
0
–7
0
–7
–Н
–Н
–Н
Н
39
0
2
0
41
27
680
449
66
18
0
2
0
20
13
653
450
69
Н
Н
Н
Н
Н
Н
640
346
54
Увеличениепар аб ровых станово 
Недавнопостроено
Возвращеновэ спл атацию
Разобранонаотдельные злы
Ввезеновстран 
С ммарное величение
С ммарноеизменение
Все овналичии
Все одейств ющих станово 
Коэффициентиспользования,%
Ближний Восто
12 %
63
0
10
0
73
58
799
669
84
42
23
3
1
70
61
741
550
74
Таблица 3. Изменение численности пар а морс их плав чих б ровых станово
Годы
Численностьпар а
2006 2005 2004 2003 2002 2001
641 673 678 677 670 Н
Со ращениепар аб ровых станово 
Ис люченныеизэ спл атации
Раз омпле тованные
Все о
–10
–6
–16
–42
–3
–45
–15
–1
–16
–2
–3
–5
–2
0
–2
Н
Н
Н
Увеличениепар аб ровых станово 
Возвращеновэ спл атацию
Разобранонаотдельные злы
Недавнопостроено
С ммарное величение
С ммарноеизменение
Все овналичии
Все одейств ющих станово 
Коэффициентиспользования,%
20
8
1
1
1 Н
0
1
1
0
0 Н
9
4
9
5
8 Н
29 13 11
6
9 Н
13 –32 –5
1
7 Н
654 641 673 678 677 670
557 5445 486 479 460 488
85 85 72 71 68 73
Балтийс ое море
<1 %
США 23 %
Западная
Афри а 8 %
Средиземное/
Черное море 4 %
Дальний Восто
4%
Австралия и
Новая Зеландия
2%
Индийс ий о еан
6%
Канада 1 %
Ю о-восточная
Азия 10 %
Центральная
Амери а 1 %
Северо-западная
Южная
Европа 11 %
Амери а 12 %
Ар тичес ий ре ион
Ме си а 5 % Каспийс ое море 1 %
России 0 %
Пол по р жные
По р жные
ст. (158)
ст. (9)
87 %
89 %
Б ровые
Тендерные
баржи (40)
ст. (25)
48 %
76 %
Самоподъемные
ст. (385)
89 %
Б ровые
с да (37)
78 %
Средний оэффициент
использования – 85 %
Общее число станово – 654
Рис. 4. Распределение морс их плав чих б ровых станово
по ре ионам
Рис. 5. Распределение морс их плав чих б ровых станово
по типам
Канады в 2006 . составила 799 единиц, что соответств ет величению на 9 % (табл. 2).
шее время или находятся на стадии строительства.
Со ращение пар а морс их плав чих соор жений в 2006 . составило 16 единиц по сравнению с 45 станов ами, вышедшими из строя в
2005 ., из них в 2006 . толь о 10 станово были
списаны (в 2005 . было списано 42 б ровые станов и). Та ое значительное со ращение пара морс их б ровых станово в 2005 . произошло, прежде все о, из-за списания старых, не подлежащих модернизации или демонтаж на отдельные злы станово . Кроме то о, из э спл атации были ис лючены шесть б ровых станово , разр шенные «без послед юще о восстановления» ра анами Катрина и Рита в сезон
ра анов 2005 . (табл. 3).
Ита , с ммарная численность пар а морс их
плав чих б ровых станово
величилась на 13
единиц до 654. наиболее широ о морс ие плав чие соор жения использ ются в Южной Амери е,
на Ближнем Восто е и Северо-Западной Европе
(рис. 4). Распределение морс их плав чих б ровых станово по типам по азано на рис. 5 за ислючением платформ и б ровых барж, использ ющихся для б рения во вн тренних водах.
ВСЕМИРНАЯ
ПЕРЕПИСЬ
МОРСКИХ
ПЛАВУЧИХ
БУРОВЫХ
УСТАНОВОК
Мировой пар б ровых станово в 2006 . величился на 29 единиц, 20 из них введены в повторн ю э спл атацию (по сравнению с восемью
станов ами, повторно введенными в э спл атацию в 2005 .). Вполне вероятно, что пар морсих плав чих б ровых станово постепенно с течением времени со ращался, но эти станов и
были списаны толь о недавно в связи с новой блаоприятной сит ацией на рын е. В начале 2006 .
на рыно пост пило девять новых б ровых станово , из них ни одна не собрана из отдельных
злов. Эти станов и являются лишь незначительной частью б д ще о пополнения пар а морс их
плав чих соор жений. В соответствии с данными
ODS-Petrodata более 90 морс их б ровых станово б д т введены в э спл атацию в ближай-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПОВЫШЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТА
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
В США
В связи с ростом товарных цен численность
б ровых станово в США возросла на 15 %. С
середины 1980-х одов численность пар а б ровых станово не превышала 2000 единиц, но в
2006 . этот по азатель дости 2200 единиц. Самое интересное, что в 2005 . численность пара б ровых станово , лассифицир ющихся а
«Э спл атир ющиеся» составляла 1920 единиц.
Методи а, использ емая омпанией ReedHycalog
при подсчете э спл атир ющихся б ровых станово , отличается от др их методи , в оторых
читывают наличие станов и в работе на день
переписи. В данной переписи станов а считается работающей, если она э спл атировалась
в течение любо о времени за расчетный период, составляющий 45 дней, в 2006 . этот период длился с 3 мая по 16 июня. По этой причине в
переписи омпании ReedHycalog число действ ющих б ровых станово все да о азывается,
чем в др их подсчетах, та а период, в оторый отслеживается состояние станов и, значительно величен.
98 б ровых станово , оторые не э спл атировались в период проведения переписи,
лассифицировались в соответствии с длительностью периода простоя а «бездейств ющие».
Число б ровых станово , простаивающих ме-
нее одно о ода, составило 88 единиц, в течение дв х лет – 10 единиц, в течение трех лет –
0. В соответствии с повышенным в настоящее
время спросом на б ровые станов и след ет
читывать та же, что мно ие из в люченных в
эт ате орию морс их соор жений простаивают в ожидании онтра та, начала реализации
прое та или транспортиров и на новое место
размещения. В соответствии с положением переписи станов и, простаивающие более трех
лет, ис лючаются из ате ории э спл атир ющихся, хотя мно ие из них мо т простаивать и
по ряд др их причин. Поэтом та ие б ровые
станов и переводятся в ате орию «ис люченных из э спл атации».
Одним из основных по азателей, на оторый
опираются в ходе проведения переписи, является средне одичный оэффициент использования б ровой станов и, оторый представляет
процентное выражение времени б рения этой
станов и за прошедший од. Добавив 88 б ровых станово , оторые простаивали менее
одно о ода, 2200 а тивно э спл атир ющимся пол чим 2288 станово из имеющихся в с мме 2298 или 99,6 %. В 2005 . этот по азатель
составлял 97,7 %.
Пос оль
э ономичес ие словия в стране
л чшаются, в аждом ре ионе, охваченном переписью, ре истрир ется большее, чем в 2005 . число действ ющих станово . Сравнительные данные по ре ионам за 2005 и 2006 . представлены
в табл. 4. В ре ионе Ар анзас, Л изиана, Техас
Таблица 4. Распределение б ровых станово по ре ионам
Аляс а
Южнаячастьс алистых ор
Северо-восточныештаты
Пермс ийбассейн
Ме си анс ийзалив
Ар анзас,Л изиана,Техас
Калифорния
Ю о-восточныештаты
Центральныештаты
Все о
По азатель2005–2006 .
СевернаячастьС алистых ор
21
27
115
98
307
241
160
149
291
256
338
327
386
304
68
60
258
256
354
308
2298
2026
20
18
107
97
301
236
151
124
281
249
320
312
366
295
67
51
246
236
341
301
2200
1920
95
67
93
99
98
98
94
83
97
97
95
95
95
97
99
85
95
92
96
98
96
95
21
25
106
86
287
253
156
149
274
241
327
319
374
303
63
56
256
255
327
293
2191
1962
0
2
9
12
20
6
4
0
17
15
11
8
12
1
5
4
2
1
27
15
107
64
8
12
92
90
219
201
138
144
231
234
146
154
268
235
43
39
67
59
260
255
1472
1423
13
15
23
8
88
40
22
5
60
22
192
173
118
69
25
21
191
197
94
53
826
603
21
27
115
98
307
241
160
149
291
256
316
301
386
304
67
59
83
70
354
308
2100
1813
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
6
4
0
0
0
0
41
44
0
0
47
48
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
2
0
0
0
0
41
35
0
0
42
37
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
4
3
0
0
0
0
25
27
0
0
28
31
Все оморс их
Сопоройнадно
Платформы
Плав чие
Б ровыебаржи
Типб ровых станово 
Наземные
Эле тричес ий,
вт.ч.теристорный
Видпривода
Механичес ий
Оператор
Подрядчи 
Коэффициент
использования,%
Вналичии
Ре ион
Работающие
Владелец
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
13
17
0
0
0
0
68
80
0
0
81
97
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
24
26
0
0
0
0
175
186
0
0
198
213
Примечание: верхнее значение в ячей е – за 2006 .; нижнее – за 2005 .
44
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Число станово
Коэффициент использования, %
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Примечание: данные оцен и 2002 .
Рис. 6. Изменение оэффициента использования наземных
б ровых станово в 1988–2006 .
Таблица 5. Число б ровых станово и оэффициент их использования в 1988–2006 .
Год
Числоимеющихся
станово 
Числоработающих
станово 
Коэффициент
использования,%
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2429
2249
2061
2006
1809
1660
1613
1501
1425
1428
1449
1384
1370
1452
–
1488
1736
1813
2100
1289
1242
1472
1306
1089
1120
1049
1047
1071
1235
1092
699
1006
1350
–
1160
1496
1729
2008
53
55
71
65
60
67
65
70
75
86
75
51
73
93
–
78
86
95
96
вновь заре истрировано ма симальное число б ровых станово (71) а и в 2005 . (63).
Коэффициент использования, баланс спроса и
поставо б ровых станово зачаст ю являются
по азателем состояния отрасли в ре ионе. Коэффициент а тивности использования б ровых
станово в 2006 . незначительно величился
(96 %) по сравнению с 2005 . (95 %). Состояние
и словия рын а являются до азательством то о,
что отрасль ожидает подъем, оторый не был заре истрирован с 1980-х одов.
Хотя в основном все ре ионы предоставили
данные об величении а тивности использования
пар а б ровых станово , в действительности в
не оторых ре ионах этот по азатель снизился по
сравнению с 2005 . Данные по ре ионам представлены ниже.
• Аляс а – 95 %.
• Северная часть С алистых Гор – 93 %.
• Южная часть С алистых Гор – 98 %.
• Северные штаты – 94 %.
• Пермс ий бассейн – 97 %.
• Ме си анс ий залив – 95 %.
• Ар анзас, Л изиана, Техас – 95 %.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 7. Соотношение имеющихся и действ ющих б ровых
станово Канады в 2002–2006 .
• Калифорния – 99 %
• Ю о-восточные штаты – 95 %
• Центральные штаты – 96 %.
В настоящее время во мно их ре ионах ощ щается несоответствие спроса постав ам не оторых типов б ровых станово . Хотя в не оторых ре ионах и заре истрировано снижение оэффициента использования б ровых станово ,
одна о, впервые в истории развития отрасли оэффициент использования во всех ре ионах превышает 90 %.
После исследования в 2006 . сит ации отдельно с морс ими и отдельно с наземными б ровыми станов ами можно с азать, что оэффициент использования наземных б ровых станово
та же достаточно высо и составляет 96 % по
сравнению с 95 % в 2005 . (рис. 6). В табл. 5
приведены данные, из оторых видно, что оэффициент использования морс их б ровых станово в 2006 . вырос до 97 % по сравнению с
90 % в 2005 . Плав чие б ровые станов и на
момент проведения переписи имели самый высо ий оэффициент использования – 100 %. Это
означает, что все 42 морс ие б ровые станов и
США э спл атир ются. Самый низ ий оэффициент использования имеют б ровые баржи – 94 %.
Кроме то о, исследование по азало, что оэффициент использования морс их б ровых станово ,
предназначенных для э спл атации на больших
л бинах, в 2006 . повысился, в лючая станови, предназначенные для б рения л бо их с важин с 16 до 19 тыс. ф т (1 ф т = 0,3048 м). Коэффициент использования этих систем повысился
с 97 % в 2005 . до 98 % в 2006 . (табл. 6).
ПАРК
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
КАНАДЫ
На момент переписи пар б ровых станово
составлял 669 единиц. Увеличение пар а составило 19 % или 119 станово по сравнению с этим
же периодом 2005 . Наиболее значительным событием является тот фа т, что второй од пополнение пар а б ровых станово Канады составляет 22 %. Коэффициент использования б ровых
станово величился на 10 %: с 74 % в 2005 .
до 84 %; в 2006 . (рис. 7).
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
46
Северовосточные
штаты
Пермс ий
бассейн
Ме си анс ий
залив
Ар анзас,
Л изиана,
Техас
Калифорния
Ю о-восточные
штаты
Центральные
штаты
Все о
Южнаячасть
с алистых ор
915–1829
Севернаячасть
С алистых ор
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
Действ ющие
Впростое
Коэффициентиспользования,%
1830–3049
Аляс а
Стат с
3050–3964
Ре ион
3965–4874
Номинальная л бинаб рения,м
4875–6099
СИТУАЦИЯ
НА МЕЖДУНАРОДНОМ
РЫНКЕ
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
Второй од подряд омпания ReedHycalog проводит сравнительн ю оцен
а тивности использования
б ровых станово на межд народном рын е, а поазано в табл. 7. Сравнительная оцен а производится еже одно, в лючая и эти
страны.
Было замечено, что не оторые ре ионы распола ают
большим числом б ровых
станово , но, а правило,
старевшими системами.
Вопрос состоит в том, можно ли эти станов и транспортировать, и б д т ли они
пользоваться спросом. В
не оторых сл чаях на э спл атацию б ровых станово подписан онтра т, и
они на момент переписи не
действ ют в ожидании начала реализации прое та и по
этой причине не э спл атир ются др ими операторами. В 2006 . оэффициент
использования б ровых станово на мировом рын е
составил 95 % по сравнению
с 2005 ., о да этот по азатель равнялся 83 %. Аналити и планир ют в дальнейшем еще большее величение это о по азателя.
Данные та их ре ионов,
а Китай и страны СНГ не
были чтены в переписи
2005 ., пос оль были недостаточно точными. В перепись 2006 . данные по
этим странам в лючены. Ка
в России, та и в Китае оэффициент использования
б ровых станово составляет 100 %. Россия распола ает примерно 500 б ровыми станов ами, Китай –
1000.
Таблица 6. Коэффициент использования имеющихся б ровых станово США по номинальным л бинам б рения, %
Свыше6100
Наиболее а тивно б рение в Канаде ос ществляется на л бинах 6000–
9999 ф т. Одна о возросла
до 86 % а тивность б рения
на л бинах свыше 20 тыс.
ф т и до 70 % – на л бинах
16 000–19 999 ф т (рис. 8).
5
5
0
100
7
7
0
100
12
12
0
100
0
0
0
–
26
26
0
100
96
93
3
96
12
12
0
100
5
5
0
100
180
178
2
99
51
47
4
92
0
0
0
–
23
22
1
96
36
35
1
97
2
2
0
100
18
17
1
94
80
77
3
96
58
57
1
98
4
4
0
100
18
18
0
100
48
47
1
98
11
10
1
91
26
25
1
96
48
47
1
98
0
0
0
–
59
57
2
97
52
52
0
100
97
96
1
99
6
6
0
100
19
19
0
100
66
66
0
100
4
4
0
100
32
31
1
97
101
99
2
98
12
10
2
83
95
92
3
97
66
58
8
88
127
123
4
97
14
13
1
93
23
17
6
74
88
86
2
98
1
1
0
100
18
16
2
89
79
77
2
97
120
115
5
96
77
74
3
96
36
34
2
94
78
68
10
87
17
17
0
100
13
9
4
69
82
79
3
96
0
0
0
–
9
6
3
67
31
31
0
100
26
24
2
92
16
15
1
94
8
6
2
75
14
10
4
71
22
22
0
100
5
5
0
100
19
16
3
84
21
20
1
95
115
107
8
93
307
301
6
98
160
151
9
94
291
281
10
97
338
320
18
95
386
366
20
95
68
67
1
99
258
246
12
95
354
341
13
96
Типб ровой станов и
Баржидля
вн треннихвод
Плав чие
станов и
Наземные
станов и
Морс ие
платформы
Сопоройнадно
Все о
31
Вналичии
31
Действ ющие
0
Впростое
Коэффициентиспользования,% 100
42
Вналичии
42
Действ ющие
0
Впростое
Коэффициентиспользования,% 100
229
Вналичии
223
Действ ющие
6
Впростое
97
Коэффициентиспользования,%
18
Вналичии
17
Действ ющие
1
Впростое
94
Коэффициентиспользования,%
74
Вналичии
72
Действ ющие
2
Впростое
97
Коэффициентиспользования,%
Вналичии
394
Действ ющие
385
Впростое
9
Коэффициентиспользования,% 98
3
3
0
100
0
0
0
–
277
269
8
97
3
3
0
100
4
4
0
100
287
279
8
97
7
7
0
100
0
0
0
–
373
367
6
98
3
3
0
100
1
1
0
100
384
378
6
98
3
2
1
67
0
0
0
–
555
527
28
95
2
2
0
100
2
2
0
100
562
533
29
95
2
0
2
0
0
0
0
–
518
489
29
94
1
1
0
100
0
0
0
–
521
490
31
94
1
1
0
100
0
0
0
–
148
133
15
90
1
1
0
100
0
0
0
–
150
135
15
90
47
44
3
94
42
42
0
100
2100
2008
92
96
28
27
1
96
81
79
2
98
2298
2200
98
96
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В простое
Действ ющие
Число станово
Число станово
Имеющиеся
Рис. 9. Соотношение имеющихся и действ ющих морс их
б ровых станово в мире в 2001–2006 .
Гл бина б рения, ф т
Коэффициентиспользования,%
2005 .
2006 .
Европа(в лючаястраныСНГ)
Европа
Афри а*
БлижнийВосто *
Азия*
Азия,в лючаяКитай
Латинс аяАмери а*
–
72
73
94
66
–
86
96
58
99
88
75
97
92
Примечание: данные оцен и 2002 .
* Наиболее точные по азатели.
Наиболее широ им спросом на межд народном рын е польз ются наземные б ровые станов и. Статистичес ие исследования по азывают повышение оэффициента использования этих
систем в Афри е, особенно в Алжире. В европейс их странах оэффициент использования наземных станово снизился за ис лючением Италии.
НЕЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ПОВЫШЕНИЕ
КОЭФФИЦИЕНТА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
МОРСКИХ БУРОВЫХ УСТАНОВОК
В МИРЕ
Коэффициент использования морс их б ровых
станово (за ис лючением платформ и барж для
вн тренних вод) в мире повысился все о на 2 %.
В переписи частвовали станов и, э спл атир ющие в течение 45-дневноо периода. Их численность в 2006 . составила 557 станово по сравнению с 2005 ., о да этот по азатель равнялся
545 единицам. Соотношение имеющихся и действ ющих морс их б ровых станово в мире поазано на рис. 9.
ПЕРСПЕКТИВА
СТАБИЛЬНОСТИ ОТРАСЛИ
Пос оль
отрасль б рения начинает расширяться основной тенденцией станет появление
новых омпаний. В 2003 . в отрасли было зареистрировано 179 омпаний. В настоящее время
это число величилось до 257, из них 31 омпания появилась в отрасли в 2005 . Хотя в настоящее время преобладает тенденция слияния и приобретения, тем не менее, в отрасли вновь начали появляться и мел ие омпании (рис. 10).
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 10. Число владельцев б ровых станово США в 1987–2006 .
С ммарная численность пар а, %
Страны
Число владельцев б ровых
станово
Рис. 8. Классифи ация 2006 . б ровых станово Канады по
номинальным л бинам б рения
Таблица 7. Оцен а а тивности использования б ровых станово
по ре ионам в 2005–2006 .
Действ ющие
1
2
3
4
5
Примечание: данные оцен и 2002 .
Рис. 11. Классифи ация омпаний, владеющих б ровыми станов ами (по числ принадлежащих им станово ) в 1993–
2006 .:
1 – одна б ровая станов а; 2 – 2–5 б ровых станово ; 3 – 6–10 б ровых станово ; 4 – 11–20 б ровых станово ; 5 – свыше 20 б ровых
станово
В процессе переписи все да точняется ом
принадлежит б ровая станов а – оператор или
подрядчи . Ка правило, среди владельцев преобладают операторы. След ет отметить та же, что
операторы, а правило, чреждают собственные
б ровые омпании. В 2006 . число операторов
величилось до 28 по сравнению с 2005 ., о да
этот по азатель равнялся 17 единицам. В 2006 .
операторы владеют 5 % пар а б ровых станово ; в 2005 . этот по азатель составлял 3 %.
Мно ие р пные омпании продолжают за пать
б ровые станов и. В настоящее время два основ47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ных подрядчи а владеют 27 % все о пар а США.
Наши исследования по азали, что 58 % владельцев имеют более 20 б ровых станово (рис. 11).
ПРОБЛЕМЫ,
ВЫЗЫВАЮЩИЕ
БЕСПОКОЙСТВО
ПОДРЯДЧИКОВ
Ре истрация б ровых подрядчи ов ос ществляется в США еже одно пра тичес и одновременно с проведением переписи б ровых станово .
Этот процесс зачаст ю может л чше отразить
точ зрения владельцев б ровых станово о состоянии отрасли. В 2006 . подрядчи ов попросили оценить основные перемены, произошедшие
в их бизнесе и сравнить по не оторым позициям
предыд щий и те щий оды. В исследовании
приняли частие 48 подрядчи ов или 57 % всех
подрядчи ов США. Представители США составляли 19 %, Канады – 18 %.
В течение 16 лет проведения исследований
респонденты лассифицировали проблемы по
их значимости. В 2006 . проблемой номер один
по-прежнем (третий од подряд) был набор б рови ов в б ровые бри ады. Решение этой проблемы б дет достаточно сложным, пос оль
численность б ровых станово величивается
достаточно быстро, а найти валифицированных рабочих достаточно сложно, даже, несмотря на повышение та им рабочим на 17 % дневной став и и значительное л чшение словий
работы на б ровой.
Второй животрепещ щей проблемой стали омпле т ющие и обор дование для б ровой станови. Подрядчи ов беспо оит дефицит запасных злов для станово , пос оль они обеспечивают
ма симальн ю работоспособность б ровой станов и. Б дем надеяться, что бла одаря про рамме интенсивно о строительства новых б ровых
станово проблема дефицита запасных злов и
омпле т ющих б дет решена. Еще одной проблемой стали б рильные тр бы. Подрядчи и просили
аналити ов оценить, во с оль о в 2006 . обойдется оператор по п а б рильных тр б. Затраты на б рильные тр бы составляли 18, 29 и, в настоящее время, 71 % от с ммарных затрат. Стоимость техничес о о обсл живания за последние
оды та же значительно выросла (на 14 %). Впервые за 16 лет проведения исследований затраты
стали столь животрепещ щей проблемой. Это оворит о том, что даже, несмотря на повышение
цен на нефть и природный аз не все подрядчи и
бла оденств ют.
А тивность б рения в 2006 . та же возросла
(на 28 %) по сравнению с 2005 . (18 %). Размеры
дневной став и за аренд наземной б ровой станов и вызывают беспо ойство 26 % респондентов. В период проведения исследований размеры дневной став и в среднем составляли
16 124 долл/с т.
На вопрос о том, на а ом ровне след ет поддерживать цены на нефть и природный аз, чтобы бизнес был прибыльным, подрядчи и отве48
тили, что стоимость нефти должна составлять
44,7 долл/брл, природно о аза 4,4 долл/тыс.
ф т 3. Интересно, что в 2005 . подрядчи и назвали значительно меньш ю стоимость нефти –
30,1 долл/брл.
ПОВЫШЕНИЕ
АКТИВНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
Пра тичес и все подрядчи и заявили о повышении а тивности б рения в ближайшие нес оль о лет. После вопроса о дальнейших планах более половины подрядчи ов (52 %) ответили, что планир ют за пать б ровые станов и.
В ближайшие 12 месяцев эти 48 подрядчи ов
планир ют приобрести 75 модернизированных и
100 новых станово , построенных в США и Канаде. Промышленные источни и сообщают о
том, что в целом пар в ближайший од величится на 200–300 новых и модернизированных
б ровых станов и. След ет та же читывать и
станов и, ис люченные в 2006 . из разряда
«действ ющих». Их планир ют модернизировать
и не оторые б д т повторно введены в э спл атацию же в 2007 . Интересно отметить, что
не оторые подрядчи и же проявляют беспо ойство относительно сро а завершения строительства новых станово .
На др их рын ах в течение нес оль их лет та же про нозир ется величение численности б ровых станово . В Канаде пар величится на 30–
40 станово . На мировой рыно пост пит 59 самоподъемных и 23 пол по р жных б ровых станов и, 7 б ровых и 2 тендерных с дна, а та же 91
наземная б ровая станов а.
ПРОГНОЗ
ДАЛЬНЕЙШЕГО
ПОВЫШЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
БУРОВЫХ УСТАНОВОК
В соответствии с про нозом в ближайшие нес оль о лет цены на нефть и природный аз остан тся достаточно высо ими. Планир емое в соответствии с данными ReedHycalog пополнение
пар а США новыми и модернизир емыми б ровыми станов ами означает, что в 2007 . он величится еще на 300 единиц. А тивность подрядчи ов та же повысилась на 15 %. На основе переписи был рассчитан оэффициент использования б ровых станово , оторый в 2006 . повысился до 96 %. Кроме то о, в настоящее время
не предвидится ни а их политичес их или э ономичес их событий, оторые мо ли бы не ативно отразиться на развитии отрасли.
Перевел Г. Кочет ов
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД
ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ
С. Мохатаб, Университет Вайомин а и Л. Жанжа омо, Extreme Petroleum Technology, Inc., Каспер,
Вайомин
Ми робиоло ичес ий метод представляет собой рентабельн ю и безвредн ю для о р жающей
среды техноло ию повышения нефтеотдачи
Метод использования ми роор анизмов для повышения нефтеотдачи (Microbial Enhanced Oil
Recovery – MEOR) является достаточно эффе тивным
и э ономичным. Большинство традиционных методов повышения нефтеотдачи позволяют дополнительно добыть 15–50 % извле аемых запасов. Использование ново о метода позволит величить добыч и
продлить сро э спл атации с важины без значительных апиталовложений. Пос оль в рез льтате применения MEOR химичес ие изменения происходят в
пласте, эта техноло ия представляет собой безвредный для о р жающей среды третичный метод добычи нефти. В настоящее время енная инженерия отрыла с ществ ющие в изобилии эффе тивные ми роор анизмы, в связи с чем метод MEOR стал очень
привле ательным для мно их операторов с точ и
зрения э ономичности. В этой статье рассматривается, а им образом эти ми роор анизмы влияют на
повышение нефтеотдачи, описываются потенциальные вы оды применения это о метода по сравнению
с традиционной обработ ой, а та же области применения новой техноло ии и ее преим щества.
ТРЕТИЧНЫЙ МЕТОД ДОБЫЧИ НЕФТИ
Извлечение нефти обычно происходит в три этапа. На первом этапе (первичный метод добычи)
обычно извле ается от 10 до 35 % запасов. Вторичный метод добычи, с ть оторо о за лючается в
на нетании воды в пласт, позволяет извлечь еще
20 % и более запасов. Повышение нефтеотдачи
(Enhanced Oil Recovery – EOR), оторое та же называется третичным методом добычи нефти, позволяет добыть еще 30–60 % запасов. Повышение нефтеотдачи может дости аться различными методами.
Ис сственным поддержанием энер ии пласта, нанетанием химичес их составов, на нетанием аза
и MEOR, оторый та же рассматривается а третичный метод добычи.
MEOR представляет собой сово пность процессов, в оторых для повышения нефтеотдачи использ ются ми роор анизмы. С ществ ет нес оль о способов, при помощи оторых ми роор анизмы стим лир ют повышение нефтеотдачи:
• ми роор анизмы мо т вырабатывать биоло ичес ие поверхностно-а тивные вещества (ПАВ)
и биополимеры на поверхности;
• ми роор анизмы размножаются в порах орных
пород и вырабатывают азы, биоло ичес ие ПАВ
и др ие химичес ие вещества, оторые способств ют извлечению недост пной (захваченной)
нефти;
• ми роор анизмы мо т селе тивно за поривать
высо опроницаемые аналы в пластовой поро-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
де, поэтом эффе тивность охвата пласта вытесняющим а ентом повышается;
• био ре ин , в процессе оторо о ми роор анизмы перерабатывают и сваивают атомы лерода из ал ановых цепей;
• биоло ичес ое вытеснение, при отором одна
поп ляция ми роор анизмов, та их а денитрифир ющие ба терии вытесняет др
ю нежелательн ю поп ляцию, та ю а ред центы
с льфатов.
Прод ты жизнедеятельности ми роор анизмов и
их влияние на повышение нефтеотдачи представлены в табл. 1.
Хотя методы ис сственно о поддержания энерии пласта или на нетания аза применяются достаточно широ о, техноло ия MEOR имеет два значительных преим щества. Во-первых, ми роор анизмам не треб ется большо о оличества энер ии. Вовторых, применение ми робиоло ичес о о метода,
в отличие от др их методов повышения нефтеотдачи, не зависит от цен на сыр ю нефть. На не оторых
месторождениях полезные ми роор анизмы находятся непосредственно в олле торе и для стим ляции
их размножения необходима толь о питательная среда. Быстро размножающие ми роор анизмы представляют собой недоро ой, восстанавливаемый источни выработ и полезных прод тов. С этой точ и
зрения метод MEOR более эффе тивен, чем др ие
методы EOR.
Таблица 1. Прод ты жизнедеятельности ми роор анизмов и их
влияние на повышение нефтеотдачи
Ми робиоло ичес ий
прод т
Влияние
Кислоты
Видоизменениепластовойпороды
Ул чшениепористостиипроницаемости
Реа цияссодержащимиизвестьСО2-прод тами
Биомасса
Селе тивноеилинеселе тивноеза поривание
Эм ль ированиезасчетад езиис леводородами
Видоизменениетвердыхповерхностей,например,
влажнение
Изменениесоставанефти
Снижениевяз остиилитемперат рыте честинефти
Обессериваниенефти
Газы(СО2,СН4,Н2) Поддерж апластово одавления
Вытеснениенефти
Снижениевяз остинефти
Повышениевяз остизасчетсолюбилизации леродных
породСО2
Растворители
Разжижениенефти
ПАВ
Снижениемежфазно онатяжения
Биополимеры
Контрольпередвижениянефти
Селе тивноеилинеселе тивноеза поривание
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По не оторым данным затраты
на реализацию техноло ии MEOR
составляют 2–4 долл. на один брл
нефти. Исследования по азали, что
не оторые ми роор анизмы вырабатывают биоло ичес ие ПАВ, анало ичные по свойствам не оторым
химичес и синтезированным ПАВ.
Возможность пол чения эффе тивных ПАВ по низ ой цене очень важна при решении проблемы повышения нефтеотдачи. Но эти процессы
не ниверсальны, не аждый процесс подойдет для применения на
месторождениях. В основном эти
процессы имеют достаточно специфичн ю область применения. Но
даже нес оль о процентов дополнительно извлеченной нефти может
во пн ю добыч в ре ионе.
Уни альное свойство ми робиоло ичес их систем, оторое не прис ще традиционным, не биоло ичес им системам, состоит в том, что
эффе тивность этих систем прямо
пропорциональна оличеств на нетаемо о прод та. Ми робиоло ичес ая система вн три олле тора
ф н ционир ет в естественной водной среде, в лючая пластов ю пород в воде, нефть в воде и т.д. В
ф н ции системы входит постоянная
выработ а азов, биоло ичес их растворителей, биоло ичес их ПАВ и
др их прод тов жизнедеятельноРис. 1. Ми роор анизмы вн три апли не- сти ми роор анизмов. Эти биоло ифти. Источни : Департамент энер ети и чес ие прод ты считаются хорошо
США, 2006
известным механизмом стим ляции
повлиять на со- повышения нефтеотдачи, оторый о азывает химичесое и физичес ое воздействие на нефть.
ТЕОРИЯ
На рис. 1 по азаны ми роор анизмы вн три апли нефти. Чтобы добиться их размножения и значительно с орить это процесс, ченые испробовали
методы на нетания питательных веществ в пласт для
создания бла оприятных словий. Не оторые ми роор анизмы после по лощения питательной среды в
рез льтате пищеварения вырабатывали аз, создавая значительные е о запасы или образ я в нефтяном олле торе азовый пол.
Ми роор анизмы мо т та же использоваться для
за поривания прото ов в пластовой породе. После
мно олетне о заводнения, большая часть воды, в онечном счете, находит в породе более «ле ие» протои и, те ая через них, не попадает в др ие нефтеносные зоны олле тора. Чтобы направить вод в эти
зоны, смесь ми роор анизмов и питательных веществ
добавляется в на нетаем ю в олле тор вод . Вс оре
после это о ми роор анизмы за поривают более «ле ие» прото и, бла одаря чем повышается эффе тивность заводнения и на др их част ах олле тора.
Мно ие ми роор анизмы наделены способностью
при репляться поверхности пластовой породы. Прирепившись поверхности пластовой породы в нефтяном олле торе, эти ми роор анизмы начинают быстро размножаться и вырабатывают биоло ичес ие полимеры, оторые помо ают им соединиться др с др ом. Бла одаря та ом размножению образ ется биоло ичес ая плен а, оторая обеспечивает защит от
биоцидов и в тоже время дает возможность ми рооранизмам л чше сваивать питательные вещества (рис.
2). Ко да ми роор анизмы попадают в пласт вместе с
на нетаемой водой в процессе заводнения, не оторые
из них, соединяясь с с ществ ющей биоплен ой, та же начинают размножаться. Время от времени не оторые ми роор анизмы отделяются от биоплен и и перемещаются вместе с пото ом, олонизир я др ие
част и, расположенные л бже.
По с ществ , механизм, оторый правляет извлечением нефти вследствие размножения ми роор анизмов, в значительной степени анало ичен испытанном и до азанном химичес ом и физичес ом
воздействию традиционных методов EOR. С точ и
зрения механизма извлечения нефти традиционный
и ми робиоло ичес ий методы похожи, они в значительной степени отличаются др от др а по др им хара теристи ам.
50
ТЕХНОЛОГИЯ MEOR
Техноло ия MEOR основанная на размножении
ми роор анизмов (табл. 2), может применяться а
в естественной среде в олле торе, та и на поверхности, де прод ты жизнедеятельности ми роор анизмов на апливаются в специальных резерв арах,
затем извле аются из смеси и на нетаются в пласт.
Можно с азать, что процесс MEOR отчасти сродни процесс биоло ичес их изменений. На нетаемые
питательные вещества либо с добавленными в них
ми роор анизмами, либо онта тир я с ми роор анизмами, находящимися в олле торе, способств ют размножению ми роор анизмов и/или выработ е
прод тов жизнедеятельности, оторые способств ют извлечению нефти, сброс давления, снижению
вяз ости нефти и селе тивном за пориванию зон
с повышенной проницаемостью. В ачестве альтернативы способств ющие повышению нефтеотдачи
прод ты жизнедеятельности ми роор анизмов мот быть пол чены п тем ферментации и затем нанетаться в пласт.
Для ос ществления процесса MEOR непосредственно в олле торе ми роор анизмы должны не
толь о вырабатывать необходимые химичес ие прод ты, но и а тивно размножаться. При проведении
процесса MEOR в олле торе для поддержания про-
Рис. 2. Эле тронный ми роснимо биоплен и на пластовой
породе
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2. Типы ми робиоло ичес их процессов повышения нефтеотдачи
Процесс
Проблемы
Стим лированиеэ спл атационнойс важины
(интенсифи ацияприто анефтивс важин )
Стим лированиена нетательнойс важины
( орре тиров ана нетания)
Видоизменениепрофиляна нетательнойс важины
(повышениеэффе тивностина нетания,
со ращениеобъемовдобываемойводы)
Увеличениедобычинефти
(извлечениезапасовнефти,захваченныхводой
илибло ированныхпластовойпородой)
Снижениевяз остинефти
(повышениете честинефти)
Повышениете честииобле чениеотбора
нефти( л чшениете честинефтивводе)
Очищениедобываемыхфлюидов
(снижениесодержаниясероводорода)
Эм льсии,парафины,асфальтены,отложения
На оплениеостаточнойнефти,отложения
Уходводычерез«ле ие»прото иввысо опроницаемых
зонах,и норированиенефтеносных част ов
сниз ойпроницаемостью
Высо оеповерхностноенатяжениена раницах
разделасредвода/нефтьинефть/влажнаяпорода
Растворители, азы
Уплотненнаявода
Биополимеры
Коррозия,отложенияс льфидажелеза
Состав,способств ющий
соединениюми роор анизмов
ПАРАМЕТРЫ ПЛАСТА
Перед применением метода MEOR необходимо
определить хара теристи и олле тора. Эта техноло ия треб ет проведения анализа физи о-химичесих свойств олле тора, в лючая соленость, ровень
рН, температ р , давление и наличие питательных
веществ. Определение свойств и хара теристи пластовой породы та же важно. Естественные разломы
мо т повлиять на эффе тивность воздействия ми роор анизмов. Прис тствие лин может способствовать адсорбции биополимеров и биоло ичес их ПАВ
и бесполезной их переработ е. Карбонаты мо т
быстро вст пить в реа цию с ислотами, что повлечет выработ больших объемов азов, та их а СО 2.
Плесень, дрожжи, водоросли и простейшие одно леточные ор анизмы не подходят для использования в процессе MEOR либо из-за их размера, либо
из-за невозможности размножаться в пластовых словиях. Толь о ба терии являются по-настоящем
походящим материалом для MEOR. На мно их месторождениях онцентрация NaCl в пласте достаточно высо а, что треб ет использования ба терий, оторые смо т размножаться в та их словиях. В этом
сл чае при пол чении биоло ичес их ПАВ и биополимеров онцентрация NaCl составляет 8 % и выше,
эти составы затем на нетаются в песчани и для селе тивно о за поривания прото ов с целью повышения отбора нефти.
Процессы MEOR не ниверсальны и не мо т применяться в олле торах различных типов. Один подход за лючается в термофильной изоляции, в процессе оторой последовательно страняются источни и
лерода, повышается температ ра, давление и соленость. Наиболее бла оприятные словия для размножения ми роор анизмов в лючают в себя температ р в пределах 70–90 °С, давление 2000–2500 psi
(1 psi = 6,89 Па) и соленость в пределах 1,3–2,5 %.
Не оторые ми роор анизмы наиболее интенсивно
размножаются при температ ре 80–110 °С. Все эти
ми роор анизмы относятся
вид arachaebacteria,
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Растворители,ПАВ
Высо аявяз остьнефтизатр дняетеетечение
цесса размножения ми роор анизмов на нетается
состав с питательными веществами. В не оторых
сл чаях основ этой смеси составляют способные
брожению леводы. В не оторых сл чаях для размножения ми роор анизмов треб ются неор аничесие питательные вещества.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Типвоздействияилипрод т
Деэм ль аторы,ПАВ,растворители, ислоты,
состав,способств ющийразжижениюнефти
ПАВ, ислоты,растворители,состав,
способств ющийразжижениюнефти
Биомасса,биополимеры
№ 2 • февраль 2007
с ществ ющем автотрофно в серной, водородной и
СО2 средах (вырабатывая метан), и етеротрофно в
ор аничес их с бстратах (перерабатывая сер и ос ществляя анаэробн ю ферментацию).
Была разработана одномерная модель для стим ляции процесса MEOR. Модель в лючала в себя
пять омпонентов (нефть, ба терии, вод , питательные вещества и прод ты обмена), оторые способств ют адсорбции, дифф зии, хемота сис , размножению и разложению ба терий, сваиванию питательных веществ, повышению проницаемости и снижению пористости. При сравнении рез льтатов пра тичес о о применения и моделирования было сделано дарение на обоснованность модели и определена ее точность (по решность составила 8,323 %).
Было обнар жено, что извлечение нефти зависит от
онцентрации на нетаемых ми роор анизмов, размеров образованных ими пробо , ин бационно о периода и нефтенасыщенности.
При ос ществлении моделирования ми робиолоичес о о процесса необходимы а хими и, та и
промыслови и. Стабилизация реа ции позволяет
прони н ть в с ть процесса. При этом биоа тивная
зона хара териз ется а биореа тор, имеющий определенный ради с, в отором время продолжительности обработ и должно быть больше времени течения реа ции. Чтобы понять, а наиболее правильно можно использовать эт модель, необходимы более точные данные, оторые можно пол чить в процессе проведения промысловых испытаний.
Участв ющие в процессе MEOR ми роор анизмы,
вырабатывают различные прод ты ферментации,
в лючая СО 2, метан, водород, биоло ичес ие ПАВ,
полисахариды (из сырой нефти), очищенные леводороды, и различные не леводородные прод ты.
При проведении промысловых испытаний технолоии MEOR использовались сантановые лины и биополимеры; ино да в ачестве сополимера брали идролизованный а риламид. Моле лы сантана и э зополисахаридов входят в состав различных сахаров.
Ксантан может использоваться в процессе б рения
с важин для смазывания б рильных тр б с целью
обле чения даления отб ренной породы из с важины. В процессе MEOR он использ ется для омпенсации снижения давления в истощенных с важинах
и повышения нефтеотдачи.
Необходимые для процесса MEOR свойства в лючают в себя стабильность, способность снижать вяз-
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ость, стабильн ю вяз ость (вне пределов диапазона рН), температ р , давление и сопротивляемость
воздействию ба терий в пластовых словиях. Ор аничес ие ислоты, образ ющиеся в рез льтате ферментации, быстро растворяют арбонаты (соли ольной ислоты), л чшают проницаемость известня ов
и способств ют повышению выработ и анаэробной
прод ции. Ор аничес ие растворители и разбавители СО 2 снижают вяз ость. Ферментированные азы
способств ют восстановлению давления и повышению добычи ле ой или обычной нефти.
Остаточная нефть может быть извлечена при словии, что высо опроницаемые истощенные част и
месторождения б д т за рены проб ами, образованными ми роор анизмами и биополимерами. Ми роор анизмы и питательные вещества на нетаются
в олле тор, и система оставляется на не оторое
время с тем, чтобы биомасса за порила наиболее
высо опроницаемый часто . Затем в част и с меньшей проницаемостью на нетается вода, что способств ет повышению нефтеотдачи.
Для стим лирования процесса за поривания биомассой высо опроницаемых зон в питательные вещества добавили ми ро ран лы порово о сте ла. Пос оль питательные вещества проте али через пористое сте ло, на ранице раздела питательных веществ и образовывалась проб а. Высо ая онцентрация питательных веществ и высо ий ровень рН
способствовали за пориванию. После на нетания
воды остаточная нефть извле алась бла одаря интенсивном размножению ми роор анизмов и селе тивном за пориванию поровых пространств в породе.
Одна о эффе тивность за поривания значительно повышается, если ми роор анизмы находятся непосредственно в олле торе, а не размножаются на
поверхности и на нетаются с водой. Этот процесс
техноло ичес и достаточно прост и представляет собой динамичес и стабильн ю систем . С пост плением в пласт воды биомасса начинает интенсивно размножаться и перемещаться на др ие проницаемые
част и, де та же ос ществляется ее размножение.
Процесс может быть приостановлен в любой момент,
если пре ратить на нетание питательных веществ.
Процесс на нетания или образования непосредственно в пласте биоло ичес их ПАВ, оторые способств ют эм ль ированию нефти и отделению нефтяной плен и от породы, та же достаточно эффе тивен. Эм льсия снижает вяз ость тяжелой сырой
нефти с 200 тыс. до 100 сП, обле чая ее отбор.
Исследование MEOR-техноло ии проводилось на
испытательном част е, расположенном на ю о-восто е месторождения, Вертс Сэнд Юнит (О лахома).
Питательные вещества на нетались в соляные пласты, с целью стим лирования размножения ми рооранизмов, в лючая различные аэробные и неаэробные етеро енные ба терии, ми роор анизмы, снижающие содержание с льфатов и метанопрод цир ющие халофилы. Размножение ми роор анизмов после на нетания питательных веществ, способствовало
за пориванию 33 % проницаемо о част а (North
Burbank Unit. После за поривания на нетаемая жидость стала прони ать на част и с меньшей проницаемостью и большим с оплением остаточной нефти.
В противоположность этом пример из-за незначительно о опыта использования э зо енных ор анизмов с целью повышения нефтеотдачи, применение процесса MEOR на месторождениях Японии и
Китая повысило отдач все о на 15–23 %.
52
В одном сл чае обработ а ми роор анизмами вызвала разрыв длинных цепоче алифатичес их леводородов, но это не отразилось на изменении стр т ры ароматичес их леводородов. В 1980-х . техноло ия MEOR в основном из чалась в лабораторных
словиях, а промысловые испытания были проведены толь о в 1990-х . прое т использования MEOR
объединил та ие ос дарства а США, Австралию,
Китай, Р мынию, Пер и Россию. В большинстве сл чаев рез льтаты испытаний были довлетворительными. Эффе тивность техноло ии MEOR превышала эффе тивность EOR на 13, 19, 36, 50–56 и даже 204 %.
След ет отметить, что после применения этой техноло ии на не оторых месторождениях снизились объемы добываемой воды, повысился азовый фа тор
(gas-oil-rate – GOR) и л чшился процесс на нетания.
Одна о при всех преим ществах этой техноло ии,
использование ее не та широ о. Одна о омпания
Petronas довлетворена этой техноло ией, отор ю
спешно использ ет на своем месторождении Бо ор.
Толь о в США новая техноло ия прошла промысловые испытания на четырехстах месторождениях в
основном с целью стим ляции добычи на отдельных
низ опрод тивных с важинах. На снижение добычи
в значительной степени повлияла неоднородность
олле тора. В б д щем использование техноло ии
MEOR станет особенно привле ательным для владельцев малень их независимых омпаний, оторые
в США владеют примерно 470 тыс. истощенных с важин. После первой обработ и добыча в с важине повышается на 1,4–2,8 брл/с т и затем продолжает повышаться без дополнительной обработ и еще в течение 2–6 мес. Стоимость обработ и составляет
1,30–7,92 долл. на один дополнительно добытый баррель нефти.
НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ MEOR
Несмотря на все преим щества, метод имеет ряд
о раничений, особенно, что асается размножения
ми роор анизмов непосредственно в олле торе.
Эти о раничения в лючают в себя свойства, то сичность и переизбыто ми роор анизмов. Очень важно далить из добытой нефти ми роор анизмы и прод ты их жизнедеятельности, чтобы предотвратить
их дальнейшее размножение. Ферменты ми роор анизмов в основном вн три леточные, поэтом нефть
б дет абсорбироваться даже при словии наличия
сравнительно ерметичных леточных мембран.
Клеточные мембраны непроницаемы в основном
для р пных или заряженных моле л. Это значительно со ращает перечень леводородов, с оторыми
ми роор анизмы мо т реа ировать.
Из-за размера олоний ми роор анизмов, величивающе ося с их размножением и стремления
соединению, размножение ми роор анизмов непосредственно в олле торе в значительной степени
снижает проницаемость и, соответственно отбор
нефти.
Из-за процесса MEOR мо т измениться параметры олле тора, что та же повлияет на снижение добычи или может повлечь за собой разр шение пласта. Ми роор анизмы, снижающие онцентрацию
с льфатов, мо т выделить большое оличество H 2S,
что может стать причиной оррозии б рильных тр б
и б рильно о обор дования. Это может произойти в
процессе на нетания в пласт воды, обо ащенной
с льфатами или питательными веществами, в оторые добавляются нитраты или нитриты.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Несмотря на большое число испытаний, все проблемы до онца выявляются толь о в процессе применения. Стим ляция добычи из с важины является
техноло ичес и простой и значительно повышает
шансы на спех. Использование ми роор анизмов
для выработ и специальных а ентов EOR и на нетание этих а ентов в с важин – намно о сложнее.
Возможность использования ми роор анизмов
для орре тиров и свойств олле тора и повышения
нефтеотдачи очень важна. Одна о онтроль состояния олоний ми роор анизмов с поверхности представляет собой достаточно сложн ю проблем . След ет читывать та же, что пластовые словия различны, поэтом необходимо подбирать соответств ющий MEOR-процесс.
ОБЛАСТИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Техноло ия повышения нефтеотдачи достаточно
сложна и обычно состоит из ряда биохимичес их процессов. Техноло ия MEOR представляет собой достаточно рис ованный для операторов процесс эффе тивно о повышения отдачи нефти. Ф н ции ми робиоло ичес ой биомассы или биополимеров за лючаются в за поривании высо о проницаемых зон и изменении направления пото а на нетаемой воды, выработ е биоло ичес их ПАВ, стим ляции перемещения остаточной нефти, повышении давления азов
п тем выработ и СО2 или метана и снижении вяз ости в рез льтате по лощения р пных моле л.
Пос оль
метанпроизводные ми роор анизмы
а тивны в нефтеносных и ольных метансодержащих пластах, они частв ют в цепоч е реа ций по
выработ е метана. Эти реа ции в лючают в себя разрыв длинной леводородной цепоч и, превращение
моле л в простые ислоты и спирты, и затем превращение простых моле л в метан. Каждая часть
цепоч и – процесс, производимый различными олониями ми роор анизмов. Все эти ми роор анизмы ч вствительны изменениям о р жающей среды, та им а введение ислорода, оторый пре ращает процесс размножения ми роор анизмов, разрывает цепоч и и останавливает процесс.
Био енез применяется для превращения
ля,
сланцев и остаточной нефти в метан (в промышленных масштабах). В рез льтате это о процесса можно в течение нес оль их дней пол чить о ромное
оличество природно о аза, оторый естественным
п тем на апливался бы миллионы лет. В ачестве
э сперимента операторы ольных залежей Диетц в
басс. Па дер Ривер протестировали техноло ию на
образцах ля с добавлением пластовой воды, в рез льтате объем метана величился за 135 дней на
3 %. Одна о, о да были добавлены питательные вещества, объем метана величился за это же время
еще примерно на 9 %.
В настоящее время ченые заняты созданием
ми роор анизмов, оторые смо т с ществовать и
размножаться в более с ровых словиях о р жающей среды и вырабатывать необходимые для реализации процессов MEOR химичес ие вещества. Генная инженерия та же пытается создать ми роор анизмы, оторые не толь о смо т с ществовать при
высо их температ рах, но и перерабатывать недоро ие питательные вещества, оставаясь химичес и
а тивными и вырабатывая большие оличества биоло ичес их ПАВ. Не оторые р ппы ченых работают над созданием ми роор анизмов, оторые смот размножаться, использ я в ачестве питательных
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
веществ недоро ие сельс охозяйственные отходы
(имеющиеся в изобилии и являющиеся безвредными для о р жающей среды).
Для совершенствования техноло ии MEOR необходимо дальнейшее из чение:
• сравнения рез льтатов использования биоло ичес их и синтетичес их ПАВ в словиях олле тора;
• техноло ии биоло ичес о о эм ль ирования нефти в олле торе;
• свойств перемещения, распространения и выработ и прод тов жизнедеятельности ми рооранизмов в словиях нефтяно о олле тора;
• изменения о р жающей среды в олле торе после введения ми роор анизмов важно, с точ и
зрения создания ниверсальных ми роор анизмов.
Исследования передвижения ми роор анизмов и
их а тивность в олле торе, хара териз ющая пластовые словия, должны помочь в вопросе охраны
о р жающей среды; та ие исследования та же необходимы для оптимальной разработ и прое тов
MEOR и пол чения более точных данных.
Исследование др их ре ионов та же необходимо для разработ и стойчивых солености и высоим температ рам биополимеров. Одним из недостат ов биополимеров, оторый ченые пытаются
из чить, является их подверженность ми робиолоичес ом разр шению. В настоящее время создан
биополимер, пра тичес и не подверженный этом
эффе т – с леро лю ан.
ВЫВОДЫ
MEOR является безвредной для о р жающей среды техноло ией, оторая значительно со ращает или
полностью предотвращает использование вредных
химичес их составов. В ближайшем б д щем, о да
енети и создад т эффе тивные ми роор анизмы,
оторые смо т перерабатывать недоро ие и обильные питательные вещества, техноло ия MEOR станет достаточно привле ательной для операторов.
Методы создания и размножения ми роор анизмов
MEOR постоянно совершенств ются, роме то о,
снижается стоимость прод ции, что дает этой техноло ии ряд преим ществ по сравнению с традиционными химичес ими методами EOR.
С ществование и размножение ми роор анизмов
непосредственно в олле торе – процесс, достаточно тр дный с точ и зрения онтроля, в лючая повышение эффе тивности это о процесса. Конечно, прод ты жизнедеятельности ми роор анизмов, снижающие вяз ость нефти, мо т производиться и на поверхности при создании словий, соответств ющих
пластовым, и затем на нетаться в олле тор. Исследования в области создания ниверсальных ми роор анизмов та же достойны внимания специалистов.
Создание более сильных, ниверсальных ми роор анизмов для повышения нефтеотдачи из пористой породы необходимо. Эти исследования способств ют созданию наиболее ниверсально о вида
ми роор анизмов и недоро их питательных веществ,
а та же из чение интенсивности размножения, физиоло ичес их хара теристи , все о то о, что необходимо для достижения ма симально о спеха в области использования ми робиоло ичес ой технолоии с целью повышения нефтеотдачи.
Перевел Г. Кочет ов
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УЛУЧШАЮТ ЛИ
НАНОВОЛОКНА
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ФИЛЬТРА?
Дж. Чейз, П. Сринивасан и С. Андан, Microscale Physiochemical Engineering Center, Университет А рон,
О айо
Коалесцир ющие фильтры отделяют небольшие апель и жид ости от пото а аза или др ой
жид ой фазы. Моделирование дает оптимальный ответ
Последние э спериментальные работы по азали, что добав а нановоло он нет аным ми роволо нистым фильтр ющим материалам приносит польз . В этой статье была смоделирована работа фильтра при слиянии и выпадении апель нефти (масла) из пото а возд ха при становившемся режиме. Рез льтаты моделирования
демонстрир ют те же тенденции, что наблюдались в ходе э спериментов, а именно: добав а
небольшо о оличества нановоло он значительно повышает оэффициент ачества. Новые рез льтаты моделирования и э спериментов по азывают, что с ществ ет оптимальное оличество
нановоло он.
ВВЕДЕНИЕ
Последняя работа по азывает, что добав а небольшо о оличества нановоло он л чшает работ нет аных фильтр ющих материалов. Цель
работы за лючалась в том, чтобы определить, с ществ ет ли оптимальное оличество воло он,
оторое н жно добавить фильтр ющем материал .
Наш подход за лючается в том, чтобы смоделировать фильтр, использ я механизмы захвата и сил держания отдельно о воло на. Предпола ается, что оалесцир ющий фильтр работает при становившемся режиме течения и 10процентной однородной насыщенности (типичное значение из наших э спериментов). Эффе тивность работы фильтра определяется с помощью оэффициента ачества. Рез льтаты моделирования сравниваются с э спериментальными данными.
Рез льтаты моделирования по азывают, что с ществ ет оптимальное оличество нановоло он.
Самое большое значение оэффициента ачества
наблюдается то да, о да отношение площади поверхности нановоло он площади поверхности
ми роволо он находится в интервале от 1 до 2.
Рез льтаты э спериментов со лас ются с этими
данными. Качественно рез льтаты моделирования
54
и э спериментов похожи, но модель завышает
про нозные значения оэффициента ачества изза прощения доп щений при ее разработ е.
КОАЛЕСЦИРУЮЩИЕ
ФИЛЬТРЫ
Коалесцир ющие фильтры использ ются в промышленности для отделения небольших апеле
жид ости от пото а аза или др ой жид ой фазы.
На эффе тивность и э ономичность отделения
влияют нес оль о фа торов. Вообще, тр днее всео отделить апли размером 0,1-0,8 м м. Полимерные нановоло на, из отовленные в нашей лаборатории, обеспечивают иб ю и ре лир ем ю
систем оптимизации стр т ры фильтра для захвата частиц с наибольшей вероятностью прохождения через фильтр.
В отличие от др их фильтр ющих материалов,
основное назначение оторых состоит в задержании частиц в проходящем пото е, оалесцир ющем фильтр предъявляются дополнительные
требования с тем чтобы «заставить» апли соединиться в более р пные и обеспечить способ их
отведения из фильтр юще о материала. В та их
Фильтр ющий материал
Содержащий
апли
входящий
аз
Выходящий аз
с меньшим
содержанием
апель
Сброс жид ости
Рис. 1. Коалесцентная фильтрация даляет апли из пото а и
отводит их из фильтра
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
процессах а сжатие аза, оалесцир ющие фильтры мо т быть использованы на входе омпрессора для защиты обор дования. Их та же можно
использовать на выходе для сбора омпрессорно о масла. В ачестве омпрессорно о масла
обычно использ ется доро ое синтетичес ое масло, оторое сл жит для охлаждения, плотнения и
смаз и. Коалесцир ющие фильтры использ ются
для извлечения масла и возвращения е о обратно в омпрессор. Во мно их процессах извлечение еще более мел их апель та же меньшает
выбросы в атмосфер и способств ет соблюдению э оло ичес их норм.
С ществ ет ряд механизмов, оторые правляют процессом оалесцир ющей фильтрации. Механизм захвата ре лир ет с орость захвата апель воло ном фильтр юще о материала (рис. 1).
Материал фильтра замедляет движение апель,
способств я их стол новению. Наблюдения в ми рос оп за процессом оалесценции по азывают,
что большая часть апель (размером 20–200 м м)
захватывается на воло нах. Ко да захваченные
апли образ ют на поверхности воло он апли
достаточно о размера, чтобы видеть их в оптичес ий ми рос оп, происходит их быстрый рост.
Сопротивление (торможение) азовой фазы и сила
тяжести заставляют р пненные апли ми рировать из фильтр юще о материала.
Эффе тивность фильтр юще о материала хара териз ется нес оль ими параметрами, в лючая падение давления и эффе тивность захвата.
Удобно использовать один параметр, оторый читывает мно ие фа торы. Бра н ре оменд ет использовать оэффициент ачества QF, определяемый а :
QF =
− ln (Cвых / Cвх )
ΔP
де (Cвых/Свх) – л бина прони новения, т.е. отношение онцентрации частиц проходящих через
фильтр
онцентрации частиц на входе фильтра, а DP – падение давления. С щность эффе тивности захвата та ова, что если вы величиваете толщин фильтр юще о материала в два раза,
л бина прони новения меньшается пропорционально вадрат толщины, следовательно ло арифм л бины прони новения пропорционален
толщине. С др ой стороны, падение давления
прямо пропорционально толщине. Поэтом , теоретичес и, оэффициент ачества не зависит от
толщины фильтр юще о материала и позволяет
проводить прямое сравнение различных материалов.
ОПИСАНИЕ
МОДЕЛИ
И РЕЗУЛЬТАТЫ
Для выполнения словия сохранения массы азовой и жид ой фазы численная модель использ ет равнения сплошной среды осредненной по
объем . С орость захвата при бро новс ой дифф зии и прямом перехвате рассчитывается по орреляционным зависимостям.
Для расчета падения давления использ ется
равнение баланса оличества движения азовой фазы. Корреляционные зависимости торможения при движении пото а во р воло он определяются из равнений приведенных в источни ах. Корреляционные зависимости захвата и
торможения объясняют сплошной, прос альзывающий или моле лярный режим течения в зависимости от числа Кн дсена для различных материалов.
Для сравнения эффе тивности фильтр ющих
материалов определяется относительный оэффициент ачества, равный отношению оэффициента ачества материала с нановоло нами
оэффициент ачества материала без нановоло он.
Следовательно, повышение эффе тивности проДавление
Температ ра
Фильтр.
материал
Относительный оэффициент ачества
Подо реватель
Форс н а
Лас ина
Предварит.
фильтр
Расход
на выходе
Сбор сто а
Ос шитель
Счетчи частиц
Компрессор
Отношение площадей
Рис. 2. Относительный оэффициент ачества при захвате
частиц размером 150 нм фильтр ющим материалом с воло нами диаметром 3 м м и добавлением разно о оличества нановоло он. Оптимальное значение наблюдается при
отношении площадей от 1 до 2
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 3. Э спериментальная станов а. Возд х проходит предварительн ю под отов , смешивается с частицами из форс н и Лас ина и проходит через фильтр. Производится замер падения давления, расхода, объема отведенной жид ости и распределения частиц по размерам
55
Число апель в 1 см3
Относительный оэффициент ачества
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Диаметр апель, нм
Рис. 4. Распределение частиц по размерам
исходит то да, о да это отношение больше единицы.
На рис. 2 представлены рез льтаты расчета эффе тивности захвата частиц размером 150 нм ми роволо нами диаметром 3 м м при различном содержании нановоло он разно о диаметра. Содержание нановоло он представляет собой отношение площади поверхности нановоло он площади поверхности ми роволо он. Площадь поверхности воло он рассчитывается а произведение
числа p на диаметр воло на и общ ю длин волоон. При небольшом содержании нановоло он
относительный оэффициент ачества быстро величивается и дости ает ма сим ма при отношении площадей от 1,0 до 2,0, а затем с величением содержания нановоло он он постепенно снижается.
Отношение площадей
Рис. 5. Относительный оэффициент ачества по рез льтатам э спериментов
о возрастает с величением содержания нановоло он.
Количественно модель завышает оэффициент
ачества, весьма вероятно, из-за прощения принятых доп щений при создании модели. В материалах, использ емых в э спериментах, оптимальный относительный оэффициент ачества дости ался при добавлении 0,1 нановоло на 2,0
ми роволо на, т.е. 5 % (по массе). В целом можно сделать вывод, что при отношении площадей
от 1 до 2 относительный оэффициент ачества
дости ает ма симально о значения, а затем постепенно меньшается.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
УСТАНОВКА
И РЕЗУЛЬТАТЫ
Схема э спериментальной станов и приведена на рис. 3. Ее подробное описание можно найти
в литерат ре. Фильтр ющие материалы лавливают частицы, распределение оторых по размерам приведено на рис. 4. Средний размер частиц
– от 150 до 200 нм.
Фильтр ющие материалы пол чают ва мной
формов ой водной с спензии сте ломи роволоон, нейлоновых нановоло он и а рилово о связ юще о вещества. Диаметр сте ловоло он составляет 2–5 м м, нановоло он – 150 нм. Сте ловоло но поставляют предприятия, а нановоло но
из отовлено на месте процессом вытя ивания нити
в эле тричес ом поле. Э спериментальные данные, приведенные на рис. 5, по азывают быстрый
рост относительно о оэффициента ачества при
малых значениях отношения площадей. Коэффициент дости ает ма симально о значения при отношении близ ом 1 и затем постепенно меньшается, а и при моделировании. Качественно
рез льтаты моделирования и э спериментов похожи. Относительный оэффициент ачества рез56
Перевел С. Соро ин
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УПРОЩЕНИЕ ОПЕРАЦИЙ И
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
ПРИ ПОМОЩИ ДОСТУПНОГО
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Б. Хори ан, Vess Oil Corporation, Уичито, Канзас и М. Бью енен, Core Productivity/Itex Inc., Хьюстон
Независимая орпорация Vess Oil Corp. из Уичито (Канзас) использовала эффе тивное про раммное обеспечение, оторое позволило становить связь межд всеми производственными сторонами. Бла одаря про раммном обеспечению, оторое ос ществляло ор анизацию прое тов,
определяло распорядо рабоче о дня и страте ию, производительность омпании значительно
повысилась; система о пилась пра тичес и сраз после начала ее использования
Хорошо разработанное про раммное обеспечение
важно для развивающихся E&P омпаний, та их а Vess
Oil Corp. С ществ ет про раммное обеспечение для
всех техничес их аспе тов операций, в лючая анализ
омпле са данных и еоло ичес их интерпретаций. Разработаны та же про раммы по б х алтерс ом чет и
делопроизводств . Но разработано та же и небольшое
приложение, цель оторо о связать ряд ор анизаций и
правлять прое тами нес оль их омпаний, в сотр дничестве с оторыми работает Vess Oil Corp.
Vess считает, что аждый из прое тов представляет
собой сово пность действий, состоящих из нес ольих задач. С целью повышения производительности
омпании необходимо эффе тивно ор анизовать и решать поставленные задачи. Ор анизация процесса необходима для:
• выполнения алендарно о планирования прое та
и решения отдельных задач, определения частни ов прое та и перечня работ;
• оординирования штата сотр дни ов и определения масштаба работ по онтра т , несмотря на то
де они б д т выполняться – в офисе, на промысле или де-либо еще;
• о азания помощи частни ам прое та в пол чении информации (связь и совместные операции);
• онтроля и под отов и до ментации аждым сотр дни ом, в лючая инвесторов;
• прощения процесса пол чения разрешений;
• обеспечения всех привлеченных правлению частни ов прое та необходимой информацией.
Менеджерам та же необходимо про раммное обеспечение для их се ретных серверов, в этом сл чае им
не потребовалась бы обращаться за техничес ой поддерж ой партнерам. Не оторые р пные омпании,
бер т этот ф н ционал на себя, пос оль они распола ают специалистами, оторые мо т обсл жить, о азать техничес ю поддерж и постоянно модифицировать эти приложения. Одна о омпании Vess необходимо иметь собственн ю версию.
ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ
Первоначально Vess использовала про раммное
обеспечение для составления отчетности одно о из своих р пных партнеров, но оно о азалось излишне
объемным, разработанным с четом направления раз-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
вития омпании-партнера и не соответствовало требованиям омпании Vess.
Затем специалисты Vess обнар жили, что про раммное обеспечение, разработанное Core Productivity, полностью соответств ет всем требованиям. Кроме то о,
оно достаточно просто в применении и понятно. С помощью это о приложения не толь о менеджер, но и
обычный сотр дни мо бы разработать прое т. Этом
про раммном обеспечению не треб ется специальная
техничес ая поддерж а, пос оль поставщи прилаает д блир ющий вариант и средства поддерж и. Для
омпании Vess это приложение о азалось наход ой.
КАК РАБОТАЕТ ПРОГРАММА?
Информация хранится на се ретном сервере, правляемом Core Productivity. Дост п се ретном сервер
ос ществляется через Core Productivity при помощи
Internet. Это означает, что сотр дни и, подрядчи и и партнеры по бизнес по необходимости все да мо т воспользоваться информацией (см. рис.). О раничения дост па
для пользователей станавливаются индивид ально.
Изменения, внесенные а им-либо пользователем,
незамедлительно появляются на э ранах всех пользователей в реальном времени. Все важные сообщения и
изменения автоматичес и передаются всем заинтересованным сторонам. Партнеры или сотр дни и мо т незамедлительно пол чить необходим ю им информацию.
Для это о им не надо связываться др с др ом.
Офисная
сеть
Бло
памяти
Се ретный
дост п
Core productivity
Корпоративная
информация
Компьютер
для связи
Домашний
омпьютер
Эффе тивное про раммное обеспечение связывает вместе
все ф н ции операций, оординир ет действия сотр дни ов,
партнеров и т.д.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕАЛИЗАЦИЯ
Vess пред смотрено, что дост п в систем б дет ос ществляться не оторыми сотр дни ами, б ровыми подрядчи ами, партнерами и представителями инвестиционных р пп. На э ране появляется р пноформатная
таблица, содержащая информацию в соответствии с
нес оль ими ате ориями:
• частв ющие омпании (Vess и др ие);
• списо сотр дни ов, оторые имеют дост п в систем (имя, телефон, адрес эле тронной почты);
• права дост па и должности людей, оторые имеют дост п в систем ;
• ф н ционал (ф н ции сотр дни ов).
Тор овый отдел омпании создал свою собственн ю
вн треннюю баз данных, после че о специалисты провели об чение правилам пользования этой базой сотр дниов Vess и партнеров, что значительно с орило операции. Каждый пользователь, имеющий дост п системе,
мо озна омиться с первой страницей, на оторой азано, а ие прое ты объединены, виды работ, и др ая необходимая информация. На этом этапе частни и мо т
сообщить др др
о возни ших проблемах или достижениях. Сложный механизм обеспечит связь и передаст
сообщения партнерам , а та же др ю информацию.
низ ет прое т, оно ор аниз ет ваш день и ре лир ет
направление вашей омпании», – считает М. Хори ан.
ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
По мнению Б. Хори ана, вице-президента Vess: «В
настоящее время дела омпании обстоят намно о л чше, чем до начала использования про раммно о обеспечения. Сотр дни и мо т связаться др с др ом без
проблем, намно о быстрее и ле че. Кроме то о, для
боле эффе тивно о проведения операций омпании необходимо приложение, оторое помо ло бы нам орре тировать страте ию».
Тот фа т, что омпания спевает выполнять необходимые операции в течение нес оль их дней, оворит об эффе тивности использ емой системы. Про раммное обеспечение для проведения тор овых операций очень важно,
потом что Vess не имеет IT отдела и специалистов, отдельно занимающихся этими вопросами. Про рамма Core
Productivity использ ется ис лючительно в ор анизационных целях и для связи межд партнерами. В настоящее
время омпания Core Productivity разработала приложение, отвечающее н ждам средних и небольших омпаний.
«Ко да то-то из сотр дни ов обращается о мне с
а ой-либо проблемой, я вхож в систем и ввож данные о челове е, чтобы описать проблем . Еще до то о,
а этот сотр дни по инет мой абинет, эти данные
же находятся в системе и любой пользователь может
озна омиться с этой информацией, чтобы иметь представление о рабочем задании сотр дни а и методах е о
выполнения. Та ой подход позволяет мне быстро перейти след ющем прое т », – отзывается о возможностях про раммы вице-президент омпании.
Владелец омпании Vess, а и др ие сотр дни и
та же считает дачей использование это о про раммно о обеспечения. Компания ос ществляет большое
число прое тов, сотр дничает со мно ими омпаниями
и за лючает большое число сдело . При этом лава омпании может не появляться в офисе неделями. Система связи позволяет ем быть в рсе то о, что планир ет сделать е о омпания либо е о партнеры.
Вся до ментация и информация чет о распределена та , что даже сотр дни , работающий над др ой частью прое та, может быстро найти н жн ю ем информацию. «Если бы мне пришлось сформ лировать опыт
Vess в д х словах, это зв чало бы а «связь» и «ор анизованность». Про раммное обеспечение не толь о ор а-
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ
ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ
Компания Core Productivity/Itex Inc., считает, что ее
про раммное обеспечение позволяет решать масштабные ор анизационные задачи:
• помо ает сотр дни ам пол чить необходим ю информацию и отчитаться о проделанной работе,
роме то о, является средством связи со всеми
частни ами прое та;
• помо ает правлять и вносить орре тиров ,
обеспечивая необходимой информацией в реальном времени, позволяя решать проблемы на начальном этапе;
• помо ает р оводителям распределять по ате ориям выполняем ю омпанией работ , определять
ее эффе тивность и т.д.;
• помо ает связаться с партнерами и работать совместно;
• помо ает омпании стать более он рентоспособной и выполнять операции ле че и быстрее.
«Наша цель состоит в том, чтобы предоставить эти
преим щества средним и небольшим омпаниям и помочь им сэ ономить нес оль о тысяч долларов в од с
четом то о, что их штат может насчитывать все о десять сотр дни ов», – считает М. Бью енен, президент
Core Productivity/Itex Inc.
58
ПРОБЛЕМЫ
С новым про раммным обеспечением связана толь о
одна проблема – право дост па и привиле ия входа в систем . Компании необходимо, чтобы аждый сотр дни мо
озна омиться с информацией или задачей, отор ю ем
необходимо решить. Кроме то о, р оводители омпании
считают, что подрядчи ам и партнерам след ет совместно с сотр дни ами омпании обс ждать рез льтаты работ,
оторые выполняются для них, но информация о др их
прое тах или инвесторах должна быть недост пна. Кроме
то о, необходимо, чтобы инвесторы мо ли озна омиться с
информацией по прое там, оторые ос ществляются совместно с ними, в лючая отчетность и т.д.
Дост пность информации всем партнерам может
создать определенные проблемы. Бла одаря использованию ново о приложения за достаточно орот ий период омпания Vess дости ла больших спехов и столн лась толь о с одной проблемой. Р оводители омпании надеются, что их пожелания б д т чтены при
создании след ющих версий про раммно о обеспечения.
ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
Нефтяная омпания вносит ежемесячн ю плат на
основании числа пользователей, оторые имеют дост п
в систем . С ществ ет мно о видов лицензионных дооворов с различными привиле иями пользователей и
оплатой. Компания Vess платит примерно 35 долл/мес.
Система о азалась значительно эффе тивнее, чем
ожидали в омпании. Ул чшения в омпании полностью о пили расходы. С тех пор а про раммное обеспечение было внедрено, не возни ало ни а их серьезных производственных проблем, роме то о, решение
ор анизационных задач выполняется быстрее и л чше.
Успехи настоль о очевидны, что Vess даже не планир ет выполнение э ономичес о о анализа.
Перевел Г. Кочет ов
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
УЧАСТИЯ ЖЕНЩИН В БИЗНЕСЕ
Дж. Хофмейстер, президент, Shell Oil Company, Хьюстон
Еще мно ое предстоит сделать, но совершенно очевидно, что проблема частия женщин в бизнесе не толь о треб ет правильно о решения, но и представляет собой задач , над оторой
н жно работать
Процент
С одной стороны фа тичес ое положение дел рабочей силой, по пателем и продавцом, отов бизнесе, связанное с частием женщин доста- рые отражают все се менты общества. Это треточно очевидно, пос оль не бывает произволь- б ет силий, инвестиций и ответственности.
но принимаемых решений по от азам на резюме
претендентов без их рассмотрения. Если полови- СЛОЖИВШАЯСЯ
на из обще о числа претендентов на ваши ва ан- СИТУАЦИЯ В БИЗНЕСЕ
сии б дет отвер н та, то вы а р оводитель адВ самом начале след ет отметить, что сит аровой сл жбы б дете нести ответственность за ция, связанная с частием женщин в бизнесе в
потерянные потенциальные тр довые рес рсы. большинстве сл чаев анало ична сит ации, свяЦена и норирования частия женщин высо а и она занной с приемом на работ по льт рным, этниизмеряется потерей потенциальных тр довых ре- чес им или др им призна ам. Пос оль
омпас рсов, бла оприятных возможностей и засл жен- ния Shell пол чила всеобщее признание за свои
но о доверия. Очевидно, что нет
спехи в величении числа женПропорциональная численность женщин
а их-то обоснованных причин
щин в ор анизации, мы можем
в бизнесе
для обс ждения этой проблемы
использовать наш опыт в этой
сейчас в 2006 ., сп стя более
области, чтобы полнее проиллючем 30 лет после то о, а число
стрировать сложивш юся сит аженщин в общем объеме рабоцию.
М жчины
М жчины
М жчины
чей силы начало расти. Тем не
Десять лет назад омпания
менее, в нефтяной промышленShell а тивизировала свои синости число работающих женлия по привлечению, держиващин еще недостаточно высо о,
нию и величению числа женщин
по сравнению с др ими отрасна своих предприятиях. Пос ольЖенщины
лями.
до 1996 . далось добиться
В то время а численность
не
оторо о про ресса, можно
Женщины
Женщины
женщин в общем объеме рабосделать вывод, что этот од стал
чей силы США составляет более
свое о рода водоразделом в наНефте- и
НефтепереТр довые
ледобывающая рабатывающая
рес рсы
46 %, толь о 22 % женщин зашем исследовании проблемы. С
США
промышленность промышленность
нято в нефте- и азодобываюэто о момента был дости н т
щей промышленности и менее
значительный про ресс, самым
21 % в нефтепереработ е (см. рис.). Это в лю- с щественным образом с азавшийся на величечает все ровни; процент женщин- правляющих, нии числа женщин в ран е правляющих и на долособенно в инженерной сфере, еще меньше. Что- жностях рабочих и сл жащих. Это решение обесбы изменить та ю сит ацию, нам н жно обс - печило пол чение различных вы од, оторые стадить, а это сделать.
новятся все больше важными для спешной деяВ омпании Shell мы рассматриваем два аспе - тельности омпании, пос оль она прила ает все
та этой проблемы: частие и вовлеченность в биз- свои силия для решения с ществ ющих в настонес. Понятие вовлеченности в лючает все р п- ящее время проблем с постав ой энер орес рсов.
пы, лассифицир емые по половым, по этничесим, льт рным, возрастным или а им-либо др - ДОСТУП
им призна ам, принятым для разделения на де- К САМЫМ ЛУЧШИМ
мо рафичес ие р ппы. С помощью понятия вов- ТАЛАНТАМ
леченности мы хотим лассифицировать общий
Приближение сит ации « р пномасштабной
фонд талантов, читывая аждый аспе т челове- замены персонала», связанной с тем, что значичес ой природы. Ка специалисты по мар етин
тельный процент наших опытных специалистов
мы хотим а можно полнее и шире оценить ры- старше о звена приближается пенсионном возно тр довых рес рсов.
раст , и беспрецедентный рост потребления энерУчастие рассматривается вне аспе тов, связанорес рсов создает о ромн ю проблем поис а
ных с понятием вовлеченности, чтобы а тивно спо- талантливых специалистов. Это справедливо для
собствовать созданию и развитию связей межд
всех отраслей промышленности.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наличие потенциала для решения проблемы
помо ает ос ществлять более широ ий поис талантливых специалистов вне наших традиционных
сфер. Одна о, возможно, более важно то, что наш
бизнес становится более привле ательным для
о анчивающих высшие чебные заведения и обладающих большими достоинствами женщин, а
та же для женщин-специалистов, же добившихся определенно о спеха и рассматривающих возможности свое о роста. Исследования по азывают, что для новых вып с ни ов высших чебных
заведений энер ети а и нефтехимия являются отраслями «доживающими последние дни», поэтом мы определили один барьер, связанный с реп тацией наше о бизнеса, оторый н жно преодолеть. Привле ая
частию в нашем бизнесе женщин, приветств я этот процесс и обеспечивая необходим ю сред , де все люди, независимо о от
их пола, мо т вносить свой в лад, пре спевать и
развиваться, мы силиваем привле ательность
нашей отрасли для людей, разделяющих та ие же
идеалы. Чем больше число женщин, работающих
в нашем бизнесе, тем более привле ательными
мы становимся для др их р пп специалистов.
Выполнение обязательств омпании Shell относительно частия в бизнесе женщин же имеют
видимый рез льтат, за лючающийся в том, что
нес оль о ис лючительно талантливых женщин
стали занимать в омпании должности старше о
правляюще о звена. Эти женщины, в лючая Линн
Элзенханс, мою предшественниц на пост р оводителя отделения омпании в США, а в нестоящее время р оводителя производственной деятельностью омпании во всем мире; Фран Кис,
исполнительно о вице-президента омпании по
нефтехимии во всем мире, и Кэтрин Ламболей,
лавно о онс льтанта омпании, сделали Shell
более спешной, чем способствовали их деловая хват а, острота ма и ф н ции лидеров. Нельзя
с азать, что их спех связан толь о с инициативами омпании Shell в области привлечения бизнес женщин, с орее все о они б д т подниматься вверх по сл жебной лестнице для достижения
тех должностей, оторые они выбрали для свое о
арьерно о роста. Тем не менее, частично из-за
обязательств омпании в отношении частия в
бизнесе женщин они решили остаться в омпании
(или а в одном из сл чаев возвратиться в нее) и
в ито е Shell пол чила польз а непосредственно от их достижений, та и от то о, что эти женщины мо т стать примером возможностей с точи зрения арьерно о роста.
ОСВОЕНИЕ
НЕИСПОЛЬЗОВАННОГО ПОТЕНЦИАЛА
Вн тренний лимат в омпании с точ и зрения
частия в бизнесе женщин та же силивает наш
способность развивать таланты, оторые мы же
имеем. В та ой обстанов е люди ч вств ют себя
более способными проявить свои таланты, что
создает более бла оприятные возможности для их
роста и развития.
Недостаточно толь о принимать в омпанию
талантливых людей, если вы сами не воспитывае60
те таланты. В нашей омпании процент сохранения адров для женщин все еще ниже, чем для
м жчин, поэтом мы продолжаем поис п тей
обеспечения больше о в лада женщин в б д щее
омпании. Мы хотим найти способы, позволяющие
а женщинам, та и м жчинам, делать более ибю арьер и при этом не забывать семью и не
от азываться от др их персональных приоритетов.
А цент на привлечение женщин в бизнес та же
заставляет нас ис ать потенциальных лидеров,
пос оль из рассмотрения формальных описаний
рабочей деятельности претендентов это неочевидно. В омпании Shell мы имеем специалистов, оторые работают операторами техноло ичес их
станово или в др их сферах и являются а тивными лидерами в своих отделах или среди родственни ов и зна омых в нерабочее время. Кадровые сетевые сл жбы омпании, в лючающие
адровые сетевые сл жбы для женщин, до азали,
что обладают отличными способностями для выявления это о потенциала.
Талант лидера это ценный рес рс. Раньше в
омпании старались о раничиться поис ом лидеров для занятия высших должностей среди сильных техничес их специалистов с большим опытом
и инженерным образованием, одна о, мы поняли,
что для занятия не оторых должностей наиболее
важны лидерс ие ачества и правленчес ий опыт
с четом под репления их хорошими рабочими
знаниями техничес их аспе тов бизнеса. Например, Фран Кис имела ниверситетс ий диплом по
б х алтерии, диплом МВА и чен ю степень по
юриспр денции, что не является традиционным
образовательным ровнем, необходимым для занятия р оводящих должностей в р пной нефтехимичес ой омпании.
ВОЗРАСТАЮЩИЕ
СОЗИДАТЕЛЬНЫЕ
И НОВАТОРСКИЕ
КАЧЕСТВА
Участие в бизнесе женщин делает нас более
он рентоспособными за счет величения внедрения новшеств и решения проблем. В омпании Shell считают, что исполнительс ие ачества
не зависят от пола и поэтом ни о да не пытаются создать определенный стереотип подхода
проблеме или выполнению работы для женщины
или м жчины. Тем не менее, можно предположить,
что частие женщин способств ет л чшению решения ряда проблем и выполненные ранее исследования подтверждают это. Не оторые исследования по азывают, что р ппы, образованные с
четом частия женщин, обладают нес оль о большими возможностями для формирования сплоченной оманды, одна о по опыт автора, временные
различия незначительны – мин ты или часы, а рез льтаты пол чаются ис лючительными.
Мы становили, что в р ппе, образованной с
четом частия женщин, в оторой аждый член
ч вств ет себя омфортно и все идеи внимательно высл шиваются, с наибольшей вероятностью
реализ ется ритичес ий подход
становленным
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нормам и правилам и во время работы рождаются самые л чшие идеи.
БОЛЕЕ ВЫСОКАЯ РЕПУТАЦИЯ
ЗАСЛУЖИВАЮЩЕГО ДОВЕРИЯ
ПОСРЕДНИКА
И норирование половины валифицированных
претендентов на имеющ юся ва ансию это нонсенс. Та же л по и норировать или от азываться
от половины наших потенциальных по пателей
или посредни ов. Участие в бизнесе женщин помо ает нам привлечь или протян ть р
по пателям, партнерам и сообществам, оторые сами
преслед ют цели привлечь большее число женщин
в свой бизнес.
АЗС омпании Shell предназначены для обсл живания по пателей обоих полов, но при этом
омпания особое внимание деляла тем атриб там, оторые привле ают женщин: яр ие рас и,
чистота и хорошо об ченный персонал. В омпании знают, что больше половины бензина на АЗС
по пают женщины, поэтом дизайн АЗС и соответств ющий сервис, способств ющий привлечению больше о числа по пателей-женщин, являются он рентными преим ществами.
Одна о для более полной оцен и рын а должны проводиться не толь о исследования то о, что
является привле ательным для женщин. Это та же означает, что о да по патели или посреднии д мают о Shell, то они связывают бренд омпании с ценностями, оторые ем соответств ют. Это
в лючает отношение
омпании людей различных
полов, различно о льт рно о и образовательно о
ровней.
Ко да в 2004 . омпания Shell пол чила Catalyst
Award (на рада за атализатор) за дости н тые
спехи женщин в омпании, это позволило в полной мере оценить наши силия в вопросе привлечения в бизнес женщин и новые возможности для
партнерс их отношений с бизнесом, принадлежащим женщинам. Можно предположить та же, что
в рез льтате это о женщинами было подано нес оль о заяво на пол чение редитных арт. Помимо это о известен недавний сл чай соседей
в Латинс ой Амери е, де один из спи еров заявил, что их представители должны делать бизнес
с орпорациями, оторые поддерживают латиноамери анс ий бизнес, а это означает «по пать аз
омпании Shell». Можно предположить, что силение реп тации омпании за ее спехи в привлечении в бизнес женщин является важным омпонентом ее сильно о бренда.
Страте ия омпании в сфере частия женщин в
бизнесе силила наши возможности хорошо работать с различными по пателями, потом что в
нашем подходе о всем по пателям использ ется более быстрая реа ция на изменения спроса.
Даже в нашем оптовом бизнесе, де дистрибьюторами и владельцами обычно являются м жчины, тем не менее, бизнес зачаст ю является семейным. Например, в одном из сл чаев та им оптовым тор овцем была женщина, роль оторой
была менее заметной, хотя она была вовлечена в
этот бизнес и влияла на не о. В подобных сл чаях
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
полити а омпании с целью привлечения женщин
делает более прочными взаимные связи с владельцами та о о бизнеса.
Компания та же пол чает польз , о да мы работаем с фирмами-поставщи ами, являющимися
собственностью женщин или несовершеннолетних.
Мы пол чаем дост п талантливым, больше использ ющим новшества и более засл живающим
доверия владельцам бизнеса в сообществах, в
оторых мы работаем.
Фа тичес ое положение в бизнесе, связанное
с величением численности женщин, имеет значение не толь о для нашей ор анизации. Пос оль
мы стараемся решить проблемы в сообществах и
проблемы сохранения реп тации омпании, возни ающие из-за высо их цен на энер орес рсы,
аждый аспе т, связанный с правлением нашим
бизнесом, тщательно анализир ется. Каждый раз,
о да мы видим, что делаем что-то правильно и
это в лючает создание бла оприятных возможностей для людей с различным образовательным
ровнем, чтобы они мо ли пре спеть в нашей ор анизации, наша реп тация засл живающей доверия омпании, отор ю мы имеем
лавных наших посредни ов, силивается.
ЧТО ЕЩЕ НУЖНО СДЕЛАТЬ?
Компания прошла дол ий п ть, но еще мно ое
н жно сделать. Еще не в полной мере вопрос частия в бизнесе женщин нашел отражение в наших
подразделениях, особенно среди наших лидеров.
Мы взяли на себя обязательство обеспечить 20процентное представительство женщин в старшем
р оводящем звене омпании Shell на лобальном
ровне и находимся в настоящее время на половине п ти.
Мы стол н лись со специфичес ими проблемами, связанными с мировым бизнесом, нашей способностью обеспечить равновесное восприятие
различных
льт р и ре ионов и обеспечить постоянство наших силий по привлечению их представительниц в омпанию. В недавнем исследовании по продвижению и держанию женщин в
омпании Shell, был сформ лирован ряд ре омендаций, оторые мы внедряем для с орения наше о про ресса в этом отношении.
Пос оль
мы движемся вперед, важно ясно
понимать, что это не толь о проблема, оторая
треб ет правильно о решения, но и достаточно
масштабная задача, над оторой н жно работать.
Та же важно понимать, что вы оды, пол ченные
по а в рез льтате выполнения наших обязательств
по решению проблемы частия в бизнесе женщин,
б д т толь о расти, пос оль
мы продолжаем
привле ать, держивать и величивать численность женщин на наших предприятиях.
Перевел В. Клепинин
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
МОРСКОЙ
МАГНИТОМЕТР
ДЛЯ СЪЕМОК
В ОПЕРАЦИЯХ
НА НЕФТЬ И ГАЗ
Компания Geometries Inc. анонсировала свой
морс ой ма нитометр G-882 для съемо при
ос ществлении операций на нефтяных и азовых месторождениях на мел оводье и в л боих водах. К др им приложениям прибора относятся артирование тр бопровода, еоло ичес ие
изыс ания, о еано рафичес ие и морс ие э оло ичес ие исследования. Прибор отличает высо ая ч вствительность, низ ий ровень ш мов и высо ая частота дис ретизации при дете тировании малых объе тов, омпа тность и прочность онстр ции (бла одаря чем может разверты- Рис. 1
ваться и обсл живаться одним челове ом), автоматичес ая
пол сферичес ая омм тация и
возможность применения во
всех районах мира. Поставляется вместе с про раммным обеспечением для обработ и пол чаемых данных, что позволяет ос ществлять профилирование или
о онт ривание объе та для анализа рез льтатов исследований
на месте или в лаборатории. Е о
цезиевый датчи спрое тирован
ис лючительно надежным и Рис. 2
прочным и не треб ет повторной
алибров и или переналад и в заводс их словиях.
G-882 рассчитан на работ в любом направлении от небольшо о вспомо ательно о с дна на
мел оводье или в л бо их водах и имеет масс
50 ф нт вместе с абелем длиной 200 ф т и датчи ом. Для б сиров и на большой л бине прибор может быть тяжелен свинцовыми р зами.
Пос оль все операции по дис ретизации и подсчет ос ществляются с помощью встроенной
схемы, стройство имеет л чшенн ю изоляцию
от ш мов, связанных с источни ом переменно о
то а, заземляющих онт ров и ш мов само о с дна. К др им особенностям относятся след ющие.
• Констр ция оперения подводно о стройства снижает до миним ма рис застревания в
с альной породе или соор жениях.
• Констр ция ориентационных р зов снижает до миним ма рис зап тывания в рыболовной
лес е.
62
• Быстрая переоснаст а на месте работ для
репления б сировочной линии в центре тяжести или в носовой части стройства.
• Расчетное внешнее давление 4000 ф нт/дюйм2
при л бине 9000 ф т.
• Р оят а для репления б сировочной линии.
• Фа льтативное оснащение альтиметром/
эхолотом и дополнительными ольцевыми р зами небольшой высоты (рис. 1).
Выберете 1 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
ПРИЕМНЫЕ
ЗАЩИТНЫЕ
ФИЛЬТРЫ
Приемный защитный
фильтр Hi-Bar омпании
Lee Company представляет
собой новое решение блаодаря размещению фильтра непосредственно в
шт цере. Та ая онстр ция обеспечивает значительное меньшение пространства и массы, величение проп с ной способности и держание рязи, по сравнению с обычным методом станов и фильтра, оторый вводится в манифольд ниже шт цера. Фильтр цели ом вытачивается на стан е из
за отов и (нержавеющая сталь
15-5PH) и имеет достаточн ю
прочность, чтобы выдерживать
перепады давления вплоть до
6000 ф нт/дюйм 2 без разрыва
или смятия. Дост пны четыре типоразмера (-4, -6 и -8), аждое изделие испытывается на полное рабочее давление, чтобы
арантировать надежность и дол ий сро сл жбы. Фильтры вып с аются с шестью стандартными диаметрами отверстий, от 0,003″ (75 м м)
до 0,020″ (500 м м) (рис. 2)
Выберете 2 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
МОРСКАЯ
ПОЖАРНАЯ
СИСТЕМА
В брошюре омпания FOGTEC дает подробн ю
информацию о пожарных системах, енерир ющих водный т ман высо о о давления. Водный
т ман – наиболее эффе тивный и надежный реаент в пожарот шении для защиты жилых помещений и площадо для размещения механичесо о обор дования на борт с дов и нефтяных
платформах. Высо ой спешности в пожарот ше№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нии омпания FOGTEC добилась бла одаря созданию очень мел их апеле воды, оторые делают эт систем высо оэффе тивной с использованием лишь небольших оличеств воды. Основными положительными фа торами системы
являются ее способность охлаждать и обеспечивать ло альн ю изоляцию от дост па ислорода.
Сильное охлаждение способств ет не толь о ашению о ня, но и защите людей и обор дования
от теплоизл чения, что делает систем особенно
привле ательной для использования на нефтяных
платформах. Система может быть а тивирована
сраз после обнар жения о ня, без а о о-либо
времени выжидания, либо автоматичес и, либо
вр чн ю, в соответствии с он ретными требованиями.
Выберете 3 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
ПЛАВУЧИЕ
ЖЕСТКО
ЗАКРЕПЛЯЕМЫЕ
РАЙЗЕРЫ
Компания Balmoral Offshore Engineering разработала специальные высо о ачественные, жест о за репляемые райзеры серии Durafloat, содержащие защитный ож х из л чшенных омпозитных материалов с высо ой дарной прочностью и систем обеспечения целостности. Эта
система спрое тирована в расчете на снижение
до миним ма рис а растрес ивания и разрыва,
с возможностью высо оэффе тивно о подъема
или держания в плав чем состоянии в э стремальных словиях. К достоинствам райзеров
этой серии относятся: высо ая прочность блаодаря монолитной оболоч е из омпозитно о
материала, выдерживающе о высо ие дарные
на р з и; высо ая дол овечность бла одаря орп с из синта тичес ой пены; л чшенная из ибающая способность бла одаря новейшей онстр ции, прочность при ритичес их напряжениях бла одаря в лючению ло альных силивающих элементов из омпозитно о материала и
ни альные возможности с ладирования и хранения.
Выберете 4 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
НЕДОРОГАЯ
АРМАТУРА
ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ
Компания Parker Instrumentation внедрила
тр бн ю армат р Phastite новой онстр ции для
промышленно о обор дования, работающе о с
жид остями и азами. Для сбор и выполняется
простейшая операция с плотной посад ой. Новая армат ра обеспечивает неразъемные соединения для систем, содержащих жид ости или аз
под давлением 20 000 ф нт/дюйм 2 (138 МПа).
Для стационарно о подсоединения системам
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
с та ими повышенными давлениями строители
обычно использ ют соединительн ю армат р на
свар е или с оничес ой резьбой, оторые треб ют мно о времени для станов и и имеют высо ю стоимость. Компания оценивает, что ее
армат ра позволяет со ратить стоимость монтажных работ на 90 % или более. В армат ре
Phastite использ ется принцип сжатия при ос ществлении монтажа с применением новой формы з бчато о профиля, обеспечивающе о плотнение. Присоединительная армат ра поставляется в виде одно о монолитно о изделия. Для
соединения треб ется лишь вставить тр б и
затем протол н ть м фт вдоль орп са фитина, по а она не дости нет жест о о пора; вся
операция выполняется с помощью р чно о идравличес о о инстр мента и занимает все о нес оль о се нд. Вн три армат ры Phastite использована ни альная система плотнения, основ оторой составляет перемещаемая вдоль
на лонно о орп са м фта в процессе вдавливания нес оль их дис овых профилей в тр бопровод. В онце орот о о перемещения становится видной верти альная фас а, свидетельств ющая о правильности сбор и.
Выберете 5 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
УЛЬТРАКОРОТКИЕ
ХВОСТОВЫЕ
ОБТЕКАТЕЛИ
Известно, что морс ие течения в рез льтате
развития завихрений вызывают вибрацию райзеров, способств ющ ю их преждевременном сталостном повреждению. Для меньшения та ой
вибрации применяют обте атели, оторые обычно полностью за рывают весь райзер, сильно тяжеляют онстр цию и треб ют мно о времени
для станов и. Новые орот ие и льтра орот ие
хвостовые обте атели со ращают время станови райзера, без х дшения е о работы. Пос ольновые ле ие обте атели, разработанные омпанией Shell Global Solutions, состоят толь о из
за репляемых с тыльной (по отношению течению) части хвостови а лент, треб емое время станов и в 3–5 раз меньше, чем при использовании обычных обте ателей.
Выберете 6 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
КОМПАКТНЫЙ
РАСХОДОМЕР
Расходомер V-Cone омпании McCrometer соответств ет прото ол испытаний 22.2 API для стройств по определению расходов на основании
измерения перепада давления. Расходомер фа тичес и не треб ет ни повторной алибров и, ни
техничес о о обсл живания в течение все о ислючительно большо о сро а сл жбы. Он точно
измеряет возм щенный пото и не треб ет применения др их расходомеров на линии, вверх
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
против течения или вниз по течению. Расходомер V-Cone предназначен для измерения жид ости,
пара и аза с применением е о в
сложных словиях. Он при оден
для измерения в широ ом диапазоне расходов нефти и аза при
добыче, тр бопроводном транспорте и нефтепереработ е. Весьма омпа тная онстр ция и отс тствие движ щихся частей позволяет поддерживать э спл ата- Рис. 3
ционные расходы на низ ом ровне. В основе е о работы лежит метод определения расхода по измеряемом перепад давления
со встроенной под отов ой пото а для измерений
с по решностью менее 0,5 % и воспроизводимостью рез льтатов 99,9 %. Расходомер встраивается в линии диаметром от 0,5 до 120″. Особенностью е о является центрально расположенный вн три тр бы он с, оторый взаимодейств ет с потоом флюида и формир ет профиль с орости с областью пониженно о давления непосредственно
вниз по течению (рис. 3).
Выберете 7 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
ИНСТРУМЕНТЫ
С НИЗКИМ
ПОТРЕБЛЕНИЕМ
ЭНЕРГИИ
Инстр менты с низ им потреблением энерии омпании Moore Industries спрое тированы
специально для надежных операций в нефте азовой отрасли в отдаленных местах, для выживания в с ровых о р жающих словиях и для
работы от а м ляторных и солнечных батарей.
Имеются инстр менты для онтроля и ре лирования температ ры, давления и словий течения в районе нефтяных и азовых с важин.
Типичными сферами применения являются стья с важин для добычи природно о аза и метана из ольных пластов, под отов а нефти и
аза транспорт , хранение и транспорт, атодная защита резерв аров и тр бопроводов.
Эти инстр менты хара териз ются низ им потреблением энер ии и рассчитаны на температ р о р жающей среды от -40 до +85 °C, что
позволяет применять их в отдаленных местах,
лишенных защиты от по одных словий. К таим инстр ментам относятся: преобразователи напряжения в давление модели EPX2 и то а
в давление модели IPX2 для ре лир ющих лапанов с использованием природно о аза в ачестве источни а давления (обе модели обеспечивают выходной си нал в диапазонах 3–15;
0–30 и 6–30 ф нт/дюйм 2); биметалличес ий термометр, оторый может измерять температ р
с помощью фа льтативных температ рных датчи ов сопротивления или термоэле тричес их
датчи ов и подсоединен передатчи LRX дан64
ных о температ ре; мод ль тревожной си нализации ECA, оторый работает при напряжении 12
В постоянно о то а, потребляет
ма сим м 5 мА и имеет на выходе толь о один транзистор; передатчи LRX данных о температ ре, оторый принимает си налы от температ рных датчи ов
сопротивления, термопар и источни ов питания низ о о (мВ)
напряжения; входящий в сетев ю
омпьютерн ю систем омпьютер и онцентратор данных (12 В постоянно о
то а, 500 мА); развязывающие си нальные стройства, преобразователи и повторители системы ЕСТ, оторые обеспечивают выделение,
под отов , преобразование, разделение и силение си налов.
Выберете 8 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
ИНГИБИТОР
КОРРОЗИИ
Компания Houghton International внедрила новое по рытие Cosmoline PTC на водной основе,
оторое защищает тр бы и тр бопроводы от оррозии. При нанесении по рытия на тр бы в процессе их из отовления ин ибитор л чшает способность тр б сопротивляться равномерной оррозии (общей) и ло альной точечной оррозии.
Общая оррозия возни ает в прис тствии воды и
азов в возд хе, то да а точечн ю оррозию
вызывают ислоты, образ ющиеся под действием ба терий на ор аничес ие материалы, прис тств ющие на поверхности тр б. В состав
Cosmoline PTC входят ор аничес ие материалы,
оторые не восприимчивы та ом действию ба терий. По рытие не содержит ни а их нитритов
и имеет водн ю основ для ле ости рецир ляции и даления.
Выберете 9 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
Перевел В. Иванов
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
ПОЛУЧЕНИЕ ДАННЫХ В РЕАЛЬНОМ
ВРЕМЕНИ О СОСТОЯНИИ
ГЛУБОКОВОДНОГО РАЙЗЕРА
С ПОМОЩЬЮ СЕНСОРНОЙ ПАНЕЛИ
Д. Робертс, Insensys; Д. Морос, BP Exploration
Разработана и спешно становлена на б ровом хвостови е морс о о райзера сенсорная панель. Система была размещена на л бине 6000 ф тов (1830 м) в Ме си анс ом заливе. Та ие
панели та же мо т использоваться для онтроля состояния сдвоенных морс их райзеров.
Разработ а л бо оводных месторождений, связанная с за онодательными, природоохранными и
финансовыми со ласованиями, ведет все большей
необходимости онтроля на р зо в реальном времени и оцен и их влияния на л бо оводные райзеры и вы идные линии. Необходимость выполнения
масштабных л бо оводных операций поставила под
вопрос возможность использования стандартной
системы измерений с помощью датчи ов. Пра тичес ие проблемы, связанные с их реплением и защитой плюс тр дности те щей алибров и датчиов о раничили возможности разработ и на их основе техничес их средств онтроля состояния онстр ций. Поэтом предпочтение было отдано альтернативным техничес им средствам, основанные
на интерпретации эффе тов второ о поряд а, оторые мо т быть ле о измерены (например, а селерометры и ломеры).
Воло онно-оптичес ие средства измерения обладают значительными преим ществами по сравнению с давно использ емыми датчи ами. Хотя эта
техноло ия является сравнительно новой, тем не
менее, она же нашла широ ое применение в телеомм ни ационной отрасли. Воло онно-оптичес ие
датчи и ис лючительно ч вствительны и обеспечивают абсолютн ю информацию (не треб ю повторяющихся алиброво ), на их не влияют эле трома нитные изл чения, не о азывает воздействие
давление и вода, и они очень надежны. Возможность
использовать воло онно-оптичес ие абели в ачестве первичных ч вствительных элементов связана
с тем, что та ие абели мо т быть вмонтированы в
сенсорные панели из омпозитно о материала, на
основе оторых может быть создана надежная система измерений, ле о развертываемая в море на
большой л бине.
ИЗМЕРЕНИЕ ДЕФОРМАЦИЙ
ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМИ
ДАТЧИКАМИ
Основой системы измерения деформаций воло онно-оптичес ими датчи ами является область
изменяющихся оптичес их хара теристи в а тивной сердцевине воло онно-оптичес о о абеля.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
При изменении продольно о сжатия или растяжения при прохождении света через эт часть абеля
(или отраженно о ей) изменяется е о длина волны. Та ие част и с изменяющимися оптичес ими
хара теристи ами образ ют ч вствительный элемент. Типичная воло онно-оптичес ая система
в лючает в себя:
• сенсорные элементы ( оторые являются частью
сердцевины воло онно-оптичес о о абеля);
• эле трооптичес ое стройство опроса;
• аппаратные и про раммные средства представления данных.
Сенсорный элемент. Сенсорный элемент (Fiber
Bragg Grating – FBG) или элемент воло онно-оптичес ой решет и Бре а представляет собой элемент
оптичес ой интерференционной артины, оторая
создается вн три сердцевины стандартно о одномодово о воло онно-оптичес о о абеля в не оторой дис ретной точ е. В этой точ е передача света
по абелю изменяется та им образом, что при продольной деформации (сжатии или растяжении) длина волны передаваемо о по абелю или отраженноо света изменяется. Изменение длины волны прямо пропорционально продольном длинению или
деформации в этой точ е. Возможность отдельно
обеспечить абсолютное измерение длины волны
является одним из лавных преим ществ системы.
Та ие сенсорные элементы находятся вн три сердцевины абеля, и они мо т находиться во множестве точе по длине воло онно-оптичес о о абеля.
Диаметр воло онно-оптичес о о абеля равен
0,005″ (0,125 мм).
Оптоэле тронная система опроса датчи ов.
Воло онно-оптичес ий абель присоединяется оптоэле тронном
стройств , оторый енерир ет
световой имп льс о раниченной длительности и
затем измеряет изменение длины волны отраженно о света. Это стройство обычно монтир ется на
плате размером 220 х 10 х 40 мм. Та ое стройство
может производить опрос более 10 сенсорных элементов по длине одно о воло онно-оптичес о о абеля. Система имеет достаточно небольшой размер,
без движ щихся частей, с малым потреблением
энер ии (3 Вт). Она может быть выполнена в виде
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
омпа тно о бло а, размещаемо о в толстостенном
онтейнере, и работать в подводном положении.
Аппаратные и про раммные средства представления данных. В простых форматах сбор и
хранение данных ос ществляется автоматичес и для
послед ющей выбор и. Обычно в операторс ом
помещении на пал бе морс ой платформы с помощью па ета про рамм с интерфейсом рафичес ая
информация и отчеты с данными енерир ются в
реальном времени.
Главные отличительные призна и та ой воло онно-оптичес ой системы измерения деформаций
мо т быть сформ лированы след ющим образом:
• возможность опроса до 100 сенсоров в одном
воло онно-оптичес ом абеле в м льтипле сном
режиме;
• возможность использования абелей различной
еометрии;
• возможность пол чения абсолютных, точных и
надежных измерений деформаций вдоль направления оси абеля;
• возможность опроса аждо о сенсора с различной с оростью;
• система ле о развертывается в море на л бине бла одаря размещению на подводной
станции онтрольно-измерительной аппарат ры.
ПРИНЦИП
РАЗВЕРТЫВАНИЯ
Основой использования воло онно-оптичес ой
системы в подводном положении является размещение ее элементов в прочном орп се, обеспечивающем треб ем ю защит и ле ое, надежное развертывание для приведения системы в рабочее состояние. Для это о была разработана сенсорная
панель, обеспечивающая онтроль формы элементов онстр ций.
Основная онцепция. Использ емые в течение
мно их лет датчи и должны были при репляться
поверхностям лавных онстр ций. Точность и надежность их выходных си налов зависела от целостности соединения ( ачества, дол овечности и прочности). Даже если датчи и станавливались и за реплялись надежно, все равно они были очень язвимы. Пос оль они репились на поверхности онстр ций, они мо ли быть физичес и повреждены
при вводе системы в э спл атацию или при подводных операциях в тр дных словиях. Проблемы,
связанные с ч вствительностью этих датчи ов при
воздействии эле трома нитно о изл чения и температ ры, величивали возможность ошибочных и
ненадежных выходных си налов.
Пос оль в состав омпозиционных материалов
мо т входить оптичес ие воло на, был создан омпозит, армированный воло ном (Fiber Reinforced
Plastic – FRP) – воло нит. В данной статье описывается новый метод использования сенсорной панели, с размещенными воло онно-оптичес ими сетами, оторая использ ется в ачестве стройства
онтроля. В та ой онстр ции из омпозита волоонно-оптичес ие сенсорные элементы для точноо онтроля формы мо т быть размещены в соответствии с выбранной еометрией.
66
Растяжение
Датчи и в
плос ости
из иба
Сжатие
Датчи и
по обеим
осям
Деформация, е = r/R
Рис. 1. Из дв х, диаметрально расположенных др относительно др а датчи ов, один измеряет растяжение, а др ой
сжатие
Оптичес ие воло на заделываются вн трь онстр ции из омпозита и становятся ее составной
частью. Система прое тир ется с прочной оболочой для защиты сенсорных элементов от воздействия внешней среды (и та же от сл чайных повреждений или при э спл атации райзера). Элементы
онтроля размещаются в базовой стр т ре омпозита та , что мо т из ибаться в соответствии с изибом этой стр т ры. Сет и сенсорных элементов,
оторые заделаны в омпозитн ю панель, мо т использоваться для определения изо н той формы.
Пос оль эта панель может из ибаться со ласно
из иб онстр ции, на оторой она становлена, ее
не н жно репить жест о. К том же была разработана панель специальной онстр ции, названная
«subCmat» (панель для подводных измерений), в лючающая в себя аппаратные средства стройства
опроса датчи ов. За счет это о появилась возможность использовать та ю панель в ачестве автономно о измерительно о стройства.
РАЗМЕЩЕНИЕ
ДАТЧИКОВ
Принцип онтроля основан на измерении разных
деформаций датчи ами, находящимися в стороне
от нейтральной оси. Рассмотрим два датчи а, оторые расположены диаметрально противоположно на
тр бе или стержне (рис. 1). Ясно, что датчи на внешней стороне длиняется и находится в растян том
состоянии. Вн тренний датчи наоборот сжимается, следовательно, е о длина меньшается. Если
известно расстояние межд датчи ами, то можно
найти ради с из иба тр бы/стержня в этой плос ости. Если разместить противоположные датчи и на
дв х осях, то можно определить из иб в дв х плосостях и найти полн ю ривизн .
Следовательно, стержень или тр ба из омпозита с при репленными та им образом датчи ами
мо т использоваться для онтроля в обеих плос остях. Одна о абсолютная точность определения ради са из иба с помощью та о о стержня зависит от
ч вствительности системы измерений и относительно о расстояния межд датчи ами. Ч вствительность системы измерений определяется с помощью
системы опроса датчи ов и поэтом является фи сированной. За счет больше о разнесения противоположных датчи ов можно добиться большей точ№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
Стержень
Лента
Рис. 2. Плос ая широ ая лента позволяет л чшить точность
измерения ривизны в одной плос ости
ности. Если использовать та ой принцип онтроля
для морс их райзеров обычных диаметров или напорных тр бопроводов, то для пол чения треб емой
точности диаметр стержня должен быть больше.
Одна о при использовании та их больших стержней возни ают проблемы с их станов ой.
Точность измерения ривизны в одной плос ости может быть л чшена за счет использования
плос ой широ ой ленты c подходящим отношением ширины/ толщине ленты, чтобы ис лючить возможность образования местных с ладо (рис. 2).
Э страполир ем далее эт онцепцию, для это о
растянем лент во р тр бы для пол чения панели, по рывающей половин диаметральной поверхности тр бы. Датчи в центре становится общим
датчи ом, относительно оторо о измеряются расстояния до дв х внешних датчи ов, и это позволит
измерять деформации и, следовательно, ради с
из иба в обеих плос остях. Та им образом выходные си налы этих датчи ов с минимальной их обработ ой мо т использоваться для определения наиболее эффе тивной формы панели или ради са ее
из иба в этой точ е. В сл чае необходимости длина
панели может быть величена для в лючения дополнительных р пп датчи ов. В та ом виде эта система онтроля может использоваться для различных целей и задач (рис. 3). Панель становится ло ичес им развитием использования онцепции стержня с целью онтроля и предназначается для онстр ций большо о диаметра, де треб ется высоая ч вствительность. Если панель б дет с онстр ирована та , что ее поверхность станет сама ле о
адаптироваться и не б дет очень жест ой, то она
может использоваться для точно о онтроля из иба
тр бы, на оторой за реплена. Кроме то о, жест о
репить панель на поверхности тр бы нет необходимости. Ее можно разместить на тр бе и просто
за репить лентой. Та им образом, панель с решетой датчи ов, являющейся ее составной частью,
может быть из отовлена на заводе с соблюдением
полностью онтролир емых режимов в точном соответствии со специфи ациями. К том же она может быть соответств ющим образом испытана, в рез льтате че о
выдается за лючение о одности.
КОНСТРУКЦИЯ
ПАНЕЛИ
Определение ради са из иба
фа тичес и базир ется на расче-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 3. Развертывание панели во р тр бы на половин длины ее о р жности позволяет использовать систем в ачестве стройства онтроля деформации этой тр бы
тах разности деформаций, а
азано выше. Важным выводом, пол ченным при использовании тао о подхода, является то, что при вычитании значения длины волны одно о FBG элемента из значения длины волны др о о FBG элемента из пол ченно о рез льтата б д т ис лючены др ие переменные. Следовательно, эффе ты, связанные, например, с температ рными деформациями материала, объемной деформацией, давлением, перемещением нейтральной оси и осевой деформацией,
ис лючаются. В дополнение этом нет требования обеспечения жест о о соединения межд датчи ом и тр бой или райзером. Единственно, что
н жно, это за репить панель на тр бе лентой та ,
чтобы ее форма соответствовала форме тр бы и ее
перемещениям.
Панель из отавливается из воло нита FRP с помощью формов и, что позволяет адаптировать ее
поверхности тр бы, на оторой она станавливается. Фа тичес и это та же означает, что может быть
отформована панель и для более сложных по форме элементов онстр ций. В не оторых сл чаях
из отовленные формованием панели мо т та же
обеспечить о ончательное их репление на онстр циях, а это треб ется.
Та им образом, панель (рис. 4) состоит из след ющих элементов:
• основы из омпозита «C»;
• воло онно-оптичес ой сет и, заделанной в основ ;
• воло онно-оптичес ой перемыч и/соединителя;
• оптоэле тронно о стройства опроса датчи ов.
Рис. 4. Панель и ее элементы
№ 2 • февраль 2007
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПАНЕЛИ
Первая панель для онтроля изменения была разработана, из отовлена, испытана и проверена в
действии в июле 2004 . на одном
из л бо оводных месторождений
омпании BP в Ме си анс ом заливе. Система была становлена
на б ровом хвостови е морс о о
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
абеля выходили нар ж из зарайзера (Completion workover Riser
щитной оболоч и омпозитной
– WOR) с трансо еанс о о б ровопанели. На одном онце омпоо с дна c динамичес им позицизитной панели был за реплен
онированием Enterprise Endeavour.
толстостенный онтейнер с нахоПанель была размещена на прядящимися в нем эле трооптичесмом част е соединения с он сими стройствами (в лючая
ным переходом в основании райFSI).
зера. Это немно о выше соединеПри из отовлении панели было
ния с он сной нарез ой, находявыбрано дв хосное (± 45°) распоще ося на л бине приблизительложение слоев в эпо систе ловоно 6000 ф тов (1830 м). Была разло ните на основе сте ла Е для
работана специальная система для
меньшения до миним ма ее проонтроля вибраций в диапазоне от
дольной жест ости. Это было сде0,05 до 2 Гц. В панели было три
5. Полноразмерный образец панели
лано для то о, чтобы панель о аизмерительных зла, аждый Рис.
для испытаний
зывала минимальное влияние на
в лючал три датчи а (второй онжест ость олонны райзера, но с
т р измерения, в лючающий 18
датчи ов, является д блир ющим). Деформации др ой стороны, чтобы обеспечить возможность олонны и 90- рад сн ю жестиз иба в аждом положении определялись в дв х лад и панели во р
ость в зоне размещения датчи ов.
направлениях.
Д блирование. Воло онно-оптичес ие абели
Панель была из отовлена из эпо систе ловоло нита на основе сте ла Е (алюмоборосили атное бес- и сенсорные элементы распола аются в среднем
щелочное сте ло) с вмонтированными в не о воло- слое мно ослойно о омпозита, чтобы обеспечить
онно-оптичес ими сет ами. Воло онно-оптичес ие ма симальн ю их защит от повреждения при даабели (сет и) распола аются приблизительно в рах и меньшить возможное влияние ло альных насреднем слое этой мно ослойной стр т ры и че- пряжений. Первый онт р с тремя бло ами датчиов и второй онт р полностью отделяются др от
рез защитн ю оболоч
омпозита подводятся
воло онно-оптичес ом соединителю. Оптоэле т- др а. Использование параллельных онт ров обесронное стройство опроса размещается в толсто- печивает возможность д блирования в сл чае постенном орп се, оторый репится панели. В этом вреждения при из отовлении панели и возможных
орп се та же может находиться одноплатный ом- механичес их повреждений при дальнейшей работе
пьютерный бло , оторый действ ет в ачестве ин- с ними. Устройство опроса датчи ов может ос щетерфейса межд FSI ( стройством опроса сенсор- ствлять их опрос с любо о онца онт ра, это поных элементов воло онно о абеля) и выбранным зволяет продолжать работ при разрыве одно о из
онт ров.
обор дованием, связанным та же с др ими объе тами.
До создания первой онстр ции панели был из- КОНЦЕВЫЕ
отовлен опытный образец в масштабе 1 : 4 с пол- ЭФФЕКТЫ
норазмерным соединительным стройством. Это
Заделанные в омпозит датчи и использ ются
было сделано в след ющих целях:
для определения ривизны панели. В любой за• чтобы рабочая р ппа приобрела опыт работы данной плос ости треб ется три датчи а для опс воло онной опти ой и онстр цией из ом- ределения ривизны в дв х орто ональных направпозита;
лениях. Датчи и измеряют деформацию в осевом
• для определения оптимальной последователь- направлении и распола аются в фи сированных
ности из отовления панели, особенно вывода точ ах еометрии др относительно др а. На онволо онно-оптичес о о абеля из омпозит- цах панели осевая деформация, возможно, не б ной онстр ции и создания защитной оболоч- дет не со ласовываться с ривизной. Осевая деи;
формация на раях по оси панели б дет равна
• для провер и работы опытно о образца при н лю. При движении от этой райней точ и дефорвоздействии давлений на ло альных, небольших мация величивается до тех пор, по а не дости размеров станов ах и испытаний под давле- нет ровня, соответств юще о измеренным знанием.
чениям ривизны панели и тр бы. В ачестве обПосле спешно о проведения испытаний под дав- щей ре омендации при определении величины
лением и испытаний без разр шения образцов была это о онцево о эффе та для стандартной панеиз отовлена, испытана и становлена на л бо о- ли и стандартно о ее репления лентами доставодном райзере полноразмерная сенсорная панель точно использовать оэффициент, равный дв м
(рис. 5).
диаметрам тр бы. Это ре омендованное значение
Воло онно-оптичес ий абель
ладывался в базир ется на рез льтатах анализа с помощью
среднем слое мно ослойно о омпозита, образ я метода онечных элементов типичных онстр непрерывный онт р, позволяющий распола ать ций панелей из слоисто о омпозита с типичнысенсорные элементы в соответствии с треб емой ми размерами и типичным размещением лент для
еометричес ой схемой. При этом ладывались
репления. Эти рез льтаты по азывают, что модва отдельных абеля одина ово о размера на жет быть интерференция на расстояниях до 1,3
расстоянии о оло 1/4″ (6 мм). Оба онца аждо о диаметра (рис. 6).
68
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
Напряжение в SXX
слое
Вид
Диапазон
Ширина
Гц
Гц
Гц
Миллидеформация
Цельнотян тая тр ба с постоянной ривизной, 300-мм
Симметрия относительно верти альной плос ости
Панель, 1 м, в лючая онец (нижний правый)
Ленты с ша ом 400 мм, на расстоянии 100 мм от онца
Панель онта тир ет с тр бой толь о в местах репления
Панель может полностью перемещаться по тр бе
Влияние онцево о эффе та
распространяется на расстояние
приблизительно равное 400 мм
от рая панели
Число элементов в выбор е
1 Н на онце тр бы
Контроль ривизны по онцевом
эффе т
Момент Мy
Рис. 6. Измерения онцевых эффе тов
Май, 12, 2005
(13:32)
Относительно оси Х
Относительно оси Y
Относительно оси Z
РАБОТА
С ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИМ
КАБЕЛЕМ/ПОВЕРХНОСТНАЯ
ЭМИССИЯ
Воло онно-оптичес ий абель через поверхность
мно ослойно о омпозита вводится в соединитель
нажимно о действия.
Испытания под давлением. Панель и предназначенные для нее стройства испытывались с ци личес им изменением давления до 270 бар (1 бар =
105 Па) в Инженерном центре исследования напряжений в Хьюстоне без а о о-либо щерба. Значения деформаций, ре истрир емых всеми датчи ами, меньшались при величении давления из-за
объемно о сжатия панели. При выдерживании в течение 19 часов под давлением не было обнар жено
полз чести. Это подтверждает наличие хороше о
сцепления межд воло онно-оптичес ими датчи ами и основой мно ослойно о омпозита.
Провер а правильности системы/операций
репления лентами. При размещении панели на
поверхности отвода типичной стальной тр бы с реплением е о в четырех точ ах были выполнены прораммы лабораторных испытаний и измерений. При
испытаниях при ладывались на р з и известной
величины, а реальные и теоретичес ие про ибы
сравнивались с рез льтатами, пол ченными с помощью панели. При всех ровнях на р зо было заре истрировано отличное со ласование данных.
Испытания, выполненные при различных ориентациях панели, подтвердили отличные рез льтаты в
сл чае из иба в разных плос остях. При испытаниях исследовалось репление панели лентами с различным ша ом охвата ее поверхности. Рез льтаты
по азали, что доп с на размер ша а намот и и натяжение ремня может быть достаточно большим.
Испытания для провер и разрешающей способности. Была та же проверена о ончательная
разрешающая способность системы для определения самых малых изменений ривизны, оторые
мо т быть заре истрированы. В процессе онтроля панели при ладывались на р з и. К тр бе приладывалась на р з а 0,5–1 . Этот процесс повторялся с величением на р з и на 0,5
аждый раз
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 7. О ончательная разрешающая способность системы
проверена с помощью данных, заре истрированных при частоте о 10 Гц
до ма симальной, равной 4 . Данные, заре истрированные аждым датчи ом при частоте 10 Гц,
приведены на рис. 7.
Данные, заре истрированные при частоте 10 Гц,
были среднены с помощью перемещаемо о диафра менно о фильтра для енерирования данных с
частотной хара теристи ой 0,5 и 0,25 Гц. При изменении деформации сжатия и деформации растяжения для исходных данных (10 Гц) в сл чае последовательных пяти вариантов на р зо (минимальная ре истрир емая на р з а 2 , выбор а примерно из 1200 элементов), были пол чены различные
данные, что соответств ет разрешающей способности для ми родеформации приблизительно 1,4 или
для ради са из иба 70 м. Для отфильтрованных
данных при частоте 0,25 Гц было пол чено чет о
выраженное различие в сл чае изменения деформации сжатия и растяжения и при использовании
массы о оло 1 (приближенная выбор а из 600
элементов), что соответств ет разрешающей способности для ми родеформации (минимально определяемом значению) о оло 0,6; что э вивалентно ради с из иба 165 м.
После испытаний панели для провер и ее хара теристи и испытаний системы запроса с др ими
средствами онтроля и системой сбора данных, в
июле 2004 . панель была использована на месторождении Тандер Хорс омпании BP в Ме си ансом заливе. Ее разместили на нижней части райзера на первом соединительном зле. Это немно о
выше соединения с он сной нарез ой, находящейся
на л бине приблизительно 6000 ф тов (1830 м).
Панель была за реплена на стоя е стальными лентами, в то время о да олонна находилась в вертиальном положении на б ровой платформе. Ленты
были размещены в нес оль их положениях по длине панели. Затем через б ров ю шахт этот соединительный зел начали оп с ать вниз, наращивая
е о длин п тем присоединения др их се ций олонны.
Данные, ре истрир емые на райзере, посылались
в реальном времени на поверхность с помощью
эле тричес их и омм ни ационных линий. Находящийся на пал бе б ровой платформы омпьютер
рассчитывал на апливание сталостных напряжений
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
и интенсивность на апливания разр шений. Система была разверн та и проработала более шести
месяцев, при этом постоянно производился онтроль состояния райзера. Ко да олонна была поднята, панель сняли и отправили на хранение с целью дальнейше о ее использования. Данные, пол ченные с помощью панели, обеспечили оператор
достоверн ю информацию о на апливании сталостных напряжений в этом ответственном соединительном зле стоя а.
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ
ДАННЫХ
Пос оль панель позволяет непосредственно
измерять деформации, поэтом треб ется очень
небольшой объем обработ и для преобразования
измеренных данных в та ю информацию, а напряжения или сталостные хара теристи и. Та им
образом данные мо т воспроизводиться в реальном времени, позволяя операторам постоянно онтролировать на р з и на стоя е.
Обычно рафичес ий интерфейс пользователя
воспроизводит на э ране дисплея величины и направления рез льтир ющих напряжений из иба,
на апливаемых сталостных напряжений и оставшийся сро сл жбы при с ществ ющей интенсивности на апливания сталостных напряжений. Дисплей в помещении оператора предназначен для отображения толь о важной информации, треб ющейся для принятия оперативных решений на основе
измерений. Измеренные данные в пото овом режиме та же направляются в баз данных для хранения
и более детально о анализа событий. Для этой цели
данные представляются в реальном времени в самой простейшей форме, например, в процентах от
на апливаемых сталостных напряжений. Степень
сталостно о износа выражается в днях оставше ося сро а сл жбы.
ВЫВОДЫ
Первая сенсорная панель для онтроля изменений была разработана, из отовлена, испытана и спешно ф н ционировала в течение четырех месяцев. Она использовалась непосредственно на действ ющем месторождении. Под отов а панели
использованию не треб ет выполнения а их-то специальных работ на пал бе б ровой платформы. Она
не о азывает влияния на операции по сп с се ций морс о о райзера и не приводит более медленном их выполнению. Ка было до азано в дальнейшем, та ая сенсорная панель является высо онадежным инстр ментом, обеспечивающим пользователя те щей информацией для анализа деформаций. С момента перво о использования этой системы, была ос ществлена постав а еще нес ольих и ожидается, что число за азов на их постав
значительно возрастет.
Панели мо т из отавливаться различных размеров и форм, и мо т приспосабливаться для размещения на онстр циях различных форм, в лючая
оничес ие соединения и сварные тр бы. Та же
мо т использоваться панели большой длины для
онтроля более длинных се ций райзеров, вы идных линий и напорных тр бопроводов с целью про70
вер и местоположения точе с большими сталостными напряжениями.
Разработанная онстр ция омпозитной панели продемонстрировала, что система обеспечивает надежн ю защит сето воло онно-оптичес их
сенсорных элементов и подходит для использования в л бо оводных операциях. Базовая омпозиционная стр т ра панели та же обеспечивает возможность размещения в ней индивид альных датчи ов и держивания их в определенных положениях др относительно др а. Она та же позволяет
использовать различные омбинации датчи ов для
пол чения различных треб емых данных – в рассматриваемом сл чае информации об из ибе, но в
др их сл чаях информации о деформации р чения, осевых и др их видов деформации. Можно
из отовить панели различной формы из FRP омпозита формов ой. Эти системы специально предназначены для онстр ций сложной еометрии. Та ие
панели та же можно размещать на фитин ах с элементами произвольной формы, например, на соединительных злах с оничес ими переходами. Использование та их панелей произвольной формы может
быть их преим ществом, пос оль за счет это о
может быть обеспечен естественный механизм репления. За счет правильной онстр ции и выбора
правильной схемы размещения слоев в FRP омпозитах можно обеспечить силение деформаций, чтобы добиться большей точности. Или, наоборот, в
зонах очень больших деформаций, например, де
происходит вып чивание, омпозитная панель может быть с онстр ирована та , чтобы деформация
была меньше.
Небольшие размеры и небольшая потребляемая
мощность стройств опроса воло онно-оптичес их
датчи ов позволяет ле о использовать их в подводном положении при размещении этих стройств
в толстостенном онтейнере, являющимся составной частью панели. Поэтом для работы стройства
опроса треб ется толь о эле тропитание и линия
связи, оторые мо т быть подведены с помощью
составных шлан ов, или же для е о работы может
использоваться а м ляторная батарея и бло передачи данных. С помощью дистанционно- правляемо о подводно о аппарата (ROV) или водолаза
может быть выполнена модернизация панели и необходимые монтажные работы для обеспечения ее
автономно о ф н ционирования.
Перевел В. Клепинин
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING, Vol. 85, № 10, 11 – 2006
P. R. Lator, CLIFFTENT Inc.,Houston, Texas
SET VAPOR VELOCITY SETPOINTS PROFITABILITY
J. Vettenranta and S. Smeds,
Borealis Polymers Oy, Finland;
K. Yli-Opas, M. Sourander, V. Vanhamдki,
K. Aaljoki, S. Bergman and M. Ojala, Neste Jacobs Oy, Finland
DYNAMIC REAL-TIME OPTIMIZATION
INCREASES ETHYLENE PLANT PROFITS
D. Shepard, Invensys, Houston, Texas
CONTROLLING HYDROCRACER REACTOR TEMPERATURE
G. A. Kautzman, Tesoro, Mandan, North Dakota;
W. Korchinski, Advanced Industrial Modeling Inc.,
Santa Barbara, California;
M. Brawn, Matrikon, Alberta, Canada
FASTER PLANT TESTING AND MODELING
M. T. Gresh, Flexware, Inc., Grapeville, Pennsylvania
AVOID REFRIGERATION COMPRESSOR DAMAGE
A. Zang, Jacobs Canada Inc., Calgary, Alberta
CONSIDER USING FLOWSHEET SIMULATORS
FOR REACTOR SYSTEM DESIGN
T. Sofronas, Consulting Engineer, Houston, Texas
CASE 35: TECHNICAL CHECKLISTS
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
КОРОТКО О РАЗНОМ
ВЫСОКАЯ ПРИБЫЛЬНОСТЬ
НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ НА ПОБЕРЕЖЬЕ
МЕКСИКАНСКОГО ЗАЛИВА
И НА СРЕДНЕМ ЗАПАДЕ США
Выст пая на недавно состоявшейся онференции
по энер ети е, К. Казало, президент и исполнительный дире тор омпании Marathon Oil Corp., заявил о
том, что и та чрезвычайно высо ая прибыльность
нефтеперерабатывающей отрасли б дет повышаться и в б д щем. Говоря о продолжающемся росте доходности, -н Казало беждал инвесторов в целесообразности р пных апиталовложений в инфрастр т р нефтеперерабатывающих предприятий, работающих на побережье Ме си анс о о залива и на Среднем Западе США. По е о словам в 2006 . средний
спад-разрыв в ценах на сыр ю нефть и нефтепрод ты на побережье Ме си анс о о залива США
составил 14,07 долл/брл (против 6,17 долл/брл в
2005 .). Marathon занимает пятое место среди р пнейших нефтеперерабатывающих омпаний США.
Мощность первичной переработ и нефти на семи
принадлежащих ей НПЗ составляет 974 тыс. брл/с т.
В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
НАЙДЕНЫ ОГРОМНЫЕ ЗАПАСЫ НЕФТИ
Три нефтяные омпании во лаве с Chevron Corp.
провели в Ме си анс ом заливе поис ово-разведочные работы, рез льтаты оторых мо т величить доазанные запасы нефти и азово о онденсата США
более чем на 50 %. По оцен ам Chevron, ре ион площадью 30 вадратных миль, на территории оторо о
была проб рена разведочная с важина, может содержать от 3 до 15 млрд брл нефти и азово о онденсата. С важина Chevron, пол чившая название Jack 2,
была проб рена на л бин 8,52 м ниже ровня моря.
На этом месторождении омпания Chevron владеет
онтрольным па етом а ций (50 %), то да а ее партнеры – норвежс ая омпания Statoil ASA и Devon
Energy Corp. из О лахома Сити имеют по 25 % аждая. С важина, проб ренная на расстоянии 434,4 м
ю о-запад от побережья Ново о Орлеана, ре ордна по мно им по азателям, причем одним из ре ордов является то, что она самая л бо ая с важина из
всех спешно испытанных в Ме си анс ом заливе.
ВР AMERICA ПРИГЛАШАЕТ
НЕЗАВИСИМЫХ ЭКСПЕРТОВ
ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ КОРРОЗИИ
ОБОРУДОВАНИЯ НА ПРИНАДЛЕЖАЩИХ ЕЙ
НЕФТЕПРОМЫСЛАХ АЛЯСКИ
Для анализа реализации про раммы по борьбе с
оррозией была создана р ппа из трех специалистов, оторые провед т инспе тирование, мониторин
и профила ти на месторождении Пр до Бей и др их нефтепромыслах ВР на Аляс е. В начале ав ста
2006 . на одном из р пнейших транзитных нефтепроводов неожиданно была выявлена достаточно
высо ая степень оррозии. В рез льтате вмешательства специалистов были внесены изменения в прорамм правления оррозией, но безрез льтатно.
Выст пая на заседании под омитета Палаты представителей по энер ети е и промышленности, президент ВР America Б. Мейлон заявил, что в ближай-
72
шие два ода намерен истратить на поддержание
исправности нефте- и азопроводов на Аляс е более 550 млн долл.
ПЕРСПЕКТИВА НА БЛИЖАЙШИЕ 20 ЛЕТ
МИРОВЫХ ИНВЕСТИЦИЙ В БИОТОПЛИВА
В предстоящие 20 лет лобальное производство
биотоплив, в лючая этанол, может превысить 100
млрд долл. По оцен ам аналитичес ой омпании
McIlvaine Co. (www.mcilvainecompany.com) с ммарное
производство этанола в 2007 . превысит 15 млрд
алл (1 алл = 3,785 х 103 м3). В настоящее время в
этой области США начинает об онять Бразилию, оторая все да занимала лидир ющие позиции в производстве этанола. Др ие страны та же величивают инвестиции, а основной апитал б д т в ладывать
р пные омпании. ВР асси н ет 500 млн долл. на
исследования и разработ и в области биотоплив.
Компании DuPont, Marathon и др ие та же частв ют в этой он е. Мно ие из строящихся предприятий
б д т работать на ле. Стоимость станов и, использ ющей в ачестве топлива оль и оснащенной средствами предотвращения вредных выбросов в атмосфер , составит 40 млн долл, а станов а, работающая на природном азе, б дет стоить на 20 млн долл
дороже, пола ают исследователи из McIlvaine Co.
ПРОЕКТ ПОВЫШЕНИЯ
НЕФТЕОТДАЧИ В АЛАБАМЕ
Департамент по энер ети е США (Department of
Energy – DOE) частв ет в финансировании прое та
на нетания дио сида лерода (СО 2) в нефтяные
с важины с целью величения добычи нефти в стране. Одновременно с этим прое том пред сматривается возможность в б д щем использовать истощенные месторождения для хранения СО 2 вместо выбросов е о в атмосфер .
Прое т, выбранный DOE, был предложен Алабама-Бирмин емс им ниверситетом. Он за лючается в за ач е пото а СО2 в месторождение Ситронел
(о р Мобайл, Алабама). По оцен ам DOE, это месторождение – самое большое в шт. Алабама – является идеальным местом для за ач и СО2 бла одаря
е о сравнительно однородной стр т ре. Общая стоимость прое та составит примерно 6 млн долл. Доля
DOE составит 3 млн долл.
Раст щий интерес се вестрированию СО 2 солас ется с е о широ им применением в ачестве
средства повышения нефте- и азоотдачи. Та называемое обводнение (на нетание) СО 2 в пласт
представляет собой широ о распространенный способ повышения нефтеотдачи (enhanced oil recovery
– EOR), на е о долю приходится почти 5 % от общео объема добычи нефти в США.
Одна о за ач а СО2 в пласт это достаточно доро остоящий способ. Процесс, а правило, нерентабелен даже при словии высо их цен на нефть,
если поблизости нет ле о дост пно о, дешево о
источни а СО2. Именно по этой причине почти половина нефтяных месторождений мира, «обводненных» СО2, находится в Западном Техасе и Нью-Ме си о, недале о от одно о из р пнейших природных
источни ов СО2 в США.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По оцен ам DOE, с четом средств, НИОКР и дост пности СО2 для реализации с оренной про раммы с ществ ющая техноло ия, применяемая на с ществ ющих промыслах, имеет потенциал повышения нефтеотдачи на 500 тыс. брл/с т 2012 . и не
менее чем на 2 млн брл/с т 2020 .
Прое т EOR с использованием промышленно о
источни а СО2 имеет дополнительные преим щества
с точ и зрения охраны о р жающей среды, пос оль
вместо выбросов парни ово о аза в атмосфер он
б дет на нетаться в пласт.
ТРЕБОВАНИЕ
СЕКВЕСТРИРОВАНИЯ CO2
НА НОРВЕЖСКОМ НПЗ
Т. Райт, реда тор европейс о о отдела
В 2005 . я же писал о том, что строительство новых НПЗ в Европе или США б дет возможно толь о в
том сл чае, если в прое т б д т в лючены про раммы
по лавливанию и хранению СО2. На тот момент я считал, что это оснется толь о вновь строящихся объе тов, оторым б д т предъявлены самые жест ие нормативные требования в отношении выбросов парниовых азов. На мой вз ляд, это должно было произойти
в соответствии со среднесрочной или дол осрочной
перспе тивой. Одна о я ошибся. Первый сл чай
предъявления жест их требований со стороны ре лятивных ор анов перерабатывающим омпаниям
произошел в середине ав ста 2006 .
Этой омпанией о азалась Statoil. Р оводство омпании пришло решению повысить оэффициент энеретичес ой отдачи на своем НПЗ с производительной
мощностью 10 млн т/ од, расположенном в . Мон стад недале о от Бер ена (21 % а ций оторо о принадлежат та же омпании Shell). НПЗ расположен на
бере поблизости от р пных нефтяных и азовых
месторождений. По этой причине р оводство завода
не испытывает проблем с энер опотреблением, в отличие от др их НПЗ, расположенных вдали от моря.
В связи с этим был разработан прое т строительства
омбинированной эле тростанции (combined heat and
power – CHP) мощностью 630 МВТ для постав и тепла
и эле троэнер ии на НПЗ и азодобывающ ю платформ , расположенн ю в Северном море.
Прое т рассчитан на использование избыточноо нефтезаводс о о аза и не оторо о оличества
природно о аза с месторождения Тролль в ачестве топлива для CHP.
Вице-президент Statoil Э. Саэл считает, что «снабжение теплом и эле троэнер ией НПЗ и единственной в Северном море, н ждающейся в постав ах
эле троэнер ии, азодобывающей платформы, означает повышение оэффициента энер етичес ой
отдачи до 70–80 %, при одновременном снижении
выбросов CO2». Компания проводит полити ма симально о снижения выбросов парни ово о аза и
этот момент считается « озырной артой» прое та.
Одна о в настоящее время реализация прое та
приостановлена. Природоохранное ведомство при
министерстве охраны природы Норве ии настаивает на се вестрировании CO2 с перво о дня э спл а-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
тации строяще ося объе та. «Если нам придется
платить за лавливание и хранение CO2, то прое т
полностью тратит свою э ономичес ю целесообразность. Очень жаль, но в этом сл чае нам придется вообще от азаться от е о реализации», – за лючил -н Саэл. Теперь решение б дет выноситься на
правительственном ровне.
Рассмотрение затрат. Новая CHP б дет выбрасывать в атмосфер 1,3 млн т/ од CO 2, что э вивалентно 325 тыс. возд шных шаров, наполненных орячим азом. Но инте рирование с НПЗ означает
со ращение выбросов на 900 тыс. т/ од. По мнению
Statoil требование се вестирования с перво о дня
э спл атации СНР равносильно зап с
р пно о
прое та при отс тствии испытанной техноло ии и
раз мных затрат, при помощи оторых можно было
бы дости н ть спешно о рез льтата. Компания опасается, что эти затраты о аж тся «черной дырой».
Кроме то о, с точ и зрения бизнеса треб ется еще
до азать, что СО2 можно б дет использовать для
повышения нефтеотдачи на норвежс ом онтинентальном шельфе за пределами Мон стада.
Одна о норвежс ое правительство может ар ментировать свои требования отовностью о азать помощь омпаниям в меньшении финансовых рис ов,
с оторыми мо т стал иваться при оцен е влияния
на их бизнес изменения лимата. Исполнительный
дире торат ос дарственно о центра по техноло ии
производства эле троэнер ии с использованием природно о аза (Gassnova) Э. Хо ан заявил, что « лавливание и хранение СО2 (carbon capture and storage –
CCS) является достаточно значимой проблемой Норве ии. Мы можем стать первопроходцами в этой области». Р оводимое им а ентство частв ет в финансировании прое та Det Norske Veritas (DNV), оцениваемо о в 600 тыс. долл., целью оторо о является
внедрение техноло ии се вестрирования СО2.
Гео рафичес ое положение Норве ии и возможности использования СО2 для EOR мо т дать определенные финансовые вы оды, оторых нет в др их странах. Соляное песчаное образование в Северном море, в оторое в настоящее время на нетается СО2 с месторождения Слепнер (Statoil) сможет вместить в себя весь парни овый аз, оторый
б дет выбрасываться всей Европой в течение мноих послед ющих десятилетий. Но время не ждет.
Даже та ое возна раждение а повышение нефтеотдачи не является достаточным стим лом для частия промышленности в решении проблем, связанных с изменением лимата. Специалисты считают,
что 2030 . [1] потребление энер орес рсов возрастет на 60 % – это б дет решающий этап в решении мировой проблемы со ращения выбросов парни овых азов на 70–80 % 2050 . [2].
Внедрение хороших идей. Р оводитель исследовательс ой про раммы DNV д-р С. Олсен считает,
что е о прое т поможет нефте азовой промышленности разрешить старые проблемы. «Ка по азывает опыт, в этой отрасли треб ется в среднем 20 лет
от зарождения хорошей идеи в олове и на столе
инженера до ее реализации», – считает -н Олсен.
Прое т DNV должен нар шить этот затяжной процесс, стим лир я а тивн ю разработ новой техноло ии и с оренных методов провер и состоятельности, надежности и эффе тивности с точ и зрения
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
охраны здоровья, безопасности и э оло ии (health,
safe and ecology – HSE).
«Мно ие ответственные за принятие о ончательно о решения деятели избе ают хороших идей, потом что они связаны с повышенным рис ом и неопределенными финансовыми последствиями. Однао в настоящее время спрос на разработ эле тростанций, не выбрасывающих СО2, затраты на строительство оторых вполне доп стимы, растет. Поэтом нам необходимо с орить разработ технолоии и стим лировать доверие нам среди омпаний», – добавил -н Олсен.
По а Statoil озабочена вопросом жизнеспособности прое та, связанно о с принадлежащим ей НПЗ в
Мон стаде, след ет напомнить, что эта омпания
та же совместно с Shell частв ет в р пнейшем в
мире прое те Тьелдбер оддене (Норве ия). Основная цель прое та за лючается в лавливании СО 2 на
эле тростанции, оторая б дет использовать в ачестве топлива природный аз. В настоящее время
прое т находится на стадии техноло ичес о о обоснования. «О ончательное решение относительно
е о реализации б дет принято в 2008 .», – пола ает
вице-президент Statoil Э. Саэл.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОЦЕНКИ
ГОТОВНОСТИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К НЕПРЕДВИДЕННЫМ СИТУАЦИЯМ
Рез льтаты исследования, проведенно о недавно Национальным центром по чрезвычайным сит ациям и спасательным операциям (National Emergency
Response and Rescue Training Center – NERRTC) при
A&M ниверситете Техаса, по азывают, что из шести рассматриваемых частных се торов промышленности сам ю высо ю оцен
отовности непредвиденным сит ациям и преодоления их последствий
пол чила химичес ая промышленность. В ачестве
респондентов выст пали представители предприятий, насчитывающих 500 и более сл жащих.
Рез льтаты исследований по азали, что большинство частных предприятий имеют план действий в
непредвиденной сит ации, не оторые омпании проводят чебные занятия с персоналом в соответствии
с имеющимися планами и незначительное число
омпаний проводит пра тичес ие занятия на реальных объе тах для провер и эффе тивности принятых мер. В этом отношении химичес ая и энер етичес ая отрасли хара териз ются а наиболее подотовленные.
Прошло пять после тра ичес их событий 11 сентября и 1 од после разр шительных ра анов Катрина и Рита. Большая часть специалистов химичесой промышленности (83 %) ч вств ют себя под отовленными непредвиденным сит ациям и оценивают свои планы либо а хорошие, либо а превосходные. Несмотря на то, что за исте ший 2006 .
87 % пострадавших от ра анов объе тов были восстановлены, р оводители 11 % из них заявили о
том, что пра тичес ие занятия с целью об чения
персонала не проводятся, а 23 % респондентов сообщили, что для провер и эффе тивности своих планов проводить чебные занятия не намерены. Специалисты по чрезвычайным сит ациям предостереают, что даже хорошо прод манные планы, но не
74
под репленные пра тичес ими занятиями, мо т в
непредвиденной сит ации обойтись доро о.
Рез льтаты исследования свидетельств ют об
л чшении (за последние оды) отовности частноо се тора чрезвычайным сит ациям, но важные
недостат и все еще имеют место. По мнению р оводителя NERRTC: «Иметь та ой план необходимо,
и химичес ая промышленность проделала больш ю
работ в этой области, но это лишь часть равнения
со мно ими неизвестными. Персонал необходимо
об чать в э стремальных словиях и в обстанов е
о р жающе о хаоса. К сожалению, мно ие омпании пренебре ают этими ритичес и важными аспе тами отовности».
Большинство специалистов ре оменд ют проводить чения в словиях, приближенных реальным
сит ациям, не реже одно о раза в вартал в зависимости от специфичес их рис ов, идентифицированных для данной омпании и он ретной ео рафичес ой точ и. Рез льтаты исследования подтверждают необходимость еже одно о пересмотра и дополнения планов провер и надежности обор дования в широ ом диапазоне реальных сценариев.
Под отов а постоянно изменяющимся и разнообразным розам может оцениваться а с точ и зрения человечес их, та и с точ и зрения финан-совых
рес рсов, но она абсолютно необходима. «Исследования по азывают, что восемь из десяти омпаний в
ближайшие пять лет б д т испытывать ризис, оторый приведет снижению апитализации рын а на
20–30 %», – за лючает р оводитель NERRTC.
КИТАЙ СТРЕМИТСЯ К СНИЖЕНИЮ
ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИМПОРТА ЭТИЛЕНА
С 2006 по 2010 . Китай введет в строй примерно
15 станово ре ин а нафты. Восемь новых станово ре ин а с ммарной мощностью 5,5 млн т/ од этилена позволят толь о наполовин со ратить импорт
производных этилена, – пола ают авторы аналитичесо о обзора Techon OrbiChem (www.techno.co.uk), занимающе ося исследованиями рын а.
Межд тем, потребление этилена в Китае растет.
В 2005 . оно составило 7,55 млн т. Импорт производных этилена в с мме составил 10,8 млн т. В соответствии с Techon OrbiChem дальнейший рост потребления составит не менее 10 %, что намно о
выше про нозир емо о темпа роста ВВП.
Наряд с мощностями, находящимися в настоящее время на стадии строительства, в соответствии
с одиннадцатым пятилетним планом производительная мощность станово в стране возрастет еще
примерно на 5,1 млн т/ од. Частично это б дет дости н то за счет новых станово , а остальное – за
счет модернизации же действ ющих 18 станово
ре ин а.
Комиссия по национальным реформам и разработ ам (National Reform and Development Commission
– NRDC) становила, что минимальная мощность
новых станово должна составлять 800 тыс. т/ од.
В б д щем производительная мощность нефтехимичес о о омпле са Maoming б дет доведена до этоо по азателя, а мощность шанхайс о о омпле са
дости нет 1 млн т/ од.
Межд народные нефтехимичес ие омпании силивают свое влияние в Китае. В 2005 . были введе№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ны в э спл атацию три этиленовых станов и, оторые являются совместными предприятиями с иностранными омпаниями. Компании BAST и SINOPEC
совместно построили нефтехимичес ий омбинат в
Нань ине, ВР, SINOPEC и Shanghai Petrochemical –
омпле с SECCO. Компания Shell частвовала в строительстве станов и, недавно введенной в э спл атацию под Г анчжо .
Компании ExxonMobil и Aramco совместно с Funjai
Petrochemical в настоящее время строят НПЗ и монтир ют этиленов ю станов в провинции Ф нцзян.
В 2005 . производство этилена вн три страны
составляло 41 % от спроса или 18,4 млн т. Если в
дальнейшем потребление этилена б дет расти в среднем на 10 % в од, то 2010 . спрос на этилен дости нет 29,6 млн т, то да а производство этилена
2010 . повысится до 18 млн т и то при словии, что
цели, поставленные NRDC, б д т дости н ты.
В соответствии с предла аемым анализом, Китай, стремящийся со ращению импорта химичесих веществ, еще мно ие оды б дет вын жден импортировать нефтяное сырье. «Удовлетворение
60 % спроса – несомненный про ресс по сравнению с 2005 ., о да был довлетворен все о 41 %,
но это дале о от самодостаточности», - делают вывод специалисты Techon OrbiChem.
БУРНЫЙ РОСТ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ
БЕСПРОВОЛОЧНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
В настоящее время беспроволочная техноло ия
широ о использ ется в жилых домах и офисах все о
мира. Постепенно эта техноло ия охватывает р пные промышленные предприятия и системы омм ни ации; этот фа т подтверждается новыми исследованиями ARC Advisory Group (www.arcweb.com).
Пола ают, что в ближайшие пять лет расширение
использования беспроволочной техноло ии на производстве б дет расти в среднем на 26 % в од. В
2005 . рыно беспроволочной техноло ии оценивался в 325,7 млн долл., а 2010 . превысит 1 млрд
долл.
Ряд важных фа торов делает беспроволочн ю
техноло ию лючевой с точ и зрения автоматизации
промышленных предприятий. «Производители осознают, что внедрение беспроволочных средств позволяет снизить э спл атационные затраты. И что
еще важнее, они сматривают в беспроволочных
техноло иях средство, позволяющее внедрить новые
бизнес-процессы, оторые б д т не толь о дешевле, но и безопаснее, надежнее и прозрачнее с ществ ющей производственной пра ти и», – про нозир ет Г. Форбс, лавный аналити ARC и автор данно о исследования.
Движ щая сила роста. Важным фа тором, блаоприятств ющим более широ ом распространению беспроволочных техноло ий в производстве,
является то, что бла одаря им значительно л чшается правление производственными предприятиями. Особенно это асается предприятий перерабатывающей промышленности. Та ие предприятия
представляют собой лассичес ий пример необходимости пол чения дополнительной информации,
что возможно толь о с помощью беспроволочной
техноло ии.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Историчес и перерабатывающие предприятия не
имели возможности широ о о применения беспроволочных техноло ий, но с появлением новых сетевых датчи ов и разработ ой WLAN сит ация вс оре
изменится и производители пол чат возможность с
помощью беспроволочных техноло ий прони н ть в
с рытые процессы, связанные с производственными
фондами и операциями, оторые до сих пор оставались «невидимыми» и плохо инте рированными.
Беспроволочная техноло ия является наиболее
дешевым средством мониторин а заводс о о обор дования и производственных процессов и позволяет
принимать в реальном масштабе времени решения
по оптимизации производства или предотвращения
э спл атационных проблем, оторые приводят нар шению нормально о производства. На предприятиях перерабатывающей промышленности использ ются миллионы онтрольно-измерительных приборов,
но большая их часть не является цифровыми, поэтом одновременная возможность обрабатывать техноло ичес ю и техничес ю информацию о состоянии обор дования, райне о раничена.
Новые тенденции. Беспроволочные средства
же нес оль о десятилетий являются составной частью систем SCADA в нефтяной, азовой и энер етичес ой отраслях. Одна о основная тенденция роста рын а за лючается во внедрении новых беспроволочных техноло ий. Корни этих техноло ий ходят
в IT, дистанционн ю передач данных, потребительс ие и военные рын и. На производственных предприятиях они внедряются там, де очевидны вы оды
от беспроволочной информации, но рыно еще дале от насыщения. Беспроволочная техноло ия LAN
в основном применяется в за рытых помещениях,
но в б д щем она б дет охватывать весь производственный омпле с предприятий. «Кроме то о, блаодаря разработ е и постепенном внедрению в
производство новых беспроволочных датчи ов резо со ратятся затраты на информацию», – за лючают авторы из ARC Advisory Group.
ПОТРЕБЛЕНИЕ ПЛАСТИКОВЫХ ПЛЕНОК
В США К 2010 .
Потребление пласти овых плено в США б дет
величиваться на 2,6 % в од и 2010 . составит
15,2 млн ф нтов (1 ф нт = 0,453 ), что в денежном
выражении б дет равноценно 12 млрд долл. – это
толь о с четом стоимости полимеров. С ммарное
потребление пласти овых плено (в лючая полимеры, присад и, техноло ичес ие добав и и т. д.) б дет величиваться на 4,5 % в од до 28,6 млрд долл.
Эти про нозы приведены в новом исследовании The
Freedonia Group, Inc. (www.freedoniagroup.com).
Использование полиэтилена низ ой плотности попрежнем б дет преобладать, 2010 на е о долю
придется 64 %; широ ие возможности от роются для
полипропилена. В период с 2004 по 2006 . цены
на полипропилен были меренными, затем в соответствии с про нозом должны значительно величиться. Неплохие про нозы сделаны относительно
расширения использования полиэтилена высо ой
плотности на рын е па овочных материалов для
оптовой и розничной тор овли.
Потребление полипропиленовой плен и б дет
расти 2010 . на 3,2 % в од. Эт плен использ -
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ют лавным образом для па ов и м и, товаров
повседневно о спроса и прод тов. Использование
полиэфирных плено 2010 . б дет постепенно соращаться, в основном из-за со ращения производства фотоплен и и видеозв озаписывающей плени. Тем не менее, в па овочной отрасли планир ется величение потребления полиэфиров из-за хороших защитных свойств этих плено .
«Потребление плено ПВХ б дет величиваться
медленно из-за он ренции со стороны полиолефиновых плено », – про нозир ют авторы исследования.
IEA: МИР НУЖДАЕТСЯ
В РЕШИТЕЛЬНЫХ ШАГАХ,
НАПРАВЛЕННЫХ НА ПОВЫШЕНИЕ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
Авторы обзора инновационных техноло ий в области энер ети и Межд народно о а ентства по энерети е (International Energy Agency – IEA) выражают
веренность, что стойчивое б д щее с точ и зрения
поставо энер орес рсов б дет возможно толь о при
словии решительных действий, направленных на
разработ и внедрение полно о омпле са энер етичес их техноло ий, в лючая более эффе тивное
использование имеющихся источни ов энер орес рсов, лавливание и хранение СО2 (CCS) и использование возобновляемых источни ов энер ии, там де
это приемлемо. Выст пая по повод п бли ации до лада «Перспе тива энер етичес их техноло ий: сценарий и страте ия до 2050 .», исполнительный дире тор IEA С. Мэндил заявил, что «США обладает всеми выше помян тыми омпонентами стойчиво о и
надежно о энер етичес о о б д ще о».
В до ладе отмечается роль с ществ ющих техноло ий или техноло ий, находящихся на стадии
разработ и. «Мы считаем, что чистые и более эффе тивные техноло ии в области энер ети и позволят 2050 . сохранить объемы выбросов СО 2, связанных с производством эле троэнер ии, на сеодняшнем ровне и наполовин снизить про нозир емые темпы роста потребления а нефти, та и
эле троэнер ии», – отметил -н Мэндел.
Выбросы СО2. Наряд с очевидной необходимостью повышения эффе тивности использования энерорес рсов и э оло ии производства в целях обеспечения энер оснабжением в б д щем, в помян том
до ладе ар ментированно до азали необходимость
принятия решительных действий со стороны правительств стран, входящих в ор анизацию э ономичесо о сотр дничества и развития (Organization of
Economic Cooperation and Development – OECD), и не
входящих в нее, направленных на о раничение выбросов СО2 с дымовыми азами эле тростанций. Се вестрирование СО2 является лобальным приоритетом.
«Чем раньше б д т построены полномасштабные станов и CCS, тем ле че и дешевле б дет решена проблем выбросов парни овых азов», – отмечает -н
Мэндел.
Авторы а центир ют внимание на значительной
роли возобновляемых источни ов энер ии и атомной энер ети е с точ и зрения преодоления проблемы выбросов СО2. К 2050 . пол чение и использование энер ии из возобновляемых источни ов мо-
76
жет величиться в 4 раза при словии достаточных
поб дительных стим лов. Все большее внимание
деляется атомной энер ети е в странах, де она
социально приемлема.
В транспортном се торе использование биотоплив и более совершенных автомобилей поможет
снизить выбросы СО2 на 50 % по сравнению с современным ровнем. Бла одаря этом
2050 . мировое потребление нефти может со ратиться на 42
млн брл/с т. В до ладе описан сценарий, со ласно
отором р пный прорыв в области разработ и топливных элементов означал бы значительное снижение объемов выбросов СО2 с тенденцией дальнейшем снижению.
«Мы находимся в более х дшем положении, чем
самый плохой сценарий, – заявил -н Мэндел собравшимся репортерам. – Использование в ачестве
топлива ля – без лавливания и хранения СО2. Доля
использования ля в производстве эле троэнер ии
растет быстрее, чем мы предпола али. Мы, в IEA
очень любим оль. Кроме то о, мы пола аем, что
он может внести очень большой в лад в энер ети
и енерирование эле троэнер ии, но толь о при наличии CCS».
«Задача неотложна. Нам необходимо действовать
се одня для с оренно о внедрения самых эффе тивных из имеющихся энер осбере ающих технолоий, не жалеть средств на на чные исследования и
разработ и, строительство демонстрационных станово , направленных на снижение затрат на техноло ии производства эле троэнер ии из возобновляемых источни ов, атомн ю энер ети и CCS», – за лючил -н Мэндел.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ
УСПЕХА ПРОЕКТОВ
В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ
И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
В сентябре 2006 . в Сан Антонио (Техас) состоялась еже одная онференция прое тно- онстр торс их подрядчи ов. Этот период можно отметить р пными апиталовложениями в нефтеперерабатывающ ю промышленность и онфронтацией межд владельцами и подрядчи ами – прое тно- онстр торс ими омпаниями. Выст пивший на этой онференции с до ладом М. Алберс, президент ExxonMobil
Development Co., выделил пять важнейших моментов современно о бизнеса: дисциплин , надежность,
изобретательность, честность и последовательность.
Кроме то о, он предостере от недооцен и значения техноло ий. Запасы нефти и природно о аза
Земли обильны. Истощение этих запасов в обозримом б д щем не про нозир ется. По оцен ам -на
Алберса за всю историю добычи леводородов из
недр Земли извлечено толь о 40 % запасов нефти и
аза.
Точная и своевременная реализация прое тов
жизненно важна в настоящее время в словиях высо их на р зо и разброса рабочей силы. Поэтом
ре лирование затрат на р пные прое ты имеет
первостепенное значение. Поспешность перехода на
этап строительства является основной причиной
задерж и внедрения прое тов и повышения затрат.
Зало ом спеха в реализации прое тов считаются след ющие словия.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• Надежность лидерства.
• Концепт альный выбор. Новый прое т должен
иметь тверд ю онцепцию и инте рировать новые
идеи с испытанными техноло иями.
• Внедрение техноло ий, связанных с СПГ, СНГ и
СО2, переработ ой тяжелой нефти и повышения нефтеотдачи на промыслах.
• Точность планирования на этапе FEED для обле чения прое тирования и снижения затрат на строительство.
• Правильная страте ия при выборе подрядчи а,
оторая разрабатывается индивид ально для аждоо прое та. Для выполнения аждо о вида работ должны за лючаться онтра ты, в оторых о оворены
словия оплаты, например, поэтапно, с возвращением израсходованных средств или поэтапной оплатой
по мере выполнения прое та подрядчи ом. Владельцы должны оценивать сильные и слабые стороны подрядчи а во избежание онфли тной сит ации.
• Необходимость соблюдения « льт ры онтроля» при надлежащем исполнении своих обязанностей, вплоть до замены р оводителя прое та.
Компания ExxonMobil придерживается принципа
минимизации изменений в процессе разработ и и
реализации прое тов. Если подрядчи выбран, то
любые изменения мо т быть внесены в прое т тольо при со ласовании на ровне вице-президента
омпании. «Этот подход достаточно не добен для
р оводителя прое та, но арантир ет спех», – пола ает -н Алберс.
КРУПНЫЕ КАПИТАЛОВЛОЖЕНИЯ
В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ СЕКТОР
ЗАПАДНОЙ КАНАДЫ
По сообщениям Industrial Info Resources (IRR) в
2007 . на строительство новых объе тов в энер етичес ом се торе Западной Канады б дет израсходовано приблизительно 20,7 млрд долл. Капиталовложения б д т связаны с добычей, транспортом и
хранением нефти и аза, строительством НПЗ и неоторыми прое тами по разработ е бит минозных
песчани ов.
С ммарные апиталовложения б д т распределены на 60 прое тов, начало реализации оторых запланировано на период с января по де абрь 2007 .
С мма в 20,7 млрд долл. б дет разделена межд
шестью отраслями промышленности, связанными с
энер ети ой, в лючая прое ты по разработ е бит минозных песчани ов. Наиболее р пные апиталовложения (7,25 млрд долл.) б д т сделаны в традиционн ю переработ нефти, а та же обла ораживание бит мов.
Из общей с ммы в 20,7 млрд долл. 3,7 млрд долл.
были выделены на реализацию дв х прое тов по разработ е бит минозных песчани ов. Тридцать пять из
60 прое тов, реализация оторых намечена в 2007 .,
б д т прямо или освенно связаны с добычей, транспортиров ой, хранением и переработ ой бит мов из
бит минозных песчани ов в синтетичес ю нефть.
НОВОСТИ В ОБЛАСТИ ПЕРЕРАБОТКИ
УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
• Р оводство НПЗ в Билл Грихей, принадлежаще о омпании Valero, добилось наивысше о в истории ровня безопасности. НПЗ в Корп с Кристи
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
(Техас) стал первым заводом, енеральный подрядчи оторо о был достоен на рады OSHA (Управления по безопасности и охране здоровья на производстве).
Каждая из семи омпаний, выст пающих в роли
подрядчи ов при строительстве это о НПЗ, была
подвер н та а дит в соответствии с добровольной
про раммой защиты (Voluntary Protection Program –
VPP). Толь о 21 из 149 НПЗ США достоены звания
VPP Star Sites. По данным OSHA омпании, достоенные это о звания, имеют значительные преим щества. Травматизм на этих предприятиях и потеря
рабоче о времени по нетр доспособности обычно
меньше на 60–80 %, чем на др их предприятиях.
• В 2006 . промышленное производство нарастало самыми высо ими темпами, отмеченными за
последние 6 лет. По данным Национальной ассоциации производителей (National Association of
Manufacturers – NAM) интенсивный рост производительности в сочетании с раст щей напряженностью
на рын е рабочей силы, продолжает тенденцию повышения реальной заработной платы рабочих, инде сир емой с четом инфляции (www.nam.org).
Если общие омпенсации рабочим опережают
инфляцию, то из-за раст щих цен на энер орес рсы
с мма заработной платы величивается медленнее,
чем растет инфляция. В 2005 . цены на энер орес рсы возросли на 23 % вследствие повышения лобально о потребления, о раничения поставо вн три страны, стихийных бедствий и лобальной нестабильности. «Настало время для разработ и национальной энер етичес ой полити и с целью снижения затрат п тем величения добычи энер орес рсов вн три страны и их поставо », – пола ает лавный э ономист NAM -н Хитер.
• Вследствие беспрецедентно о щерба, причиненно о ра анами в 2005 ., силия промышленности в 2006 . были направлены на оцен областей
наибольше о щерба и восстановление а тивности
производственных операций до пред ра анно о
ровня. В 2006 . несмотря на ряд реализованных
прое тов, в ожидании ново о сезона ра анов все
же было предпринято недостаточно силий из-за
чрезмерной разбросанности рабочей силы и подрядчи ов.
Основные силия были направлены лавным образом на л чшение планирования на сл чай непредвиденных сит аций для обеспечения достаточных
поставо , материально-техничес о о снабжения,
д блирования омм ни аций и дост па аварийным
средствам енерирования энер ии.
• FIATECH стала инициатором новой про раммы
на раждения за передовые техноло ии. В рам ах
про раммы б д т рассматриваться и поощряться
инновационные решения в прое тировании и строительстве. Для пол чения информации о подаче заявлений об частии в номинации обратитесь на сайт:
www.filatech.org. Финалисты и победители б д т отмечены на еже одной онференции FIATECH, оторая состоится в Вашин тоне весной 2007 .
Перевел Г. Лип ин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. International Energy Agency figures.
2. Intergovernmental Panel on Climate Change recommendation.
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ
ПРИ ПРАВИЛЬНОМ
РЕГУЛИРОВАНИИ
СКОРОСТИ ПАРОВ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
АППАРАТАХ
П. Латор, CLIFFTENT Inc., Хьюстон, Техас
Применение принципов Clifftent для чета э спл атационных омпромиссов и рис ов с целью
с щественно о л чшения э ономичес ой эффе тивности
В 2006 . производство нефтяных топлив и нефтехимичес ой прод ции на НПЗ не довлетворяло раст щий спрос, что вызвало во всем мире
повышение цен на бензин, реа тивное топливо,
дизельное и отельное топливо. Раз мное ослабление о раничений на НПЗ является эффе тивным способом величения производства и прибыли.
К о раничениям на НПЗ обычно относят ма симальн ю с орость подачи сырья на станов и аталитичес о о ре ин а в псевдоожиженном слое (fluid
catalytic cracking – FCC), аталитичес о о риформин а (catalytic reforming – CR) для производства
бензина, идро ре ин а (hydrocracking – HCU), замедленно о о сования (delayed coking – DCU) для
производства реа тивно о и дизельно о топлив и
станов и АВТ для дистилляции нефти (crude distiller
– CDU). Но подач сырья на станов все да можно величить до ровней выше номинально о ма сим ма п тем снижения жест ости словий процессов и, следовательно, выхода и ачества ценных
прод тов, что приводит снижению прибыльности. Наряд с жест ими о раничениями с орости
подачи сырья с ществ ют э ономичес и обоснованные оптимальные с орости подачи сырья. Кривая
зависимости прибылей от с орости подачи сырья
имеет холмообразн ю или палаточн ю форм . Кроме то о, оптимальная с орость подачи сырья изменяется в зависимости от состава сырья, плотности или содержания серы, а та же от различий в
ценах на прод ты и сыр ю нефть. Реальные о раничения процесса определяются механичес ими,
термичес ими и химичес ими явлениями в специальных злах обор дования в рам ах всей технолоичес ой схемы НПЗ. Рабочие параметры станавливают в этих пределах для чета переходных режимов и рис ов, но определение их оптимальных
78
значений дости ается эмпиричес им п тем, причем
эти рез льтаты не бесспорны.
С орость паров. Мощность мно их аппаратов
на НПЗ о раничена или должна быть о раничена
с оростью паров в них. По мере величения с орости подачи сырья величивается прибыльность
до тех пор, по а не дости н та предельная с орость паров, за пределами оторой положение
рез о х дшается, что рез о снижает прибыльность
производства. Зависимость прибыльности от с орости паров в стоявшемся режиме выражена ассиметричной омпромиссной ривой с пи ом на
предельном значении и часто с р тыми обрывами в этой точ е. Инженеры-хими и имеют хорошие нелинейные эмпиричес ие модели для оцени финансовых вы од от приближения предельным значениям и наст пления момента рез о о падения прибыльности, но эти модели неточны и не
мо т дать аде ватн ю ачественн ю оцен финансовых последствий, о да предельные значения превышены. Установ а предельных и оптимальных значений для с орости паров может вызвать противоречивые оцен и и поэтом н ждается
в рассмотрении на ровне р оводства НПЗ.
Установ а аталитичес о о ре ин а в псевдоожиженном слое (FCC). Хорошо спрое тированные станов и FCC обычно бывают лимитированы с оростью паров в ре енераторе. Чрезмерно высо ая с орость приводит
нос атализатора, оторый не может быть возвращен через пылевозвратные стоя и ци лонов, а та же серьезным потерям атализатора, выбрасываемо о в атмосфер или прорыв О2, вызывающем вредоносный дожи . Хорошо спрое тированные станов и
FCC э спл атир ются при высо ой ратности цирляции атализатора и низ ом перепаде давления, равном 2–4 psi (1 psi = 6,89 Па), на золотни№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
овом лапане для ре енерирования атализатора. Если дается снизить SVDP, то падает давление на выходе из возд ход в и, величивая ее производительность, или повышается давление на
стороне всасывания омпрессора для жид о о
аза, причем и то, и др ое э ономичес и привлеательно. Если с орость псевдоожиженно о атализатора слиш ом высо а, то перепад давления
снижается до ровня ниже н ля и меняется направление пото а атализатора, что приводит порче
ценно о сырья.
Установ а АВТ. Установ и первичной переработ и нефти представляют собой дистилляционные олонны, содержащие восходящий пото паров, оторые подвер аются фра ционированию
нисходящими пото ами жид остей для разделения и очист и омпонентов. Если с орости паров
или жид ости слиш ом высо и, то начинается захлебывание олонны и разделение на фра ции быстро снижается. Производительность всех дистилляционных олонн лимитирована захлебыванием
при большом избыт е орошения и с орости паров. Все процессы имеют в своих схемах дистилляционные олонны. Ва мные станов и сл жат
для отбора ценно о азойля из остаточно о сырья.
Они лимитированы за рязнением т маном остаточно о сырья, о да с орость в нижней части олонны избыточна при низ ом давлении. Инженеры-хими и применяют за он Сто са (сила трения
на апель и преодолевает сил притяжения) для
про нозирования носа жид ости с восходящим
пото ом паров. Следовательно, с ществ ет омпромисс межд производительностью олонны и
захлебыванием, опять-та и зависящим от с орости паров в дистилляционной олонне.
Сепаратор для разделения фаз «пары-жидость». НПЗ насыщены аппаратами и тр бопроводной обвяз ой, содержащей смеси паров/жидостей, направляемых в сепараторы, снижающие
с орость и позволяющие отделять жид ость от
паров – жид ость оа лир ется и отбирается из
нижней части сепаратора, а пары выводятся через верх аппарата. Для насосов на послед ющих
ст пенях переработ и треб ется жид ость, не содержащая паров, во избежание авитации, то да
а пары, подаваемые на омпрессор, не должны
содержать жид ость во избежание повреждения
поршней или лопато . Каждый сепаратор имеет
предельн ю с орость паров для обеспечения нормальной сепарации. Избыточное содержание
жид ости в парах на выходе из сепаратора определяют по за он Сто са. Следовательно, с ществ ет омпромисс межд зависимостью прибыльности от производительности сепаратора и
е о повреждением при превышении с орости паров.
Реа торы. Большинство реа торов на НПЗ –
на станов ах аталитичес о о риформин а (CR)
и идро ре ин а (HCU) – аппараты с лимитированной с оростью реа ции в стационарных слоях атализатора. Установ и термичес о о ре ин а замедленно о о сования (DCU) лимитированы раз-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
мерами о совых барабанов. Степени онверсии
с пол чением целевых прод тов или далением
серы снижаются по мере снижения времени пребывания паров, т.е. вследствие избыточной с орости паров. Следовательно, с ществ ет омпромисс межд прибыльностью, производительностью, выходом целевых прод тов и с оростью паров в реа торах.
Печи. Большинство станово снабжены печами для подачи необходимо о тепла. Чрезмерный
на рев тр бопроводной обвяз и вследствие повышения с орости паров топлива может привести
разрыв тр б. Следовательно, с ществ ет омпромисс межд прибыльностью, зависящей от исправности печи, и с оростью подачи топлива.
Компрессоры. Большинство техноло ичес их
станово на НПЗ оснащено р пными омпрессорами. По мере повышения с орости подачи паров на входе в омпрессор повышается производительность, что приводит пере р з ам омпрессора, приводно о дви ателя или т рбины. Мно ие
станов и по производств олефинов лимитированы производительностью азовых омпрессоров.
Большинство станово FCC лимитированы производительностью омпрессоров для жирно о аза
или производительностью возд ход во , а станови HCU о раничиваются производительностью омпрессоров для рецир ляции Н2. Крио енные метаноот онные олонны на олефиновых и азоперерабатывающих станов ах в основном лимитированы производительностью рефрижераторных
омпрессоров. Та им образом, с ществ ет омпромисс межд прибыльностью и производительностью омпрессора, зависящей от с орости на
входе в омпрессор.
Абсорберы. За рязненный аз подают в нижнюю часть этих аппаратов, а жид ость, абсорбир ющая не оторые за рязняющие примеси, пост пает сверх . Одна о при высо ой с орости подачи абсорбента часть е о попадает в очищенные
пары, вызывая нежелательные последствия. По
за он Сто са определяют нос жид ости. Если
стриппин - олонна для отбора абсорбента имеет
о раниченн ю производительность, то в отработавшем абсорбенте сохраняются за рязняющие
примеси, снижается е о по лощающая способность, и сырье или очищенный аз приходится
сжи ать в фа еле.
Аминные абсорберы применяются на всех НПЗ
для даления H2S в процессах обессеривания. Абсорберы широ о применяются для отделения метана от рецир лир юще о водорода [1] в процессе идро ре ин а, метана от низ о алорийно о
природно о аза [2] и олефинов от ал анов [3].
Абсорберы СО2 необходимы для очист и синтезаза (СО+Н2) в процессе Фишера-Тропша. Система ре лирования с орости паров позволяет на
3 % величить среднюю производительность абсорбера СО2, что способств ет э ономии более
5 млн долл/ од. Следовательно, с ществ ет омпромисс межд производительностью абсорбера
и сжи анием в фа еле.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
CV/KPI. С орости паров являются важными переменными ре лирования (CVs) и основными поазателями э ономичес ой эффе тивности процессов нефтепереработ и (KPIs). Но они изменчивы и не поддаются непосредственном измерению.
Вспомним азовый за он из ш ольной химии, де
PV = nRT. Это означает, что объем паров или с орость V зависят от давления Р, температ ры Т и
моле лярной массы состава n (R – ниверсальная азовая онстанта). Следовательно, с орость
может держиваться на ровне, близ ом предельном , п тем ре лирования либо Р, либо Т при нере лир емых вариациях остальных дв х параметров. Давление и температ ра намно о ле че поддаются измерению и ре лир ют с орость. Если
известен состав, то с орость определяют по равнению V = nRT/P.
Изменение с орости. Пос оль с орость аза
изменяется при изменении n, Т и Р, и она тр дно
поддается непосредственном измерению, с ществ ет значительная неопределенность в фа тичес ой величине с орости, а та же по химичес им
расчетным моделям в определении начала аварийной сит ации. Эти неопределенности оличественно определяют на основе статистичес их данных
и опыта операторов.
Проблема ре лирования с орости паров.
Необходимо объяснить важные способы извлечения ма симальной прибыли из процессов на НПЗ:
тщательно ре лир йте с орость паров и поддерживайте ее среднее значение на ровне, близ ом
реальным пределам. Это оптимальный вариант.
Одна о становление пределов и доп с ов это иссство; ни о да до 1996 . не было жест их моделей с математичес ими вы лад ами, оторые позволили ли бы рис н ть становить эти предельные значения для достижения ма симальных приведенных чистых денежных пост плений [4]. Если
х дшение прибыльности в сл чае нар шения этих
значений оценивается а значительное, а от лонения незначительны, то заданные значения, естественно, близ и предельным. Во всех сл чаях,
о да фа тичес ие э ономичес ие ч вствительности и от лонения расходятся с предпола аемыми,
те щие заданные значения не оптимальны, а прибыль трачена. Это и есть основное правление
рис ом сбалансированности неопределенных рисов, с оторым люди стал иваются аждый день,
анало ично выбор с орости движения свое о автомобиля.
Анализ Clifftent [4–12] был оп бли ован автором
в 1996 . для определения финансовых вы од от
снижения от лонений CV с целью оличественной
оцен и выи рыша от л чшения динамичес их хара теристи системы правления процессами. Этот
анализ опирается на рив ю зависимости межд
статистичес им распределением и омпромиссом
с прибыльностью в стоявшемся режиме, инте рир ет их и выдает плавн ю ф н цию прибыльности
и верхнее значение, читывающее неопределенность от лонений. Этот анализ дает в р и промышленности, перерабатывающей леводородное сы80
рье (HPI), а та же всем остальным отраслям надежный способ измерения возможности пол чения добавленной стоимости от инвестиций в средства правления процессами и в информационные техноло ии (information technology – IT) для омпьютерно-инте рированно о производства (computerintegrated manufacturing – CIM) п тем превращения
CVs/KPIs в по азатель прибыльности. Этот анализ
та же является надежным средством в р ах HPI
для становленных о раничений в линейном прораммировании (linear program – LP) и операционных доп с ов, близ их предельным значениям с
помощью CV-параметров прибыльности. Эта особенность представляет больш ю ценность для HPI.
Принципы Clifftent след ет часто применять для определения с орости паров в важнейших процессах
нефтепереработ и. Ключевое значение это о анализа за лючается в точных э ономичес их расчетах и в правильности про нозирования рат осрочных от лонений.
Пример: ре лирование на р з и на абсорбер СО2. Для иллюстрации применения метода
Clifftent автор приводит прощенный пример о раничений производительности абсорбера СО2 на
НПЗ, перерабатывающем синтетичес ю нефть.
Это близ ая анало ия аминно о абсорбера H2S на
обычных НПЗ и предельных значений с орости
паров для все о техноло ичес о о обор дования.
Предположим, что в стоявшемся режиме ма симальная на р з а на абсорбер составляет 1,05
kkncm/с т СО2, по лощенно о орячим арбонатом
алия (расшифров а kkncm в нашей литерат ре отс тств ет; предположительно, ncm-нм3, kk – неизвестно – прим. ред.). Р оводством НПЗ становлено заданное значение 1,00, но типичное
среднее значение, дости н тое операторами, составляет толь о 0,95, стандартное от лонение
(standard deviation – sd) по ежечасным замерам
составляет о оло 0,006 kkncm/с т, что довольно
стойчиво, но sd по ежес точным/еженедельным
данным составляет о оло 0,06 kkncm/с т, что свидетельств ет о значительно большей изменчивости. Ул чшенные способы измерения, моделирования, ре лирования, правления рис ами информационных систем позволили снизить sd на одн
треть с 0,06 до 0,04 kkncm/с т. Следовательно, базовый вариант sd = 0,06 kkncm/с т, а л чшенный
вариант – sd = 0,04 kkncm/с т.
Ма симальная теоретичес ая на р з а СО 2 абсорбера на НПЗ, перерабатывающем синтетичесю нефть, составляет примерно 200 тыс. брл/с т
(1 брл. = 158,9 дм3). Доп стим, что прибыль на этом
НПЗ на единиц перерабатываемо о сырья составляет 3 долл/брл. В та ом сл чае ма симальная прибыль при н левом от лонении при 1,05 kkncm/с т
СО2 б дет равна 200 х 3 = 600 тыс. долл/с т.
Ф н ция прибыльности по метод Clifftent с ладывается из трех чисел: на лонов ривой ч вствительности по обе стороны предельно о значения
1,05 для абсорбера и любо о рез о о от лонения
от предельно о значения, свидетельств юще о об
х дшении.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По лощение СО2, kkncm/с т
По лощение СО2, kkncm/с т
Рис. 1. Исходное положение абсорбера: движение от 0,95
до 094
Рис. 2. Ул чшение ф н ций абсорбера: движение от 0,94 до
0,967
Для левой стороны на лона ривой прибыльности, близ ой предельном значению, мы величиваем подач сырой нефти на 0,1 % для величения
объема по лощенно о СО2 на 1,0 %. На лон ривой
прибыльности составляет 0,1 % х 3 долл/брл нефти
х 200 тыс. брл/(kkncm/с т) = 60 долл/kkncm СО2.
Правая сторона на лона ривой х дшения составляет 50 тыс. долл/kkncm.
Для р то о обрыва ривой предположим сл чай,
о да предельное значение 1,05 превышено; абсорбент ( арбонат алия) насыщен СО2, та а абсорбер работал в режиме, близ ом своем ма сим м .
Нормальный прорыв СО2 вызывает необходимость
сжи ания отходящих азов в фа еле. Оператор вын жден на 10 % снизить подач нефти с 200 тыс. до
180 тыс. брл/с т, а правило, на 16 ч. Дополнительные потери прибыльности возни ают потом , что оператор вын жден сжи ать в фа еле 15 % сырья, подавляемо о в абсорбере в течение 16 ч, что обходится в 20 долл/kncm. Та им образом, Clifftent = -20 тыс.
брл/с т х 3 долл/брл х 16/24 – 0,15 х 8 kkncm/с т х
х 20 долл/kncm = -40 – 16 =-56 тыс. долл/с т. Если
в лючить ривизн нелинейной модели, равн ю
100 тыс. долл/с т/ (kkncm/с т)2, то мы пол чим рез льтат – прибыль, выраженн ю в тыс. долл/с т.
Начнем с sd = 0,06 и средне о значения, равноо 0,950. Оптимальное найденное среднее значение составляет 0,940. Увеличение чистой прибыли, пол ченной вследствие оптимизации значений
и со ращения нар шений предельных значений составляет 272 долл/с т, несмотря на снижение
объема переработ и нефти. Исходное положение
по азано на рис. 1. Далее автор рассматривает
изменение прибыльности в зависимости от снижения стандартно о от лонения с sd = 0,06 до sd
= 0,04 и до sd = 0, а по азано на рис. 2. (прим.
перев.).
Важные наблюдения. Из вышеизложенно о
можно сделать нес оль о важных наблюдений. Чем
меньше от лючений от одной и той же средней
величины, тем выше прибыльность. Моделирование финансовых потерь вследствие нар шения
предельных значений важно для положительной
оцен и приближения предельном значению.
Если а ой-ниб дь входной параметр введен неправильно, то завод б дет э спл атироваться в
режиме ниже оптимально о, что означает потери
прибыли. Если дается смя чить потери вследствие
нар шения предельных значений и соответственно отре лировать заданные параметры, прибыль
величивается. Если ривые ч вствительности прибыли стремятся
оризонтали, то KPI (основные
по азатели э ономичес ой эффе тивности) менее
значимы, и прибыль величивается. Единственное,
что мо т сделать операторы, ре лир ющие процессы и IT, модифицировать положение и форм
CV/KPI распределения паров в зависимости от их
с орости. Они правляют рис ом п тем правильно о применения системы Clifftent для определения прибыльности. Графи и Clifftent являются измерителями прибыльности для аждо о CV/KPI.
Др ие последствия для правления процессами
на НПЗ оп бли ованы в литерат рных источни ах
[4, 5, 10, 11, 15].
Значимость. Clifftent снабжает нефтепереработчи ов, знающих свои процессы, дост пным
способом оцен и э ономичес их последствий
нар шения правильно становленных предельных
значений для определения раз мных пределов
и заданных целей. Современные модели и системы информационных техноло ий (IT) должны
обеспечивать лючевые финансовые ч вствительности, образ ющие Clifftent-ф н цию прибыли для аждо о отношения CV/KPI. Примеры, приведенные для мно их процессов переработ и
нефти, иллюстрир ют область применения принципов Clifftent (рис. 3, 4). Хотя не все CV/KPI омпромиссы или с орости паров та же ч вствительны, а в примере абсорбера СО 2 на НПЗ, перерабатывающем синтетичес ю нефть, мно ие из
этих принципов представляют собой важные источни и прибыли. Специфи ации на ачество
прод тов та же бла оприятств ют оптимизации
с помощью принципов Clifftent [4, 5, 7].
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
По лощение СО2, kkncm/с т
По лощение СО2, kkncm/с т
Рис. 3. Абсорбер на 50 % от исходно о положения по метод
Clifftent, движение от 0,95 до 0,96
Рис. 4. Абсорбер на 50 % от исходно о положения по метод
Clifftent, движение от 0,96 до 0,981
Снижение от лонений в с орости паров с помощью современных средств правления, моделирования и IT-систем дает прибыль в размере более 1 долл/брл перерабатываемой нефти для омпании с правильно поставленным CIM-бизнесом
[6, 8–15]. Clifftent позволяет величить прибыль
еще более чем на 1 долл/брл. Clifftent это ритерий оцен и прибыльности.
Если бы специалисты для принятия важных решений р оводствовались принципами Clifftent, их
ценность превзошла бы для человечества от рытие Эйнштейном общей теории относительности
и Е = МС2, потом что в этих принципах нет отрицательных сторон. Про ресс цивилизации достиается величением добавочной стоимости, о да
человечес ий интелле т направляется на снижение рис ов за счет правильной постанов и задач,
анализа, моделирования, про нозирования синтеза и исполнения.
3. Mehra, Yuv R., «Absorption Process for Recovering
Ethylene and Hydrogen from Refinery and Petrochemical
Plant Off-Gases», US Patent 5,546,764, August 20, 1996.
4. Latour, P. R., «Process control: CLIFFTENT shows it’s
more profitable than expected», Hydrocarbon Processing,
V75, n12, December 1996, pp. 75–80.
5. Latour, P. R., «CIMFUELS», bi-monthly contributing
editorial, FUEL Reformulation, September 1995-February
1998.
6. Latour, P. R., «Does the HPI do its CIM business right?»
HPInControl guest columnist, Hydrocarbon Processing,
V76, n7, July 1997, pp. 15–16 and «Optimize the $19billion CIMfuels profit split», V77, n6, June 1998,
pp. 17–18.
7. Latour, P. R., «CLIFFTENT: Determining Full Financial
Benefit from Improved Dynamic Performance», Paper C01,
Third International Conference on Foundations of
Computer-Aided process Operations, Snowbird, Utah, July
5–10, 1998. Proceedings published in AIChE Symposium
Series No. 320, V94, 1998, pp. 297–302.
8. Latour, P. R., «Decisions about risk reduction», letter to
editor, Hydrocarbon Processing, V80, n6, June 2001, p. 39.
9. Latour, P. R., «Quantifying financial values», HPInControl
guest columnist, Hydrocarbon Processing, V80, n7, July
2001, pp. 13–14.
10. Latour, P. R., «Why Invest in PROCESS CONTROL?»
CONTTROL, Vol. XV, n5, May 2002, pp. 41–46.
11. Latour, P. R., «Why tune control loops? Why make
control loops?» editorial, Hydrocarbon Processing, V81,
n9, Sept 2002, pp. 11–12.
12. McMahon, T. K., «CLIFFTENT for Process Optimization»,
CONTROL, V17, n12, Dec 2004, pp. 66.
13. Latour, P. R., «Role of RIS/APC for Manufacturing RFG/
LSD», National Petroleum Refiners Association 1994 Annual
Meeting, San Antonio, Texas, March 21, 1994.
14. Latour, P. R., «Mission: Plan to Use RIS/APC for
Manufacturing RFG/LSD», Fuel Reformulation, V4, n4, July/
August 1994, p.20.
15. Latour, P. R., «Demise and keys to the rise of process
control», Hydrocarbon Processing, V85, n3, March 2006,
pp. 71–80, and letters to editor, Process Control,
Hydrocarbon Processing, V85, n6, June 2006, p.42.
Перевел Г. Лип ин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Mehra, Yuv R. and Al-Abdulal, Ali H., «Hydrogen
Purification in Hydroprocessing», Saudi Aramco Journal of
Technology, Fall 2005, pp. 2–8 and Paper AM-05-31, NPRA
Annual Meeting, March 2005. See www.aet.com.
2. Mehra, Yuv R., «Guidelines Offered for Choosing
Cryogenics or Absorption for Gas Processing», Oil and Gas
Journal, March 1, 1999, V97, n99, p. 62.
82
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИКИ
В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ
В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ
Дж. Веттенранта и С. Смедс, Borealis Polymers Oy, Финляндия; К. Ули-Опас, М. Со рандес, В. Ванама и, К. Аалио и, С. Бер ман и М. Ойала, Neste Jacobs Oy, Финляндия
В рез льтате реализации это о прое та на станов е по производств этилена прибыль величилась на 12,5 млн долл/ од и апитальные затраты о пились за один месяц
Оптимизация динами и в реальном масштабе разделяют на товарные прод ты высо ой степени
времени о пается. Эти новые техноло ии позволя- чистоты в нес оль их мно ост пенчатых процессах.
ют предприятию быстро достичь спехов в э ономи- Установ а по пол чению этилена омпании Borealis
чес ой эффе тивности в реальном масштабе вре- Polymers Oy, с довольно типовой стр т рой (рис. 1)
мени. Компания Borealis Polymers Oy сообщает, что была построена в 1970 . и бла одаря непрерывной
еже одная прибыль на ее станов е по производ- модернизации и совершенствованию техноло ии в
ств этилена мощностью 300 тыс. т/ од составляет настоящее время вырабатывает 300 тыс. т/ од эти12,5 млн долл, при этом становлен новый ре орд лена. Свежее сырье в диапазоне от нафты до сжипроизводительности. Период о паемости прое та женно о нефтяно о аза (СНГ) и рецир лир ющее
составил один месяц.
сырье подаются в разные ре ин -печи с помощью
Оптимизацию техноло ичес их станово в зам - сложных олле торных систем, обладающих высон том онт ре пра ти овали еще с 1970-х одов с
ой иб остью в э спл атации. К рецир лир ющеразной степенью спеха. Оптимизация этиленовой м сырью относится этан, пропан, смеси С 4 с более
станов и, описанная в данной статье, может сл - тяжелыми жид ими рафинатами. Нормальный ци л
жить типичным примером [1]. Цель прое та, реалидаления о са – в среднем один раз в месяц. Удазованно о в 1980-х одах, за лючалась в повышении ление о са, материально-техничес ое снабжение и
прибыльности п тем преодоления техноло ичес их
олебание рыночной онъюн т ры вын дили внести
о раничений и повышения ачества прод тов.
с щественные изменения в алендарные рафи и и
Новая техноло ия оптимизации динами и в реаль- динами процесса. В 1980-х одах на станов е была
ном масштабе времени в зам н том онт ре (dynamic применена традиционная техноло ия оптимизации в
real-time optimization – DRTO) была разработана для реальном времени в зам н том онт ре (real-time
преодоления недостат ов, связанных с традицион- closed-loop optimization – RTO), но позднее эта техным подходом, о да модели процессов в
Кре ин - Фра ционир ющая КвенчПромывочная
С шильные
печи
олонна для
олонна
олонна
аппараты
становившемся режиме распространялись
отбора бензина
на все техноло ичес ие станов и.
В данной статье описаны рез льтаты
Вода
Сырье
применения DRTO на станов е по производств этилена в Порво (Финляндия) с
начала 2004 . Бла одаря повышению производительности станов и в рез льтате
Компрессоры
реализации прое та DRTO прибыль велидля подачи
Пар высо о о
сырья
Отработавший а сти
давления
чилась на 12,5 % в од при расчетной о Котельное Бензин
топливо
паемости затрат менее одно о месяца.
Компрессоры для
Водород для Пропаноот онная Б таноот онная
холод. станово
ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА
Установ а по производств этилена
представляет собой очень сложное техноло ичес ое предприятие, специализир ющееся на пол чении олефинов. Установ а
в принципе состоит из орячей и холодной
се ций, под репленных разветвленной инфрастр т рой для подачи энер осредств
и материально-техничес о о снабжения. В
орячей се ции пол чают смесь прод тов
с высо им содержанием олефинов из разно о сырья в 10 различных ре ин -печах,
а в холодной се ции прод тов ю смесь
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Водород
Метан
подпит и
олонна
Этан
Метаноот онная Этаноот онная
олонна
олонна
Конверторы
ацетилена
олонна
Фра ция С4
Пропан
Этилен
Отбор
этилена
Пропилен
Бензин
Отбор
пропилена
Рис. 1. Мощность станов и величена в четыре раза по сравнению с первоначальным прое том 1970 .
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ноло ия о азалась неспособной справиться с более
динамичным режимом э спл атации [2]. В 1997 .
была внедрена современная система про ностичесо о мно освязно о ре лирования (multivariable
predictive control – MPC), а в 1999 . были становлены системы ре лирования жест ости словий и онверсии [3].
ПРОЕКТ
ОПТИМИЗАЦИИ
Прое т оптимизации в реальном масштабе времени начался в 2003 . и стал основной частью прораммы повышения э ономичес ой эффе тивности
предприятия. На стадии ТЭО рассматривались предложения разных поставщи ов. Предпочтение было
отдано DRTO, обеспечивающей сам ю высо ю прибыльность, связанн ю с самыми низ ими инвестициями и быстрой о паемостью. По первоначальным
оцен ам прое т должен был давать дополнительн ю
прибыль в размере не менее 1,5 млн долл/ од с потенциальной возможностью величения в нес оль о
раз. Эта с ромная оцен а базировалась на оптимизации выхода целевых прод тов и наличии сырья,
обеспечивающих величение выхода пропилена на
3 % и этилена на 0,5 %. Исходный расчетный период
о паемости составлял 6 мес, а проценты на вложенный апитал превышали 200 %.
ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИИ DRTO
Техноло ия DRTO о азалась способной оптимизировать прибыльность станов и даже в переходном состоянии. DRTO инте рир ет в себе анало ичные свойства MPC и жест их моделей правления
процессами с нелинейной оптимизацией в динамичес их рам ах. Модели для применения в диапазоне динами и станов и позволяют ре лировать процессы в течение 10-часово о временно о оризонта
с разрешающей способностью в одн мин т .
Применение динамичес их моделей вместо традиционных моделей в стойчивом режиме дало нес оль о важных преим ществ:
• точно читывается естественная инерция, вызываемая разными замин ами в процессе, причем модели стабильно срабатывают даже во
время переходных ци лов;
• в аждом ци ле оптимизации в реальном масштабе времени модель, сравнивающая измерения, может быть немедленно реализована без
необходимости ожидания (ино да часами) становления стойчиво о режима;
• не треб ются ф н ции дополнительно о со ласования данных и ис лючаются иллюзорные
ошиб и, связанные с динами ой производства;
• средства выявления динамичес их проблем,
содержащиеся в DRTO, позволяют вязывать
задачи МРС с оптимизацией, делая их с бъе том оптимизации э ономи и вследствие выполнения ф н ций ре лирования;
• бла одаря чет ом форм лированию динамичес их проблем дается э спл атировать внешние ф н ции МРС и др ие рез льтаты и избе ать мно очисленных омпьютерных вычислений;
84
• оптимизация в реальном масштабе времени
была дости н та бла одаря эффе тивной оптимизации и распределению на р з и на вычислительн ю техни .
Общеизвестно, что решение проблем динамичесой оптимизации связано с очень высо о интенсивными вычислительными операциями при ис лючительной с дости матриц. Нелинейная оптимизация
DRTO обеспечивает высо ю эффе тивность при
одновременном решении проблем правления и оптимизации множества процессов и сетевых злов.
Опыт по азал, что модели о азались способными
адаптироваться реальным словиям процессов и
техноло ичес им о раничениям обор дования в
среднем за две мин ты, а в х дшем сл чае за четыре мин ты, а в переходном, та и в стоявшемся
режиме э спл атации.
Техноло ия DRTO о азалась точной и надежной.
Безопасность станов и была обеспечена бла одаря достижению тех же целей, оторые ранее достиались толь о при помощи МРС. Ни а их ошибо или
сбоев в э спл атации за два ода работы DRTO заре истрировано не было.
СТРАТЕГИЯ
ОПТИМИЗАЦИИ УСТАНОВКИ
Целевой ф н цией DRTO- станов и по производств этилена является валовая прибыль (до вычета
прямых затрат), отор ю в данной статье называют
прибылью за рат ость. Она, в с щности, состоит из
доходов от сбыта прод та, стоимости сырья, энеросредств и затрат на переработ сырья и доходов,
например, от затрат на даление о са и словных
штрафных сан ций.
DRTO, очевидно, не может ни выбирать сырье, ни
заменять избранное сырье, подаваемое в ре ин печь. Имеются операционные решения в рез льтате
дол овременно о анализа автономной оптимизации,
последовательно о даления и соображений материально-техничес о о снабжения, выполненно о операторами. Одна о DRTO немедленно распознает
динамичес ий эффе т от действий оператора, адаптир ется новым словиям и быстро производит
оптимизир ющее действие. Продолжительность процесса непосредственно зависит от словий э спл атации всех ре ин -печей, их влияния на прибыль
та же рассматривается в варианте изменения онстр ции печей и сырья. Это о азалось очень важным для оптимально о ре лирования за р з и печей на протяжении все о пробе а. Вполне естественно, что олебания цен на целевые прод ты о азывают не ативное влияние на оптимальный выбор
страте ии производства.
Ма симальная прибыль станов и по производств этилена обычно тесно связана со страте ией
ма симальной производительности, но она лимитирована о раничениями и з ими местами процесса.
С помощью DRTO было выявлено все о 212 з их
мест, что создает оперативное о но для оптимизации станов и. Типичными о раничениями являются: продолжительность э спл атации печей, мощность омпрессора для ре ин а аза (cracked gas
compressor – CGC), давление на выходе из CGC,
мощность омпрессора для хлада ента в се ции про№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DRTO
МРС
МРС
МРС
МРС
МРС
Анализаторы
DSC
Процесс производства этилена
Рис. 2. Абсолютное большинство ре лирово , выполняемых
DRTO, направлено на оптимизацию параметров MPC
пилена (C3RC), захлебывание этаноот онной олонны, объемы основных прод тов и т.д.
Кроме то о, DRTO имеет 12 переменных, оторые фа тичес и ре лир ются в заданных пределах
при оптимизации прибыли. Важнейшими из этих переменных являются ре ляторы ровня, связанные с
товарными запасами цир лир ющих пото ов. Эти
ре лир ющие параметры DRTO важны для ре лирования динами и станов и и для за рытия материальных балансов.
До реализации прое та DRTO на большинстве
техноло ичес их злов орячих и холодных се ций [3]
применялись МРС, оторые были первоначально
спрое тированы для поддержания оптимизатора и
параллельной совместной работы с ним (рис. 2).
На станов е по производств этилена DRTO манип лир ет 185 переменными. Абсолютное большинство ре лирово , выполняемых DRTO, направлено
на оптимизацию параметров МРС.
Для оптимизации динами и станов и по производств этилена очень важное значение имеет режим э спл атации ре ин -печей. Они определяют
весь омпонентный состав прод тов и о азывают
влияние на все послед ющие процессы в технолоичес ой цепоч е. Рассматривалось более 10 различных видов сырья по различным ценам на все 10
печей с разной еометрией.
Каждая ре ин -печь снабжена MPC, оторый
манип лир ет с оростью подачи сырья и пара, давлением и температ рой топливно о аза для аждоо прохода. В среднем печь имеет 14 переменных,
ре лир емых в системе DSC, оторая правляет в
среднем 84 о раничениями на аждой печи. С орость
подачи сырья, жест ость словий, леводороды,
давление на выходе из змееви а и состав сырья влияют на выход прод тов, на р з и продолжительность э спл атации печей.
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ
Все изменения в состоянии процессов отслеживаются в соответствии с моделью, оторая проверяет состояние и вычисляет необходимые параметры.
Модели процессов основаны на детальных принципиальных схемах, например, модель ре ин -печи
основана на модели азофазно о тр бчато о реа тора с молярным и термичес им расширителями,
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
непрерывно изменяющими словия в а сиальном
направлении тр б.
Кре ин -реа тор неизотермичен. Тепло для поддержания эндотермичес их реа ций и температ ры
жид ости передается в жид ость за счет топ и печи.
Дол овременные изменения в тепловом сопротивлении об словлены непрерывным на апливанием
о са вн три тр б, что влияет на температ р металла тр б, перепад давления в змееви е и температ рный профиль, следовательно, на состав прод та, выходяще о из реа тора. Число и название
омпонентов прод тов и сырья в модели подбирают произвольно. В частности, в данном прое те в
модель заложено 38 омпонентов прод тов и 35
омпонентов сырья. Кинети а реа ции и равновесные равнения обеспечиваются ре лир емыми параметрами в реальном масштабе времени.
Избранный термодинамичес ий па ет о азался
очень надежным и точным а с точ и зрения свойств
жид ости, та и с точ и зрения вычисления равновесно о состояния фаз пары-жид ость (V/L). В модели процесса разрешается омпле с нелинейных
дифференциальных равнений для обеспечения массы, энер ии и инетичес о о момента в реа торе.
Каждая модель процесса выдает, а правило, более 500 расчетных переменных, например, состав
пото а, выходяще о из реа тора, жест ость словий,
л бина онверсии, продолжительность пробе а,
в лад в прибыль, температ ра металла тр б, давление, толщина слоя о са и др ие. Модели взаимосвязаны с моделями др их процессов, в частности,
с пятист пенчатой CGC моделью. Рез льтаты определений жест ости словий и л бины онверсии
использ ются а в DRTO, та и в МРС ре лировании жест ости словий и онверсии для аждой печи.
Была создана специальная рецепт рная база данных с четом множества вариантов различных омбинаций печь-сырье. Вариант даления о са та же
имеет свою собственн ю рецепт р . Каждая модель
процесса автоматичес и адаптир ется тип сырья,
подобранно о для аждой печи.
Для азообразно о сырья печи снабжены азовыми хромато рафами в режиме он-лайн, та а состав аждо о сырья динамично изменяется. Следовательно, треб ется автоматичес ий плавный перенос режимов ре лирования ре ин а из различных
онверсий в жест ость словий и наоборот. Все печи
снабжены азовыми хромато рафами в режиме онлайн для анализа пяти омпонентов выходяще о пото а, оторые применяются для со ласования моделей реа торов ре ин а. Кроме то о, станов а имеет дост п отдельном про раммном обеспечению
для вычисления выходов, оторые надежно независимо оценивает все не анализированные омпоненты выходяще о пото а. Важность та о о со ласования модели объясняется тем, что в реальном масштабе времени неизвестны динамичес ие изменения
в составе жид о о сырья.
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА
Рез льтаты DRTO-прое та являются примером
значительных вы од, возни ающих от без пречно о
сотр дничества межд пользователем и поставщиом. Рез льтаты оворят сами за себя [4].
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Весь прое т оптимизации станов и был выполнен за 16 мес. Компания Borealis Polymers Oy придавала большое значение частию персонала в прое те. Наряд с фа тичес ой р ппой прое тирования была образована еще одна р ппа для из чения
онстр ции и планирования способов об чения персонала и ор анизации мероприятий по прием е-сдаче прое та. Важным принципом о азался предварительный отбор ф н ционально о применения. Фа тичес ое исполнение прое та началось с первоначально о одобрения и завершилось подписанием
приемочно о а та.
Календарный рафи исполнения прое та состоял из дв х этапов для извлечения ма симальной прибыли на самой ранней стадии.
Первый этап прое та за лючался в повышении
производительности
онц ноября 2003 . или через шесть месяцев после начала реализации прое та. Пос оль DRTO техноло ия способств ет с орению строительства, это о азалось дополнительным достоинством. Было найдено, что п тем сочетания «но -ха », персонала и оптимизированно о
чета о раничений DRTO смо ла повысить производительность настоль о, чтобы затраты на прое т о пились еще до завершения перво о этапа.
Второй этап с полной э ономичес ой оптимизацией был спланирован на онец июня 2004 . или
через 12 мес после начала реализации прое та. На
этой онечной стадии важно было найти оптимальные омпромиссы межд различными о раничениями, та а мно ие из них ч вствительны взаимодействию межд составами жид ости и словиями
процесса. Заметным прорывом стало становление
зависимости захлебывания этаноот онной олонны
от словий процесса, на отор ю DRTO оптимизация может повлиять в дополнение ло альным МРС
переменным. Следовательно, была повышена производительность деэтанизатора бла одаря точном
преодолению. Продолжительность э спл атации печей составляла 25–60 с т и, следовательно, требовалось мно о времени для провер и моделей с орости за о совывания для со ласования наблюдений. Короче оворя, не было необходимости изменять параметры за о совывания с начально о периода настрой и системы. Во время онечных приемочных испытаний та же было из чено влияние различных ценовых сценариев и в ито е было определено,
что рез льтаты вполне соответств ют целям оптимизации в реальном масштабе времени.
РЕЗУЛЬТАТЫ
DRTO для этиленовой станов и омпании Borealis
Polymers Oy в Порво находится в непрерывной э спл атации с начала 2004 . В 2005 . оэффициент
использования DRTO составил 99,7 %, а средний
оэффициент использования DRTO по всем независимым (оптимизированным) переменным составил
96,2 %. Положительным эффе том применения DRTO
является 100-процентная надежность рабочей системы на протяжении 2004–2005 . без а их-либо
изменений про раммно о обеспечения. Требовался
лишь мониторин приборов и анализаторов со стороны оператора с периодичес им техничес им обсл живанием аппарат ры.
86
Первоначальные э ономичес ие и ф н циональные цели, поставленные для прое та, были значительно превышены. Производство этилена в среднем величилось на 9,5 % (с 840 до 929 т/с т). Блаодаря соответств ющем величению обще о объема переработ и сырья значительно величился
объем производства пропилена и др их прод тов.
В 2004 . был становлен новый ре орд одово о
производства этилена, составляющий 327 тыс. т, что
превысило прежний ре орд (298 тыс. т) на 29 тыс. т
или на 10 %. Чистый э ономичес ий эффе т от внедрения DRTO в 2004 . составил 12,5 млн долл., лавным образом за счет величения производства и
раз мно о подбора сырья по разным ценам и с разными ре ин -хара теристи ами. Исходные оцен и
прибыли были превышены в нес оль о раз. Поэтом
расчетный период о паемости инвестиций составил менее одно о месяца. Гр ппа прое тировщи ов,
частв ющая в разработ е и внедрении DRTO, была
на раждена р оводством омпании за инновационный подход оптимизации производства этилена.
ПЕРСПЕКТИВА
Этиленовые станов и это сложные техноло ичесие предприятия и оптимизация их э спл атационных хара теристи с четом динами и производства
во мно ом остается областью неиспользованных
бла оприятных возможностей. DRTO о азалось способной честь динами производства и оптимизировать ее за одн -две мин ты, т.е. в реальном времени. Весь прое т был выполнен за 16 мес, причем
DRTO непрерывно и бесперебойно применяется с
начала 2004 . с э ономичес им эффе том 12,5 млн
долл/ од.
Пола ают, что этот пример вдохновит промышленность и владельцев нефтеперерабатывающих и
нефтехимичес их предприятий на более л бо ое
из чение возможностей, оторые от рываются подобными техноло иями оптимизации. DRTO в настоящее время применяется на трех др их объе тах:
на НПЗ, химичес ом заводе и еще одном нефтехимичес ом омпле се, что свидетельств ет об ниверсальности применения этой онцепции.
Перевел Г. Лип ин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nasi, M., et.al., «Experience with ethylene plant computer control»,
Hydrocarbon Processing, June 1983, p. 74.
2. Sourander, M., et. Al., «Control and optimization of Olefin-cracking
heaters», Hydrocarbon Processing, June 1984, p. 63.
3. Oksanen, O., et. Al., «Advanced control in petrochemical industry»,
Automaatio 1999, Processing of the Finnish Society of Automation,
14…16.9.1999, Helsinki, Finland (in Finnish).
4. Vettenranta, J., et. Al., «Multivariable realtime optimization of a
production plant profit», Automaatio 2005, Processing of the Finnish
Society of Automation, 6…8.9.2005, Helsinki, Finland (in Finnish).
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
РЕАКТОРА НА УСТАНОВКЕ
ГИДРОКРЕКИНГА
Б. Шепард, Invensys, Хьюстон, Техас
Предотвращение аварийных сит аций и выхода реа ций из-под онтроля
Ре ляторы температ ры в реа торе и оснащенные онтрольно-измерительной аппарат рой системы безопасности (safety instrumented system – SIS)
применяются в процессе идро ре ин а на мно их
НПЗ. Гидро ре ин это аталитичес ий процесс, в
отором ре ин ординарных С-С связей дополняется идрированием двойных С-С связей. В рез льтате ре ин а образ ются олефины для идрирования, то да а в рез льтате идрирования выделяется тепло, необходимое для реа ции ре ин а. Креин -реа ция эндотермична, а реа ция идрирования – э зотермична.
В реа ции идро ре ин а фа тичес и образ ется
избыточная теплота, потом что оличество тепла,
выделяемо о э зотермичес ими реа циями идрирования намно о больше оличества тепла, потребляемо о на эндотермичес ие реа ции ре ин а. Это
избыточное тепло приводит повышению температ ры в реа торе и с оряет реа ции. Введение холодно о водорода в реа тор со стационарным слоем атализатора для по лощения избыточной теплоты реа ции позволяет сдерживать повышение температ ры в реа торе (рис. 1).
Сырье в реа тор
Снабжение
венчводородом
Прод т,
выходящий
из реа тора
Рис. 1. Реа тор идро ре ин а и венч-системы
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Средняя температ ра в реа торе обычно находится в пределах 288–427 °С при давлении в реа торе в
пределах 84–140 с/см2. Цир ляция большо о оличества водорода с сырьем предотвращает чрезмерное за о совывание атализатора и позволяет
продолжительные ци лы без замены атализатора.
Тщательная под отов а сырья и даление ядов та же необходимы для величения сро а сл жбы атализатора.
ЦЕЛИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Впрыс холодно о водорода межд слоями атализатора в реа тор идро ре ин а ре лир ют для
достижения след ющих э спл атационных (технолоичес их) целей.
• Для оптимально о использования атализатора
температ р на входе в слой атализатора ре лир ют с целью достижения равной ей температ ры
на выходе слоя. Это позволяет э спл атировать реа тор при самой низ ой средней температ ре в слое
атализатора (average bed temperature – ABT):
- низ ая АВТ снижает степень деза тивации атализатора и повышает е о селе тивность;
- АВТ станавливают для достижения желаемой
селе тивности и л бины онверсии прод тов,
или в не оторых сл чаях для достижения желаемой продолжительности межре ионально о
ци ла.
• Все температ ры на входе в слой атализатора
ре лир ют с точностью ±1 °F от заданной величины.
Мно ие нефтепереработчи и пред сматривают
э спл атационный запас на сл чай аварии п тем:
• поддержания значительной на р з и на печь для
подо рева сырья с целью обеспечения надежно о онтроля температ ры на входе в реа тор
(температ р на выходе из печи);
• поддержания ре лир ющими лапанами подачи холодно о водорода в не полностью от рытом рабочем состоянии;
• обеспечения резервной подачи охлаждающе о
аза, составляющей 1/3 от нормально о ма сим ма с орости подачи венч-водорода (рез о
охлаждающе о водорода – прим. ред.) в реа тор;
Кроме то о, поставщи атализатора может предоставить метроло ичес ие данные, азывающие на
потенциальные словия выхода реа ций из-под онтроля, например:
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• о раничение средне о повышения а сиальных
температ р в слое, приблизительно 30 °F на аждый слой;
• о раничение ма симально о повышения а сиальных температ р в слое, приблизительно 50
°F на аждый слой (ма симальная температ ра
на выходе мин с минимальная температ ра на
входе);
• о раничение разброса радиальной температ ры, приблизительно 30 °F на аждый слой (ма симальная температ ра мин с минимальная при
том же ровне повышения температ ры в слое).
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
Равномерное смачивание плотно о слоя атализатора имеет ритичес и важное значение, потом
что распределение жид ости обычно не л чшается
по мере проте ания ее в нисходящие пото и. Для
реализации полно о использования атализатора
след ет сводить миним м плохое распределение
небольших непере рывающихся част ов смоченно о
атализатора и больших част ов несмоченно о атализатора. Плохое распределение жид ости в слое
атализатора приводит след ющем .
• Выход реа ции из-под онтроля.
• Потере продолжительности ци ла.
• О раничению возможности переработ и сырья
с низ им выделением тепла.
• Значительной потере в величении выходов целевых прод тов.
Несмотря на то, что НПЗ станавливают распределительные стройства над слоем атализатора, это
не прибавляет веренности в решении проблемы. К
счастью, о плохом распределении жид ости в слое
атализатора можно с дить по разбор радиальных
температ р, т.е. по разности измерения температ р
при том же ровне их повышения в слое атализатора в реа торе. Следовательно, необходимы приборы для измерения радиальных температ р. Все станов и идро ре ин а снабжены та ими приборами для измерения температ р на входе и выходе, в
частности, по 12 на входе и 12 на выходе аждо о
слоя. Ино да производят дополнительные измерения температ р на одном или дв х дополнительных
ровнях по высоте слоя. Для со ращения числа сопел на реа торе часто применяют техноло ию п човых термоэлементов. Геометрия реа торно о слоя
по азана на рис. 2.
А сиальное
положение
Верх слоя
Радиальное
положение
Гл бина
слоя
Низ слоя
Направление пото а
Рис. 2. Геометрия слоя атализатора в реа торе
88
Кроме то о, приборы для измерения температ р
размещены на входе и выходе тр бной обвяз и реа тора.
РАСЧЕТЫ
ТЕМПЕРАТУР
Ка правило, температ ра начала про она (startof-run – SOR) для свеже о атализатора составляет
550 °F, а температ ра онца про она (end-of-run –
EOR) равна 800 °F. Во время про она температ ра
повышается на 0,1–0,2 °F в с т и для омпенсации
потерь а тивности при поддержании жест ости словий реа ции. Динамичес ие словия идро ре ин а
обычно не позволяют прямое сравнение фа тичесих словий процесса со статичес ими данными в
целях си нализации тревожной сит ации. Поэтом
применяют расчетный параметр для определения
нормальной или превалир ющей рабочей температ ры в реальном масштабе времени. Параметр нормальной температ ры необходим для соблюдения
инстр ции по э спл атации атализатора, разработанной поставщи ом.
Один из способов определения нормальной температ ры основан на применении фильтра Батерворта (Butterworth filter) второ о поряд а с 30-мин тной
онстантой времени и частотностью измерений один
раз в мин т , что приблизительно соответств ет
средней температ ре за исте шие 60 мин. Этот метод особенно хорош при имитированных испытаниях в словиях от лонений температ ры в реа торе.
Дополнительная ло и а ре оменд ется для выбора
альтернативных значений температ ры при режиме
останов и и зап с а реа тора.
След ющие расчеты выполняются для аждо о
измерения температ ры в реа торе:
• нормальная рабочая температ ра (фильтр Батерворта);
• от лонение температ ры от нормы (фа тичесая – нормальная).
Реа торный слой. Типичные расчеты температ р в отдельных слоях атализатора в реа торе в лючают в себя:
• среднюю, минимальн ю и ма симальн ю температ р на входе аждо о слоя;
• среднюю, минимальн ю и ма симальн ю температ р на выходе аждо о слоя;
• разность средненных температ р для аждо о
слоя (средняя на выходе – средняя на входе);
• разность средних температ р для аждо о слоя
(средняя на выходе – средняя на входе);
• разность ма симальных температ р или повышение температ р в слое для аждо о слоя (самая высо ая температ ра на выходе – самая
низ ая температ ра на входе);
• разность радиальных температ р в слое (самая
высо ая температ ра – самая низ ая температ ра при постоянном ровне повышения температ р в слое).
Реа тор. Для аждо о реа тора обычно рассчитывают нес оль о переменных, азывающих на жест ость словий реа ции:
• с мм разностей температ р (считая на средненн ю или среднюю разность температ р для
аждо о слоя);
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
• средневзвешенн ю температ р слоя (weighted
average bed temperature – WABT), считая весовое распределение межд слоями;
Провер а состояния. Каждое измерение температ ры должно быть подтверждено перед в лючением в любые расчеты. Провер и, а правило, сводятся след ющем :
• если си нал измерения отмечен а плохой,
вышедший из строя или ошибочный, то величина обозначается словом BAD (плохо – прим.
ред.) и страняется причина сбоя;
• если отмечено внезапное значительное изменение температ ры, например, на 100 °F в сенд , что свидетельств ет о проблеме, связанной с ТС (температ рным оэффициентом), или
от азом разом н то о онт ра, то измеренная
величина обозначается словом BAD и страняется причина сбоя;
• ошибочные станов и со стороны оператора,
внесенные вр чн ю, отмечаются а BAD и измерение считается недействительным;
• все температ рные измерения, пол чившие отмет BAD, ис лючаются из всех расчетов.
Использование возможности подаваемой вр чн ю
оманды для проведения недействительно о температ рно о си нала в нормальное состояние придает
дополнительн ю надежность для расчетов и орре тир ющих действий.
СТРАТЕГИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОНТРОЛЯ
Страте ия онтроля для правления температ рой
в реа торе имеет след ющ ю трехъяр сн ю стр т р .
• DSC-ре лир ющие правляющие стройства
для реа торных слоев:
- онтроль температ ры в слое;
- онтроль пото а венч-водорода;
- онтроль чрезмерно высо ой разности температ р в слое.
• Мно освязный про ностичес ий онтроль температ р на выходе из слоя и температ рно о профиля реа тора.
• SIS для инициирования действий в аварийной
сит ации:
- аварийный венч-слой;
- аварийный сброс давления.
Страте ия безопасности анало ична «снятию слоев л овицы», де аждый слой снижает вероятность
выхода реа ции из-под онтроля или смя чает последствия в сл чае от аза нар жных слоев. Внешний
слой содержит цели правления, силенные про рессивным средством правления, и, если е о далить,
то обнажаются ре лир ющие онтрольные стройства; если оно та же от азывает, то SIS остается
оренной аварийной системой для защиты от словий э споненциально о зат хания.
Ре лир ющий онтроль. Несмотря на то, что
страте ия непосредственно о поддержания заданной температ ры на выходе из слоя может быть реализована с помощью КИП и автоматичес и, опыт
по азывает, что тр дно обеспечить стабильный онтроль:
• «мертвое время» в слое делает онтроль температ ры на выходе из то о или ино о слоя ч в-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
ствительным возм щениям, приведшим отлонениям температ ры в слое;
• ряды температ рных отроллеров, становленных по периметр реа тора, взаимодейств ют;
• поддержание стабильности по мере старения
атализатора н ждается в постоянном поддержании настроечных оэффициентов;
• в зависимости от серьезности выхода из-под
онтроля температ ра может выст пать в роли
инте рир ющей переменной, имеющей с щественно различные настроечные требования.
Поэтом типичная страте ия поддержания заданной температ ры на входе в слой реализ ется посредством ре лирования впрыс а венч-водорода
непосредственно в онтролир емый слой атализатора.
Контроль температ ры в слое. Страте ия релир юще о онтроля для аждо о слоя предполаает манип лирование пото ом охлаждающе о водорода в ас аде температ р: пото на основе температ ры на входе в слой. Но а ой способ измерения температ ры избрать для онтроля, о да выбор та вели ?
Гиб ая страте ия позволяет оператор вр чн ю
выбрать температ рный параметр, опираясь на инстр ции, разработанные прое тно- онстр торс им
правлением.
Потенциальными переменными являются:
• дельная температ ра на входе в слой;
• расчетная средняя температ ра на входе в слой;
• расчетная температ ра на входе в середин
слоя.
Контроль венч-пото а. Опыт по азывает, что
онтроль пото а венч-водорода необходим для поддержания температ ры на входе в слой в пределах
±1 °F от заданно о значения без чрезмерной настройи. Ре лирование пото а снижает часы возм щений
в температ ре на входе в слой, связанных с идравличес им балансом системы подачи водорода.
Устройства для измерения пото а должны обладать та ими же ф н циями, а ими обладает ре лир ющий лапан. Оно должно читывать различие
в потреблении водорода межд состоянием аталиУ леводородный пото
Квенчводород
Ре лятор
расхода
Верх
Верх
TDC-датчи
Низ
Рис. 3. Типичная схема ре лирования температ ры слоя в реа торе
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
затора в SOR и EOR и одновременно должно иметь
резервн ю мощность для действий в аварийной сит ации.
Ре лир ющий лапан. Прое тировщи и часто
выст пают против применения ре лир ющих лапанов для системы подачи охлаждающе о венч-водорода (рис. 3). С одной стороны, ис лючение отсечных и переп с ных лапанов о раничивает потенциальные точ и теч и для водорода высо о о давления бла одаря меньшению числа фланцев. С др ой стороны, ре лир ющие лапаны мо т быть самыми слабыми звеньями в системе безопасности.
Если становлен переточный лапан, то положение
лапана должно стро о фи сироваться и проверяться зондированием. Дополнительная веренность
может быть пол чена п тем динамичес о о мониторин а и сравнения ф н ций лапана с хара теристиами, выданными производителем.
Про рессивное правление процессом. Для
оператора п льта правления попыт а оптимизировать э спл атационный реа тор п тем поддержания равных температ р на выходе из слоя и жест ости словий реа ции является постоянным вызовом.
Достижение этой цели – с чное и тр доем ое занятие, потом что треб ется постоянная модифи ация
заданных значений с четом интера тивно о хара тера температ рных онтроллеров, связанных в последовательн ю онфи рацию процессом. Насыщение онтроллеров подачи венч-водорода может
вызвать постоянное беспо ойство оператора. Задача эта выполнима, если бы это было единственной задачей, отор ю должен выполнить оператор
п льта правления, но ем приходится одновременно выполнять нес оль о сложных задач.
Кроме то о, операторы обычно выполняют большинство своих обычных онтрольных ф н ций в начале смены для провер и состояния станов и на
данный момент. Мно ие из онтрольных действий,
выполняемых операторами, о азываются непоследовательными межд сменами из-за быстрой передачи смены, возм щений в процессе и различий в
мениях и навы ах операторов.
Владельцы НПЗ стремятся оптимизации температ р в реа торе и профилей в слоях атализаторов, применяя про рессивные средства правления процессами (advanced process control – APC),
внедряя мно освязн ю про ностичес ю техноло ию
правления. Это превосходный инстр мент, позволяющий странять возм щения, и станавливать
единые инстр ции и задачи для операторов всех
смен.
Ко да применение АРС о раничено ре лированием температ ры в реа торе идро ре ин а, на АРС
возла аются та ие ф н ции а поддержание:
• заданной средневзвешенной температ ры в
слое атализатора;
• одина овой температ ры на выходе из слоя;
• положения лапана для подачи венч-водорода
в заданных пределах;
• минимально о положения лапана для подачи
топливно о аза в печь для подо рева сырья, а
та же держание ма симально о повышения
температ ры в слое на ровне ниже предельной величины.
90
Эти цели дости аются п тем ре лирования заданных значений след ющих переменных:
• температ ры на выходе из печи для подо рева
сырья;
• станов и онтроллера температ ры на входе в
слой.
АРС страняет возм щения, возни ающие вследствие изменений в след ющих параметрах:
• с орости подачи сырья;
• с орости рецир ляции сырья, если применимо;
• составе сырья, если применимо.
Во избежание ошибо след ет обращать внимание на АРС в онфи рации с системой передачи
сообщений, тревожной си нализации для добства
оператора. Кроме то о, об чение и тесное сотр дничество межд оператором, деж рным инженером
по правлению процессом необходимы для обеспечения высо ой степени веренности и надежности
э спл атации системы АРС, а та же для величения
сро а ее сл жбы.
Ре лир ющие стройства для защиты реа тора. Потенциальн ю опасность выхода реа ции идро ре ин а из-под онтроля и норировать нельзя. В
действительности, А т о техни е безопасности и ииене тр да (occupational safety and health act – OSHA)
Управления безопасности процессов (process safety
management – PSM), про рамма правления рис ом
(risk management program – RMP) А енства по охране о р жающей среды (environmental protection
Agency – EPA) США пред сматривают анализ опасности (process hazard analysis – РНА), таящейся в
процессах для определения мер, необходимых для
защиты рабочих, общества и о р жающей среды. Эти
требования изложены в стандарте ANSI/ISA S84.01.
Этот стандарт треб ет от омпаний обеспечения
инте рированно о ровня безопасности (safety
integrity level – SIL) для всех областей применения
SIS (инте рированной системы безопасности). SIL
определяет ровень, необходимый для достижения
целей пользователя по обеспечению безопасности
процесса. Постанов а целей для SIL это решение,
треб ющее расширения РНА. Это решение должно
быть основано на степени рис а, связанно о с процессом, до приемлемо о ровня.
Мно ие химичес ие и нефтехимичес ие предприятия имеют ачественное представление о SIL,
оторое выражается в оцен е последствий от аза
SIL-материальном щербе, вечьях, воздействий на
общественность, а по азано в таблице.
Качественные аспе ты SIL
Кате ория SIL
4
3
2
1
Обобщенные по азатели
Катастрофичес ое воздействие на общество
Воздействие на наемный персонал и общество
Защита важнейшей собственности
и предприятия
Возможные телесные травмы персонала
Защита менее значимых
собственности и прод ции
Принятие SIL это орпоративное решение, основанное на правлении рис ом и философии доп стимости рис ов. Передовая пра ти а вдохновляет
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
омпании на стойчивое применение SIS межд анало ичными техноло ичес ими станов ами на принадлежащих им НПЗ.
Автор пола ает, что реа тор на станов е идроре ин а относится
ате ории SIL3.
Надежность или э спл атационная отовность
имеют та ое же значение, а безопасность при прое тировании ритичес и важных систем ре лирования или систем аварийно о вы лючения (emergency
shutdown – ESD). Надежность означает, что система
может оставаться в строю, выдерживая один или
более сбоев, сохраняя способность безопасно о отлючения станов и до тех пор, по а не выявлены и
странены неполад и.
Хорошо спрое тированные инстр ментальные
системы, применяемые для обеспечения безопасности или ритичес о о правления, стремятся сбалансированности безопасности и надежности с помощью соответств ющих самодиа ностир ющих датчи ов на рабочих местах, ло ичес их решающих стройств и исполнительных элементов. Количественная оцен а рис ов и надежности та ими методами,
а безот азный анализ, на лядно по азывает, а
недостаточность избыточности основных элементов
системы приводит том , что большинство целей
по ровням безопасности и надежности не дости аются. Целостность системы обеспечивается после
определения правильной периодичности тестирования системы, что дости ается эмпиричес им п тем.
Цели Hazop (про рамма, направленная на
снижение опасности процессов). Hazop для реа тора идро ре ин а предпола ает след ющие действия.
• Защита атализатора п тем от лючения реа тора за ис лючением цир ляции и а тивации аварийно о венч-слоя в сл чае превышения любых дв х
по азателей температ ры с ществ ющих расчетных
нормативных значений на 25 °F (~14 °С).
• Защита атализатора и недоп щение выхода
реа ции из-под онтроля п тем от лючения реа тора и сброса давления, о да любое из дв х измеренных по азаний температ ры превышает с ществ ющие нормативные расчетные значения на
50 °F (~29 °С).
• Защита от взрывоопасно о выхода реа ции изпод онтроля п тем от лючения реа тора и сброса
давления, если температ ра на выходе из реа тора
превышает значение 800 °F (427 °С).
Hazop пред сматривает след ющие аварийные
меры.
• Аварийный венч-слой – частичное от лючение
станов и и а тивация аварийно о венч-слоя.
• Аварийный сброс давления – полное от лючение станов и и сброс давления со с оростью 300
ф нт/дюйм2 в мин т .
Аварийный венч-слой. При аварийной а тивации системы рез о о охлаждения венч-слоя совершаются след ющие действия.
• От лючение печи для ондиционирования атализатора.
• Пере рытие лапана для подачи сырья в реа тор.
• От рытие лапана подачи аварийно о венчводорода на верхней части реа тора.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
• Подача тревожно о си нала оператор для величения с орости оборотов рецир лир юще о омпрессора.
Систем аварийной подачи венч-водорода а тивизир ют, о да два по азания температ ры в реа торе превышают их нормальные рабочие значения
на 25 °F. Для л чшения надежности и снижения вредно о воздействия можно использовать специфичесий отрезо времени с четом предельно о от лонения. Например, интервал начинается, о да первое по азание температ ры превышает предельн ю
величин и продолжается еще 10 мин после возвращения перво о по азания норме, если не произошло от лючение реа тора.
Аварийный сброс давления. При а тивации
системы аварийно о сброса давления совершаются
след ющие действия.
• Автоматичес ий сброс давления на станов е со
с оростью 300 ф нт/дюйм2 в мин т (1 ф нт/дюйм2 =
= 6,89 Па).
• От лючение рецир ляционно о омпрессора.
• За рытие венч- лапанов реа тора и аварийных
лапанов для подачи венч-водорода.
• Вы лючение печи для ондиционирования.
• За рытие лапанов, ре лир ющих подач сырья в реа тор.
• За рытие сливных лапанов для водорода.
Систем аварийно о сброса давления а тивизир ют, о да:
• два по азателя температ ры в реа торе превышают их нормальные рабочие значения на 50 °F;
• два из трех по азаний температ ры в тр бопроводной обвяз е на выходе из реа тора превышают 800 °F.
DSC тревожная си нализация. Пото тревожных си налов, оторый может произойти при любой
переходной сит ации или в сл чае а о о-либо сбоя,
является серьезной проблемой, та а этот пото
информации может пере р зить оператора п льта
правления, поэтом с ществ ет опасность, что ритичес и важный тревожный си нал о состоянии процесса может о азаться незамеченным.
Про раммы правления тревожной си нализацией DSC снабжают операторов системой си нализации, снижающей пото и тревожной информации,
отсеивающие лишние си налы и позволяющие оператор своевременно реа ировать. Критериями
оцен и эффе тивности этой про раммы являются:
• среднее число тревожных си налов в час;
• ма симальное число тревожных си налов в час
за последние 24 ч;
• тревожные си налы, связанные с не стойчивостью режимов;
• тратившие значение тревожные си налы за
с т и;
• д блир ющиеся тревожные си налы за с т и;
• приоритетное распределение приема тревожных си налов за смен ;
• время подтверждения си налов в зависимости
от их приоритетности.
Новейшие разработ и в области аварийной си нализации фо сир ются на снабжении операторов
средствами быстро о слежения за развитием сит ации и быстро о реа ирования с применением DSC
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
(распределенной вычислительной системы). На стадии исследования находятся методы дальнейше о
со ращения объемов «лавин» тревожных си налов.
Си нализация температ ры слоя атализатора в реа торе. На НПЗ обычно применяют си нализацию температ ры в реа торе в режимах: high (высо ая) и high-high (высо ая-высо ая) и с орости изменений. Например,
• расхождение радиальной температ ры слоя:
hi = 30 °F, hi-hi = 40 °F;
• расхождение а сиальной температ ры слоя
(ма сим м на выходе – миним м на входе):
hi = 50 °F, hi-hi = 60 °F;
• от лонение температ ры слоя выше нормально о значения: hi = 5 °F, hi-hi = 15 °F; hihihi = 25 °F
(аварийный венч); hihihihi = 50 °F (аварийный
сброс давления);
• все температ ры в реа торе: hi = 700 °F (371 °С);
hi-hi = 800 °F (427 °С) – автоматичес ий сброс
давления.
Необходимо соблюдать осторожность, та а
мно о высо оприоритетных тревожных си налов может привести бла од шию и возможной эс алации
аварийной сит ации. Компании рационализир ют
приоритетность тревожной си нализации с четом
тяжести возможных последствий и времени, имеюще ося оператора для принятия мер по смя чению
последствий потенциальной аварии. Передовой опыт
динамично о распределения приоритетности тревожных си налов (вместо распределения на основе
данных о онфи рации) за лючается в след ющем:
• 4–8 % всех си налов имеют высо ю приоритетность;
• 15–25 % всех си налов имеют среднюю приоритетность;
• 70–80 % всех си налов имеют низ ю приоритетность.
Кроме то о, ма симальные температ ры на входе, выходе и дельта мо т воспроизводиться на э ране и передаваться на онтрольный дисплей для
обле чения на р з и на оператора. Ино да эти тревожные си налы р ппир ются в один общий си нал
неполадо , оторый направляется на сводный сайт
для ре истрации си налов.
Пределы рабоче о режима рецир ляционноо омпрессора. На р з а рецир ляционно о омпрессора обычно отслеживается, и тревожный си нал енерир ется, о да производительность омпрессора, рецир лир юще о венч-водород, падает
ниже 30 %. Мониторин ос ществляется след ющим
образом.
• DSC (распределенная вычислительная система)
вычисляет производительность цир ляционно о
омпрессора для подачи избыточно о пото а венчводорода по с ществ ющим данным (давлению на
стороне всасывания на выходе).
• По ривой производительности омпрессора
DSC вычисляют запас рабоче о режима омпрессора, подающе о венч-водород, если омпрессор работает на ма симальной с орости.
• Если резервная мощность по подаче венч-водорода ниже 30 % от с ществ юще о расхода венчводорода, то DSC енерир ет си нал трево и для
оператора с целью снижения с орости подачи сы92
рья и со ращения потребления венч-водорода до
ровня, оторый может быть довлетворен 30-процентной избыточной производительностью омпрессора.
• 30-процентный резерв мощности омпрессора,
рецир лир юще о венч-водород, восстанавливается, если оператор в состоянии снизить на р з и
с орость омпрессора до величины, обеспечивающей этот 30-процентный резерв мощности, если с орость омпрессора затем величивается до ма сим ма.
Перевел Г. Лип ин
ПРИЛОЖЕНИЕ
СТАВКИ СЛИШКОМ ВЫСОКИ
В онце 1990-х одов на одном из НПЗ в Калифорнии возни р пный пожар на станов е идроре ин а из-за от лонения температ ры и атастрофичес о о выхода из строя олена тр бопроводной
обвяз и на выходе из реа тора. Один рабочий по иб
и 44 пол чили вечья. Жителям, проживающим по
соседств с НПЗ, предложили йти в рытия. По азания температ ры на приборах в операторс ой были
ненадежны, и операторы были вын ждены снимать
по азания температ ры с панели дистанционно о
правления, что помешало им своевременно отреаировать на опасное рез ое от лонение температ ры. Ранее операторы стал ивались с проблемами
от лонения температ ры в реа торах, и им давалось приводить температ р в норм без от лючения станов и или вредных последствий. Несмотря
на то, что владельцы это о НПЗ и ранее имели неприятный опыт из-за сбоев в др их процессах, рои не были извлечены и не были внедрены в повседневн ю пра ти э спл атации завода.
Этот пример на лядно демонстрир ет, что ход
реа ции из-под онтроля в процессе идро ре ин а
таит в себе больш ю опасность. Поэтом необходимы меры защиты для ис лючения подобных инцидентов.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УСКОРЕННОЕ
ТЕСТИРОВАНИЕ
И МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК
Г. Ка тцман, Tesoro, Мэндэн, Северная Да ота; Б. Корнинс и, Advanced Industrial Modelling Inc., Санта
Барбара, Калифорния; М. Бра н, Matricon, пров. Альберта, Канада
Одновременное тестирование разом н то о и зам н тых онт ров с помощью автоматичес о о
тестера
На нефтеперерабатывающем заводе омпании
Tesoro в Мэндэне на станов е переработ и сырой
нефти (crude unit – CDU) использ ется при ладная
про рамма мно освязно о преждающе о правления (multivariable predictive control – МРС). Это приладная про рамма, предназначенная для использования в составе оммерчес о о па ета приложения для моделирования и правления, была первоначально введена в действие в 2001 . и работала
до тех пор, по а изменения техноло ии в се ции
пере он и не привели том , что значительно изменились исходные про нозир ющие модели. Это
заставило от лючить большинство ре ляторов МРС
на щите правления оператора. Сочетание плохих
моделей ре лятора и значительных проблем при
работе станов и привело в ито е том , что система МРС стала использоваться очень мало и о раниченно, поэтом пределы ре лирования станови меньшились.
Недавно омпания Tesoro решила реа тивировать приложение за счет проведения повторно о тестирования и моделирования техноло ичес о о процесса. Одна о, пос оль бло ре лирования на
CDU был довольно больших размеров, поэтом выполнение стандартных этапов е о тестирования требовало больших затрат времени и средств. Это
обычная сит ация на большинстве нефтеперерабатывающих заводов и она влияет на э спл атационн ю надежность мно их МРС-приложений, особенно, если местные специалисты по правлению имеют о раниченные рес рсы. Компания Tesoro должна была использовать др ой подход для эффе тивной ре енерации моделей и ввода их снова в
действие и в то же время, чтобы при этом была арантия возможности использования этой методоло ии на новом ровне и чтобы она о азала поддерж б д щим МРС-приложениям. Было сложно
найти равновесие межд правлением рабочей нар з ой, связанной с поддерж ой и сопровождением системы МРС, и обеспечением стойчивых оптимальных рабочих хара теристи МРС-ре ляторов.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Таблица 1. Стр т ра ре лятора бло а CDU
По азатель
ЧислоMV(ре лированиепонес оль им
переменным)
ЧислоDV(зависимаяпеременная)
ЧислоCV(ре лир емаяпеременная)
Приближенныемодели
МРС-приложение
дляатмосферной
для
на ревателя ре тифи ационной
сыройнефти
олонны
7
14
2
23
50
6
29
250
Описание станов и/ре лятора. На CDU на
заводе омпании Tesoro в Мэндэне перерабатывается ле ая нефть, содержащая парафин и пост пающая из Северной Да оты, в нафт , топливо для
реа тивных дви ателей, азойль и маз т. Задачей
системы правления станов и является обеспечение треб емых рабочих параметров станов и, в лючая пото и прод тов в соответствии со специфи ациями и э ономии энер ии, о да это возможно.
Пос оль техноло ичес ая станов а фа тичес и
делится на две части – на ревательн ю печь для подо рева сырой нефти и ре тифи ационн ю олонн
– поэтом система мно освязно о правления та же
делится на две части – на подсистем правления
печи, в лючающ ю ре лятор печи, и подсистем
правления ре тифи ационной олоны со своим релятором. Каждый отдельный ре лятор может эффе тивно правляться отдельным приложением мноосвязно о правления. Приближенная стр т ра
ре лятора по азана в табл. 1.
Тестирование станов и. Компания Tesoro
выбрала отовый оммерчес ий па ет про рамм
для автоматичес о о тестирования станов и и использовала е о проведение на новой серии тестов
станов и, а та же для разработ и моделей ре ляторов. Про рамма автоматичес о о тестирования станов и позволяла проводить одновременно тестирование а зам н тых, та и разом н тых
онт ров ре лирования [1]. Ф н ция тестирования разом н тых онт ров подобна той, оторая использ ется в традиционном подходе, за ис люче93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нием то о, что все MV-переменные обрабатываются одновременно в виде серии не оррелированных ст пенчатых изменений. Эти изменения обычно меньшей продолжительности и они похожи на
серии псевдопроизвольных двоичных си налов
(pseudo-random binary signals – PRBS). Хотя этот
способ тестирования толь о теперь стал хорошо
известен и стал широ о использоваться в отрасли, тем не менее, соответств ющие про раммные
средства же нес оль о лет продаются свободно
и разработанная на их основе методи а полностью одобрена и использ ется в ачестве стандартной методи и тестирования систем МРС в нес ольих самых р пных мировых нефтеперерабатывающих омпаниях.
Реальный прорыв в области применения автоматизированно о тестирования систем МРС связан с внедрением тестирования зам н тых онт ров ре лирования и идентифи ации моделей. В
том методе енерир ются двоичные си налы, подобные си налам типа PRBS, оторые добавляются си налам MV зам н то о онт ра ре лирования, енерир емым МРС-ре лятором. Фа тичеси этот си нал возб ждающе о типа вводит небольшие возм щения в MV-си налы, что позволяет с ществ ющем ре лятор находиться в интера тивном состоянии в течение периода тестирования.
Это повышает степень надежности за счет онтроля единичных о раничений и арантир ет, что
приложение МРС сможет в а ой-то степени обеспечить оператор возможность правления работой станов и. Анало ично PID (proportional integral
derivative) онт ры мо т оставаться зам н тыми
для повышения стойчивости во время тестирования, но позднее они мо т быть разом н ты, после то о а ре лятор МРС снова б дет введен в
э спл атацию.
Главным требованием, предъявляемым техноло ии автоматизированно о последовательно о тестирования, позволяющей тестировать переменные
разом н то о онт ра, зам н то о МРС- онт ра и
зам н то о PID- онт ра в одной операции, должна
быть иб ость техноло ии.
На основе этой техноло ии и был разработаны
обоснованный метод создания новых МРС-приложений и надежная методоло ия для решения с ществ ющих в омпании Tesoro проблем обсл живания и
сопровождения MPC и пол чения стойчиво о э ономичес о о эффе та.
В этой статье описывается опыт использования
автоматичес о о тестера в омпании Tesoro и особое внимание обращено на время, затраченное на
эт работ , и на ачество пол ченных рез льтатов. В
работах [2, 3] приводится подробный техничес ий
анализ ал оритмов автоматичес о о последовательно о тестирования.
Использование техноло ии автоматичес о о тестирования, позволяющей тестировать переменные разом н то о и зам н то о онт ров в одной
процед ре, позволило принять решение оставить
в а тивном состоянии с ществ ющий МРС-ре лятор на ревательной печи для работы в зам н том
онт ре ре лирования. Из-за серьезных проблем
с обеспечением треб емых рабочих параметров и
94
Автоматичес ий
тестер станов и
Тестовые си налы
для станов и
Отдельный ре лятор
на ревательной печи
(зам н тый онт р)
Отдельный ре лятор
ре тифи ационной
олонны (разом н тый онт р)
Заданные
значения
ре лир емых
величин в DCS
Заданные
значения
ре лир емых
величин в DCS
Распределенная система правления
Рис. 1. Автоматичес ий тестер енерир ет тестовые си налы
для станов и и посылает их в DCS систем
из-за де радации модели на время тестирования
был от лючен отдельный ре лятор (subcontroller)
ре тифи ационной олонны. Помимо это о, нес оль о выбранных PID-ре ляторов тестировались
в зам н том онт ре, пос оль еще не было решено, должны ли эти онт ры быть разом н тыми
и ре лироваться с помощью МРС-ре лятора новой схемы.
Схема тестирования станов и по азана на
рис. 1. Автоматичес ий тестер енерир ет тестовые
си налы для станов и и посылает их в DCS (распределенная система правления). Пос оль приложение, правляющее отдельным ре лятором наревательной печи, работало во время тестирования станов и, тестовые си налы добавлялись
MV-си налам мно освязно о ре лятора (бло с ммирования по азан слева на схеме, рис. 1). Отдельный ре лятор ре тифи ационной олонны во время тестирования не работал, поэтом енерир емые автоматичес им тестером си налы посылались
прямо в став и DCS ре лятора. Это важный момент – в течение автоматичес о о тестирования
часть станов и правлялась с помощью мно освязно о ре лятора, в то время а др ая ее часть не
правлялась.
Во время тестирования 21 обрабатываемая переменная изменялись автоматичес и. Автоматичесий тестер енерировал ни альный образец тестово о си нала для аждой MV с использованием след ющих простых правил.
• Амплит ды изменений аждой переменной MV
задаются с четом их изменений при работе станов и.
• Длительности изменений переменных MV различные и они зависят от расчетно о времени становивше ося режима для рассматриваемо о процесса.
• Хара теры изменений переменных MV в значительной степени др с др ом не оррелир ются.
Пос оль тестирование всех переменных выполнялось в течение полно о ци ла, в аждой переменной имелось значительное число возм щений и в
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Пример MV переменных на ревательной печи в процессе тестирования (на ревательная печь в зам н том онт ре)
Рис. 3. Пример MV переменных ре тифи ационной олонны в процессе тестирования (ре тифи ационная олонна в разом н том онт ре)
Таблица 2. Время, затраченное на моделирование и анализ
По азатель
Времятестирования станов и
Времяанализамодели
С ммарноевремя
Исходное
тестирование,дни
Автоматичес ое
тестирование,дни
21
5
26
4
1
5
рез льтате пол чались очень «информативные» си налы. Это позволяло возм щениям оставаться малыми и в ито е они незначительно влияли на работ операторов и на параметры техноло ичес о о
процесса. В то же время это позволяло пол чать
рез льтаты тестирования высо о о ачества и соратить время тестирования по сравнению с традиционным методом тестирования по одной переменной.
Тестирование было выполнено все о за четыре
дня. Для определения и анализа модели потребовался один день. Стр т ра приложения для мно освязно о правления, оторое было впервые инсталлировано в 2001 ., была построена на базе стандартно о метода тестирования и анализа отдельных
переменных ре лирования станов и. То да исходное тестирование станов и было выполнено за 21
день, а для анализа модели потребовалась приблизительно одна неделя. Эти рез льтаты с ммированы в табл. 2.
На рис. 2 по азаны виды тестированных переменных МV, оторые использовались. В отличие от стандартно о метода тестирования станов и отдельно
для аждой переменной при ре лировании по нес оль им переменным MV изменялись одновременно. Сложный хара тер изменения MV частично связан с влиянием мно освязно о ре лятора, пос ольон правляет процессом в на ревательной печи, а
частично с наложением тестовых си налов, енерир емых автоматичес им тестером.
На рис. 3 по азаны виды тестированных переменных MV для ре тифи ационной олонны. Отметим,
что здесь все переменные MV тестировались одновременно, а при тестировании переменных для
на ревательной печи. Хара тер изменения переменных MV для ре тифи ационной олонны был более
простым, чем MV-переменных для на ревательной
печи (рис. 2), та а ре лятор олонны не работал
и добавлял свои собственные изменения переменных MV тестир емым параметрам станов и.
На рис. 4 по азано поведение CV-переменных во
время тестирования станов и. В отличие от стандартно о метода тестирования станов и отдельно
для аждой переменной тр дно найти орреляцию
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Рис. 4. Пример СV переменных в процессе тестирования
межд индивид альными СV и индивид альными МVпеременными. Одна о, пос оль виды тестированных переменных MV в значительной степени не оррелировались а др с др ом, та и с правляющим воздействием мно освязно о ре лятора (толь о
ре лятор на ревательной печи), постоль на основе это о про рамма анализа модели смо ла пол чить хорошие зависимости.
Размер ша а тестирования переменных является
важным параметром при выполнении тестирования.
Он выбирается п тем анализа исходно о ша ово о
тестирования разом н то о онт ра и с помощью
онс льтаций с операторами п льтов правления
станов ой. Затем приложение автоматичес о о последовательно о тестирования постепенно изменяет
параметры процесса до ма симальной величины для
арантии, что становленные CV-пределы не б д т
нар шены. По ход тестирования специалисты по
правлению техноло ичес им процессом использ ют инте рированн ю сред моделирования для енерирования моделей и для анализа статисти и с
целью определения ачества моделей. Эти ачественные по азатели использ ются в ачестве ориентиров в принятии решений для меньшения размера ша а тестирования относительно тех переменных, для оторых же енерир ются высо о ачественные модели, или, наоборот, для величения ша а
тестирования относительно переменных, для оторых треб ются более высо ие отношения «си налш м». Этот итеративный процесс тестирования/моделирования является лючевым элементом, арантир ющим, что ачество енерир емых моделей б дет онтролироваться в реальном времени. Это позволит специалистам по правлению техноло ичесим процессом быстро вмешиваться, если проводимое тестирование не позволяет пол чить желаемых
рез льтатов и свести миним м рис плохо о выполнения тестирования станов и.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5. Пример про нозир емых СV переменных
Рез льтаты. В состав па ета приложений для
автоматичес о о тестирования техноло ичес ой станов и, оторый был использован омпанией Tesoro,
входит полностью инте рированный па ет приложений для идентифи ации модели. Модели енерир ются и анализир ются во время тестирования, а после е о завершения этот па ет приложений использ ется для пол чения о ончательных моделей новоо ре лятора. Подобно фазе тестирования станови вся фаза моделирования ос ществляется автоматичес и и пользователю н жно ввести толь о немно о исходных данных.
Были сделаны про нозы для аждой переменной
CV на период тестирования станов и. Эти про нозир емые изменения CV сравнивались с измеренными изменениями CV-переменных. На рис. 5 по азан пример четырех про нозир емых изменений СV.
Этот пример является типичным – почти во всех сл чаях про нозир емые изменения CV хорошо со лас ются с измеренными изменениями CV, что азывает на точность описываемо о процесса. Одним из
наиболее интересных рез льтатов этой работы является то, что пос оль мы имели ори инальн ю
матриц с ществ юще о ре лятора, введенно о в
действие в 2001 ., мы мо ли сравнивать рез льтаты
автоматичес о о тестирования и моделирования с
исходными рез льтатами тестирования, выполненно о вр чн ю. В ори инальн ю матриц ре лятора
от 2001 . входило 250 моделей, та же а и во вновь
разработанн ю и исследованн ю матриц от 2005 .
Во всех сл чаях модели были в одина овых точ ах
матриц (в одних и тех же MV/CV-положениях) и во
всех сл чаях
оэффициентов силения моделей
были одина овые зна и. Эта техноло ия позволяла
создать хорошие модели и одновременно пол чить
стр т рн ю информацию для треб емой схемы релятора. Она идентифицир ет а сильные, та и
слабые связи оэффициентов силения в матрице
ре лятора.
По с ществ , па ет приложений для автоматичесо о тестирования и моделирования определяет
стр т р то о же само о ре лятора, а при выполненном вр чн ю исходном тестировании и моделировании, но этот па ет позволил сделать это
все о за пять вместо 26 дней. Э ономия времени
техничес их специалистов по самым меренным
оцен ам равна 21 дню, если честь, что обычно для
тестирования и моделирования станов и н жно нес оль о специалистов.
96
След ющие ша и. Теперь, о да на нефтеперерабатывающем заводе все видят преим щества использования метода автоматичес о о последовательно о тестирования для развития техноло ии
МРС-ре ляторов, персонал завода должен разработать методоло ию, в лючающ ю самые л чшие
пра тичес ие приемы широ о о внедрения и использования этой техноло ии. Не оторые области дальнейших перспе тивных исследований и разработо
в лючают след ющее.
• Инте рирование онтроля хара теристи МРС в
режиме реально о времени для отслеживания во
времени по азателей ачества моделей МРС и для
выполнения измерений, необходимых для повторноо тестирования.
• Инте рирование по азателей ачества КPI моделей МРС, енерир емых на базе данных автоматичес о о последовательно о тестирования, в ачестве эталона для измерения степени де радации
моделей MPC.
• Внедрение PID, про раммир емых датчи ов и
online-мониторин а МРС, чтобы проблемы МРС-реляторов можно было более широ о анализировать
и не рассматривать их толь о а следствие простой
де радации моделей
Перевел В. Клепинин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. P. Сelaya, B. Tkatch, Y.C. Zhu and R. Patwardhan «ClosedLoop Identification at the Hovensa Refinery», NPRA Decision
Support and Automation Conference, September, 2004, San
Antonio.
2. Y. C. Zhu «Multivariable process identification for MPC;
the asymptotic method and its applications», Journal of
Process Control, Vol. 8, No. 2, 1998, pp. 101–115.
3. Y.C. Zhu, Multivariable System Identification for Process
Control, Elsevier Science, Oxford, 2001
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ
ПОВРЕЖДЕНИЙ
ХОЛОДИЛЬНОГО
КОМПРЕССОРА
М. Греш, Flexware, Inc., Грейпвиль, Пенсильвания, США
Мониторин в реальном времени помо ает избежать попадания жид ости в омпрессор, а та же
предотвратить работ в режиме «за пор и»
Напор и работа, тыс. Н·м/
Номинальный напор
Номинальная работа
Напор в расчетной точ е
Работа в расчетной точ е
Напор в реальных словиях
Работа в реальных словиях
Пото , тыс. м3/ч
превышение прое тной производительности
омпрессора повышает рис попадания в не о
жид ости, а длительная работа омпрессора
на та ой производительности розит сталостью металла и возможной полом ой рабочих
олес.
Пример. На станов е фирмы Naphtachimie в
Лавера (Франция) стол н лись с мно очисленными полом ами рабоче о олеса в последней ст пени пропиленово о холодильно о омпрессора.
Эти неполад и имели место толь о в одном из дв х
омпрессоров, работающих параллельно. По а
причины поломо не были выяснены, специалисты фирмы предпола али, что либо третья ст пень
омпрессора работает в режиме «за пор и» (вызывается сопротивлением прохождению аза при
достижении с орости зв а), либо в омпрессор
попадает жид ость, либо оба эти фа тора действ ют совместно.
Анализ реальных («полевых») данных по азал,
что омпрессор временами работает с пере р зой (см. рис но и таблиц ). Отметим ис лючи-
Номинальный КПД
КПД в расчетной точ е
КПД в реальных словиях
КПД, %
Про нозирование от азов омпрессора и планирование пред предительно о ремонта на основе данных мониторин а е о работы в реальном
времени пол чило распространение сравнительно недавно. Эти данные полезны не толь о для
планирования ремонтных работ, с их помощью
можно сопоставить режим работы омпрессора с
е о рабочей ривой и в рез льтате та о о сопоставления принять меры для пред преждения возможных поломо .
В холодильных системах возможно попадание жид ости в омпрессор, сжимающий хлада ент. В прое тах станово пред смотрены
меры по недоп щению это о; в их числе – испарители и аплеотбойни и. Высо ос оростные
т рбо омпрессоры мо т принять толь о о раниченное оличество жид ости, обычно не более 3–5 % от массы азово о пото а. В периоды
повышенно о спроса на прод цию р оводители станов и пытаются превысить ее прое тн ю
производительность, ино да не предвидя связанных с этим роз для обор дования. Одна о
Пото , тыс. м3/ч
Рабочая хара теристи а для третьей ст пени холодильно о омпрессора. Данные с орре тированы на расчетн ю с орость
7060 об/мин
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Анализ бо овых пото ов холодильно о пропиленово о омпрессора по ст пеням
По азатель
Вход
SS-1
SS-2
На нетание
Входнойфланец
Давление,бар
Температ ра,°С
Заданныйпото , /ч
Объемныйпото ,м3/ч
Массовыйпото , /ч
Сжимаемость
Диаметрфланца,мм
С оростьвофланце,м/с
Фланецнана нетании
Давление,бар
Температ ра,°С
Объемныйпото ,м3/ч
Массовыйпото , /ч
Сжимаемость
Диаметрфланца,мм
С оростьвофланце,м/с
Данныенавходевст пень
Сжимаемость
Температ ра,°С
Объемныйпото ,м3/ч
Массовыйпото , /ч
Данныенавыходеизст пени
Сжимаемость
Температ ра,°С
Объемныйпото ,м3/ч
Данныепонапор вст пени
Напор,Н·м/ 
КПД,%
Мощность аза, Вт
Полныеполитропичес иеданные
Напор,Н·м/ 
КПД,%
Мощность аза, Вт

1,210
-30,0
73060
27863
73060
0,9631
522,8
388,2

–
–
–
–
–
–
–

0,9631
-30,0
27863
73060

0,9575
19,2
15557

38506
57
1382

135333
69,09
7311

2,590
-17,6
31020
5618
31020
0,9316
231,4
399,6

–
–
–
–
–
–
–

0,9515
8,4
21215
104080

0,9415
43,2
13336

31783
63
1460

–
–
–

4,580
2,8
94605,75
11174
104045
0,9046
326,1
400,2

–
–
–
–
–
–
–

0,9264
23,2
24583
208125

0,8685
80,4
8880

65044
84
4470

–
–
–

–
–
–
–
–
–
–
–

14,18
82,8
8880
208125
0,8685
271,3
459,3

–
–
–
–

–
–
–

–
–
–

–
–
–
тельно высо ие значения КПД, напора и подводимой работы. Это можно объяснить попаданием жид ости. Жид ость (в виде т мана) повышает плотность аза и приводит большей степени
сжатия. Испарение жид ости вызывает снижение
температ ры на на нетании, та что расчет, ориентированный на с хой аз, дает аномально высо ие значения КПД и подводимой работы. Испарение жид ости способств ет появлению дополнительно о объема аза, что приводит последние ст пени омпрессора области «за пори».
Анализы др их холодильных омпрессоров, де
отмечались полом и олес, дают подобные рез льтаты (высо ий напор, большая подводимая работа, высо ий КПД и работа с пере р з ой). В
одном из сл чаев омпрессор, пересчитанный на
более высо ие на р з и, проработал толь о 40 ч
из-за попадания в область сильной «за пор и»
[1].
Из отовитель омпрессора азал на возможность большо о перепада давления в олесе последней ст пени из-за обрыва лит и. Этот перепад давления мо вызвать олебания олеса и сталостные разр шения. Из отовитель подтвердил,
98
что испарение жид ости, попавшей в омпрессор,
из-за роста объема аза может ввести е о в область «за пор и».
Решение проблемы видели в том, чтобы предотвратить попадание жид ости в омпрессор и
вывести е о из зоны «за пор и». Пос оль в данном сл чае в омпрессор входит нес оль о бо овых пото ов, тр дно сраз с азать, в а ой е о ст пени режим вышел за пределы прое тной рабочей ривой. Анализ реальных данных дает возможность решить, а ая ст пень омпрессора попала
в область «за пор и».
Не оторые э спл атационни и следят за тем,
чтобы их омпрессоры не вышли за раниц области «за пор и», отор ю азывает из отовитель омпрессора, но по а это не стало общей
пра ти ой. Из с азанно о выше видно, чем может розить нар шение этой раницы. Особое
внимание н жно обращать на работ холодильных омпрессоров, та а здесь возможно попадание жид ости в омпрессор, что при ее испарении вызовет заметное величение пото а
аза. Призна и попадания жид ости – высо ое
значение КПД, высо ий напор, большая подводимая работа.
Перевел М. Фаль ович
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kushner, F.S. and R.A. Strickland «Critical Review of
Compressor Impeller Vibration Parameters for Failure
Prevention», Proceeding of the 29 th Turbomachinery
Symposium, 2000.
2. Borer, C.I. Sorolees, T. McMahan and E. Abraham, «An
Assessment of the Forces Acting upon a Centrifugal
Impeller using Full Load, Full Pressure Hydrocarbon
Testing», 26th Turbomachinery Symposium, 1977.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МОДЕЛИРОВАНИЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ
СИСТЕМЫ РЕАКТОРА
А. Зан , Jacobs Canada Inc., Кал ари, Канада
Методы точно о моделирования помо ают инженерам найти правильный баланс межд материалом и энер ией для процесса идроочист и
Сложно смоделировать процесс очист и, оторый
в лючает реа тор а часть типово о хими о-техноло ичес о о процесса. Модели техноло ичес ой схемы и реа тора разрабатываются отдельно, та а
при моделировании техноло ичес о о процесса есть
возможность воспроизводить различные варианты
хими о-техноло ичес их операций. Одна о эти рез льтаты не вполне отвечают требованиям, распространяющимся на процесс очист и.
Методы точно о моделирования необходимы при
прое тировании реа тора. В данной статье представлены исследования методов точно о ре лирования
для оцен и состава реци лово о аза в системе реа тора процесса идроочист и.
Гидропроцессы. На станов ах идропроцессов
(в лючая процессы идроочист и и идро ре ин а)
применяют водород при повышенных температ рах
и давлении наряд с соответств ющим атализатором, чтобы пол чить после исходно о сырья высооочищенный прод т. Гидроочист а является относительно слабым (мя им процессом); ее первоначально применяют для насыщения непредельных леводородов и (или) даления нежелательных смесей и элементов, в лючающих сер и азот, находящихся в исходном сырье.
Гидро ре ин применяют для снижения температ рных пределов ипения сырья. В идро ре ин е сырье ре ир ется или происходит е о разложение на
новые прод ты с более низ ой температ рой ипения, чем первоначально на выходе пара. На рис. 1
представлена типичная схема процесса системы реа тора идроочист и с одним змееви овым сепаратором высо о о давления (cold, high-pressure
separator – CHPS).
Данные по лицензированию идропроцессов. В основном лицензирование идропроцессов
обеспечивает инженер-подрядчи с информацией
о производительности, оцен е выхода прод тов
реа ции, об э спл атационных параметрах станов и, рабочих параметрах системы реа тора за
ис лючением состава реци лово о аза. В настоящее время моделирование состава реци лово о
аза достаточно проблематично. Табл. 1 с ммир ет оцен и выхода прод та для станов и идроочист и бензино-ли роиновой фра ции, оторый
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
Сырье
Реа тор № 2
Водород
Реа тор № 1
Бедный амин
Охлаждающий
аз
Печь
Компрессор
реци лово о аза
H2S
с р ббер
Промывочная вода
Обо ащенный
амин
CHPS
Сероводород
К ре тифи ационной олонне
Рис. 1. Схема пото ов бензино-ли роиновой фра ции идроочист и
Таблица 1. Оцен а выхода прод та
По азатель
РасходН2,%
Газовыйпрод т,%:
Н2О
NH3
H2S
C1~C3
Жид ийпрод т,%:
С4
С5
С6
бензол
185+
SOR
EOR
1,43

0,01
0,01
1,87
0,32

16,30
19,40
13,80
0,25
49,47
1,40

0,01
0,01
1,87
0,59

16,34
19,47
14,06
0,26
48,79
является основным для моделирования выходящео из реа тора пото а, за ис лючение реци ловоо аза.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2. Материальный баланс пото ов реци лово о аза
Реци ловый аз
Компрессор
реци лово о
аза
H2S
с р ббер
Реци ловая нефть
Инертный аз
Растворенный
водород
Выход прод та
(нефть и аз)
Навыходепото а
Газилижид ийпрод т
Жид ие леводороды
Инертный азвсоставеводорода
Промывочнаявода
Прод тре тифи ационной олонны
Вода,содержащаясер 
H2SизH2Sс р ббера

Таблица 3. Сравнение рез льтатов моделирования с данными подрядчи а.
По азатель
H2S
Промывочная вода
CHPS
Сероводородная вода
К ре тифи ационной олонне
Рис. 2. Упрощенная схема пото ов в системе реа тора для
бензино-ли роиновой фра ции идроочист и
Моделирование техноло ичес ой схемы реа тора. Чтобы смоделировать пото реци лово о
аза с моделью техноло ичес о о процесса, материальный баланс в отводах системы должен быть
проанализирован первым. Схема, представленная
на рис. 1, может быть прощена ( а по азано на
рис. 2) на основании анализа материально о баланса, в отором не принимается во внимание соответствие техничес им словиям состава водорода, свеже о сырья и температ ры теплообменни а. Расход
реци лово о аза, оторый должен быть чтен в схеме онтроля техничес о о процесса, задается подрядчи ом.
В табл. 2 представлены вход и выход пото ов в
системе реци лово о аза (см. рис. 2), оторые в лючены в материальный баланс. Все реци ловые потои, в лючая реци ловый аз, мо т быть вычислены
при помощи расчета равновесия фаз аз – жид ость
через модель техноло ичес о о процесса.
Из табл. 2 можно сделать след ющие выводы.
• Газ и жид ость мо т быть рассчитаны посредством оцен и прод ции.
• Жид ие леводороды мо т быть рассчитаны
при помощи модели техноло ичес ой схемы.
• Инертные азы в составе водорода определяют
через расход водорода и их состав.
• Расход промывочной воды обеспечивается подрядчи ом.
• Прод т, ид щий на ф н ционирование, может
быть вычислен при помощи модели техноло ичесой схемы.
• Вода, содержащая сероводород, может быть
определена с использованием модели техноло ичесо о процесса.
• Сероводород из H2S-с р ббера вычисляется при
помощи модели техноло ичес ой схемы процесса в
соответствии со специфи ацией по сероводород ,
пред сматривающей промытый реци ловый аз.
На основании информации о процессе, обеспечиваемой подрядчи ом, модель техноло ичес ой схемы процесса можно распространить на всю систем
реа тора. По метод моделирования с четом модели техноло ичес о о процесса можно вычислять состав реци лово о аза, оторый является основой для
точно о моделирования все о процесса идроочис100
Навходепото а
Пото реци лово о аза,ф нт-моль/ч
Моле лярнаямасса,%
Состав,моль%:
H2O
инертный аз
H2S
H2
C1
C2
C3
C4
C5
C6+
Расходвыходяще оизреа тора аза
Моле лярнаямасса,%
Состав,моль%
H2
леводороды
H2O
Рез льтат
моделирования
Данные
подрядчи а
23,139
5,43

0,18
0,00
<100млн-1
91,32
3,41
0,59
0,13
3,12
0,96
0,30
28,255
19,27

75,45
24,39
0,16
23,172
5,43

0,18
0,00
<100млн-1
91,10
3,71
0,61
0,13
2,95
1,01
0,30
28,088
19,20

75,83
24,01
0,16
т и, в лючая реа тор и ре тифи ационные се ции
станов и.
В моделировании для онтроля модели все о процесса применяют один аль лятор и один ре лятор. В табл. 3 сравниваются рез льтаты лючево о
моделирования с данными подрядчи а.
С помощью метода моделирования можно спешно определять состав реци лово о аза с высо ой
точностью по сравнению с данными подрядчи а. Этот
метод та же может быть применен при моделировании идро ре ин а. Подробности это о метода
моделирования, в лючая выбор термодинамичес оо метода онтроля техноло ичес о о процесса, рецир ляции сходящихся пото ов и рецир ляции соренно о типа, оторые являются достоверными, в
этой статье не поминаются.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Yu, C. Y. And D. Bluck, «Introduction of refinery Reactors
into Flowsheet Simulation», Simsci-Esscor editorial/papers.
2. Palmer, R. E., L. Harwell, S. Thakkar, S. Polcar and P. H.
Dhsai, «Design considerations for ULSD Hydrotreaters», NPRA
Annual Meeting, San Antonio, March 2003.
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ТЕХНИЧЕСКИЕ
ЗАМЕТКИ
Т. Софронас, инженер- онс льтант, Хьюстон, Техас
Наша память не все да аде ватна
Обычно мы надеемся на свою память и предпола аем, что помним важн ю для нас информацию, о да она нам необходима. Следовательно,
мы можем не записывать пол ченн ю информацию. Одна о, о да нам необходимо срочно пол чить а ие-ниб дь данные, мы обращаемся своей памяти и не можем восстановить эти данные в
достаточном объеме. Информация была и еще
находится на «самосохранении», чтобы подтвердить, например, что дви атель автомобиля набрал
полн ю мощность, а приборы онтроля ф н ционировали надлежащим образом до то о момента,
а машина трон лась с места. Та им образом,
прежде чем отправиться в п ть на автомобиле, я
взял себе в привыч пробе ать лазами составленный мною перечень из пятнадцати п н тов,
аждый из оторых напоминает о том, что н жно
сделать, причем с использованием зв овых сообщений. Несомненно, что пользование та им азателем таит в себе опасность.
В промышленности же очень важно составление подобно о перечня, представляюще о собой
перечисление определенных ф н ций перед зап с ом обор дования. Независимо от то о, зап сается ли в работ т рбина мощностью 2000 Вт
или небольшой насос, оторый пере ачивает а рессивный прод т, составленный вами персональный перечень необходимых ф н ций, представит больш ю ценность.
Основная общая схема это хорошо прод манный план завершенно о перечня, обычно называемо о «штампом». Эт тем я не рассматриваю в
данной статье. Я оворю о вашем персональном,
единственном перечне, составление оторо о поможет вам в предотвращении собственных ошибо . Квалифицированный пилот, оторый забыл
вып стить шасси перед посад ой, вероятно, переживет эт сит ацию, но на арьерный рост может не рассчитывать.
В приведенных в онце этой статьи примерах
рассматриваются два рат их перечня, оторые
я применяю на протяжении мно их лет. В то время а перечень вопросов может быть небольшим, не оторые из них треб ют тщательной и
хорошо прод манной форм лиров и, чтобы арантировать точность предла аемых действий и
избежать ошибо . Стандартные перечни охватывают и возможность возни новения а их-либо
проблем, связанных с обор дованием. К та им
проблемам относится либо останов а доро осНЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
тояще о обор дования, либо нар шение требований надежности.
Преждевременно оворить о выборе неправильно о подхода. Вся ий раз, о да невозможно отремонтировать обор дование перед е о зап с ом, рассматривается наиболее подходящая
этом сл чаю схема. Например, если бы вы
слиш ом поздно обнар жили неполад и, связанные с не ачественными проварами сотни сварных м фт, а именно несоответств ющей л биной провара (непровара), вы бы рассмотрели
схем рис а, оторая может относиться наиболее часто встречающимся дефе там. Например,
с ществ ет высо ая вероятность не оторо о смещения основных тр б перед зап с ом системы,
в то время а небольшие теч и нето сичных
жид остей при этом мо т быть незначительными и незамеченными при онтроле тр б или в
процессе ремонта.
Ка правило, основном зап с привле ается достаточно мно о специалистов и инженерам
след ет знать, что с орение зап с а неизбежно
отразится на времени и бюджете. И наоборот, те,
то приводит а ие-либо доводы в сл чае задерж и зап с а, непоп лярны. Вам след ет зар читься
чьей-ниб дь поддерж ой и привести вес ие причины и до менты для объяснения задерж и. Каие-либо омпромиссные решения для повышения надежности системы та же мо т стать подходящим доводом.
ЗАПУСК НОВЫХ
ТРУБОПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
1. Найти, а ая из зон фланца является наиболее важной.
2. Определить ачество соединения тр б и есть
ли возможность их олебания в системе.
3. Осмотреть сварные швы; на вид слабые швы
мо т не соответствовать техничес им словиям.
4. Проверить ачество соединения « орячих»
болтовых соединений во избежание протече через про лад и.
5. Уточнить, соответств ет ли онстр ция тр бопроводной системы прое тном анало в изометричес ом изображении.
6. Выяснить, надежно ли соединены все до одной детали системы перед ее зап с ом (при этом
нет необходимости привле ать в помощь рабочео в зоне тр бопроводной системы, оторая б дет на реваться все больше).
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. В процессе обхода определить возможность
дост па системе перед ее зап с ом, чтобы при
помощи щ па становить, нет ли дефе тов в тр дно дост пных местах, например, в тр бах, расположенных в недост пном для диа ности и месте.
8. Провести идравличес ие испытания и рассмотреть пол ченные рез льтаты. Исправить найденные дефе ты.
9. Важно помнить, что если пото и в тр бопроводной системе находятся под высо им давлением, не оторые протеч и в тр бах мо т остаться
незамеченными и, следовательно, неожиданными.
Сможете ли вы своевременно про онтролировать
эт сит ацию, и проверить, все ли до одно о рабоче о осведомлены о работе аварийной си нализации?
10. После зап с а системы необходимо провести обход тр бопроводной системы, онтролир я
теч и и превышающие норм вибрации.
ЗАПУСК
КОМПРЕССОРА И НАСОСА
1. Необходимо озна омиться с инстр цией зап с а дви ателя, омпрессора, насоса и приводно о механизма, составленной из отовителем.
2. Проверьте совпадение осей приводной системы.
3. Проверьте тр бн ю обвяз на входе в систем с точ и зрения внешней оцен и ее состояния.
4. Проверьте по схеме, ф н ционир ет ли система смаз и обор дования.
5. Выясните, под отовлены ли ем ости для смазочно о масла омпрессора, насоса, приводно о
стройства и т. д.
6. Уточните, нас оль о плотнения тр бопроводной системы соответств ют тип пере ачиваемо о прод та.
7. Проверьте все до одно о соединения тр б
по п ти следования прод та.
8. Проверьте данные о вибрации, температ ре, давлении и определите время необходимой
останов и обор дования.
9. При помощи эле три а проверьте вращение
дви ателя на холостом ход .
10. Оператор паровой т рбины имеет свой собственный перечень выполнения соответств ющих
операций, но есть та ие неотъемлемые ф н ции,
оторые за лючаются в провер е от лючающих стройств при завышенной с орости вращения, а
та же методи а провер и «невидимых» тече ,
вызванных высо им давлением.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sofronas, A., Analytical Troubleshooting of Process
Machinery and Pressure Vessels: Including Real-World
Case Studies, p. 21, John Wiley & Sons, ISBN: 0-47173211-7.
КОМПОЗИТ-КАТАЛОГ НЕФТЕГАЗОВОГО
ОБОРУДОВАНИЯ И УСЛУГ
на сайте:
http://ogt.promzone.ru
102
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
ОПТИМИЗАЦИЯ
ДОБЫЧИ
НА МЕСТОРОЖДЕНИИ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ИНТЕНСИФИКАЦИИ
ПРОПЕЛЛЕНТАМИ
М. Бринсден, менеджер по оптимизации, подразделение по работам в обсаженных олоннах
После спешно о первично о испытания инстр мента StimTubeTM в Ме си анс ом заливе, сп с ающе ося в с важин при помощи анатно-талевой станов и, омпания Expro зап стила в работ нов ю инте рированн ю сл
Оптимизации Добычи, целью оторой является разработ а добывающими омпаниями
э ономично о ни ально о и чет о отработанно о направления в области повышения отдачи месторождений.
Несмотря на то, что интенсифи ация пропеллентами применяется же на протяжении нес оль их лет, первоначально она была нацелена на операции от с важины с важине без
чета массивов инте рированных данных. Во
мно их сл чаях с важины, выбранные для стим ляции пропеллентами, были непри одны для
это о типа операций, что приводило очень незначительном л чшению добычи из с важины и, в дальнейшем полной потери интереса
со стороны добывающей омпании.
В омпании Expro признали, если выбор
с важины предоставить инженерам-нефтяниам, имеющим опыт работы с инстр ментами
интенсифи ации пропеллентами и ос ществляющим моделирование производительности
с важин, то станет возможным проведение
масштабных мероприятий по величению добычи на месторождении.
Подобный инженерный подход стим ляции
с важин пропеллентами был немедленно оценен нес оль ими омпаниями-операторами, оторых первоначально этот метод не впечатлил.
В действительности в настоящее время мноие ос ществляют подобные операции на с важинах толь о с использованием инстр мента
StimTubeTM, сочетающе о полностью инте рированный и онстр тивный подход.
Ключевой фи рой все о процесса является
инженер по оптимизации добычи, опытный техНЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 2 • февраль 2007
ноло -э спл атационщи , взаимодейств ющий
со специалистами за азчи а для идентифи ации и под отов и о ончательно о спис а с важин- андидатов. Это подраз мевает индивид альн ю проработ хроноло ии с важин (в лючая последние промысловые данные) и создание моделей производительности с важин.
Затем данные по отобранным с важинам передаются в специализированный Центр анализа данных Expro, расположенный в Абердине
(Шотландия) или Хьюстоне (США) для дальнейше о моделирования с помощью про раммноо обеспечения PulsFracTM. Перед началом
работ с использованием техноло ий Stim на э спл атир емых с важинах обычно проводится
идродинамичес ий аротаж для пол чения
самых последних данных по с важине и, при
необходимости, для переоцен и э спл атационных и PulsFracTM-моделей.
Инстр мент StimTubeTM сп с ается в с важин на анате при помощи три ерной системы орреляции л бины. Затем пол ченные
данные оцениваются техноло ом-э спл атационщи ом, и при необходимости выполняется
орре тиров а модели. Во время и после выполнения работ проводится идродинамичесий аротаж для орреляции производительности и возможности дальнейше о моделирования. Выполнение этой операции обеспечивает
пол чение информации, оторая может использоваться при дальнейшем моделировании работ на этом месторождении.
Инте рированный подход оптимизации добычи, предла аемый омпанией Expro, специально приспособлен операциям на развитых
месторождениях. Применение на месторождениях с меньшающейся отдачей прод та традиционных техноло ий повышения добычи, оторые зачаст ю являются доро остоящими, а
правило, дает положительный рез льтат. Ме103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
тод Expro использ ет инстр мент StimTubeTM
и проверенн ю в э спл атации три ерн ю систем орреляции л бины, сп с аем ю в с важин на анате в омбинации с детальным прое тированием и моделированием непосредственно на промысле, что обеспечивает оптимизацию и непрерывное л чшение э спл атационных хара теристи .
Система StimTubeTM подходит не толь о для
операций по оптимизации добычи на развитых
месторождениях, но может та же быть полезна в процессе под отовительных работ при перфорации с важин, особенно для разобщения
перфорационных интервалов перед идроразрывом пласта, что позволяет с щественно снизить мощность идроразрыва.
ЧТО ТАКОЕ СИСТЕМА STIMTUBETM?
Система StimTubeTM представляет собой основанный на применении о ислителей инстр мент для идентифи ации прито а из призабойной зоны пласта, в оторой при детонации мот образоваться большие объемы аза под высо им давлением, вплоть до 1380
с/см 2
2
4
(1 с/см = 9,80665х10 Па) на поверхности
забоя. Та ие имп льсы аза высо о о давления
эффе тивны при разобщении перфорационной
зоны, стра ивании трещин и предотвращении
повреждения призабойной зоны.
Система StimTubeTM может быть сп щена в
с важин по насосно- омпрессорным тр бам
на аротажном абеле или, а в данном сл чае на анате. Цель этой операции интенсифиация прито а из перфорированно о интервала и странения необходимости дополнительной интенсифи ации, что значительно э ономит средства за азчи а.
ЧТО ТАКОЕ PULSFRACTM?
Эффе т интенсифи ации пропеллентами
можно про нозировать с помощью современно о про раммно о обеспечения PulsFracTM,
оторое использ ет более 120 параметров для
моделирования пи овых давлений, длины трещин, разобщения перфорационной зоны и др их по азателей. Достоверность модели может
быть подтверждена высо ос оростными датчиами давления, сп щенными в с важин в ом-
понов е с инстр ментом. Та ие высо ос оростные датчи и давления с частотой замеров 115
Гц, мо т выдерживать с орения 50000 g и
имеют запас памяти 1000000 отсчетов.
EXPRO В РОССИИ
Британс ая омпания The Expro Group была
основана в 1973 . с целью о азания сервисных сл предприятиям нефте азовой отрасли Вели обритании в Северном море. В ф н ции Expro входит разработ а для омпаний,
работающих на р пных нефтяных и азовых
месторождениях по всем мир про раммных
решений. При штате омпании, насчитывающем
2000 сотр дни ов, Expro имеет иб ю ор анизационн ю стр т р , оторая отражает нацеленность омпании на о азание ачественно о
сервиса и позволяет следовать изменениям
требований рын а. Компания имеет сеть, состоящ ю из более чем 40 офисов, расположенных по всем мир . В 2004 . омпания Expro
от рыла офис в Мос ве для ос ществления
деятельности на территории России. The Expro
Group заре истрирована на Лондонс ой фондовой бирже. Общий еже одный доход омпании составляет примерно 400 млн долл США.
Компания Expro предла ает широ ий спе тр
сл , о азываемых на стадиях разработ и и э спл атации нефтяных и азовых с важин. Эти
сл и в лючают передовые техноло ии и методы, базир ющиеся на а тивно реализ ющихся на чно-исследовательс их про раммах.
Основные направления деятельности омпании Expro след ющие.
• Операции на обсаженной с важине.
Инновационные техноло ии и сл и для интенсифи ации добычи п тем наблюдения и обсл живания новых и же имеющихся с важин.
• Опробование с важин и системы первичной под отов и леводородов. Полный
спе тр сл по испытанию с важин, а та же
предоставление техноло ий временной э спл атации на ранних стадиях добычи.
• Подводные системы безопасности. Системы, предназначенные для обеспечения безопасности во время работ по опробованию,
за анчиванию или при проведении операций в
стволе подводных с важин.
Дополнительн ю информацию о омпании Expro Group Вы можете пол чить по телефонам:
офис +7(495) 956-26-78;
моб. +7(495) 411-24-89.
На Ваши вопросы ответит Дейв М ди (Dave Mudie – Area BD Manager), ре иональный менеджер по развитию бизнеса.
104
№ 2 • февраль 2007
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Документ
Категория
Техника молодежи
Просмотров
137
Размер файла
10 494 Кб
Теги
нефтегазовых, 2007, технология, 1090
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа