close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1166.Нефтегазовые технологии №9 2006

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
®
Н
ЕЕ ФХ Т НЕ ГО АЛЗ ОО В
Ы
ЕИ
Т
Г
И
С О Д Е Р Ж А Н И Е
НАШИ ЧИТАТЕЛИ ......................................................................... 3
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
В.Н. Мохначева
Н.В. К тасова
Л.В.Горш ова
Е.М. Сапожни ов
А.С. Миронова
Главный реда тор
На чный реда тор
На чный реда тор
Реда тор
Верст а
Набор
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
GULF PUBLISHING COMPANY
John D. “Rusty” Meador
Alexandra Pruner
Mark Peters
President/CEO
Senior Vice President
Vice President
Editorial and Executive Offices, 2 Greenway Plaza, Suite 1020,
Mailing Address: P.O. Box 2608, Houston, Texas 77252-2608, U.S.A.
Fax: (713) 520 4433. Phone: (713) 529 4301
E-mail: publications@gulfpub.com
© 2006 by Gulf Publishing Co. All rights reserved.
© 2006 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:
RasGas Train 4 – второй этап модернизации станов и
омпании Ras Laffan Liquefied Natural Gas Co. Ltd.,
расположенной в промышленном ороде Рас Лаффан
на северо-восто е Катара. RasGas – совместное
предприятие: Qatar Petroleum (70 %) и ExxonMobil (30 %).
Train 4 была введена в э спл атацию в сентябре 2005 .
с полной производительностью 16 млн т/ од
для всех четырех станово .
НЕФТЬ МИРА
World Oil
ЧТО ПРОИСХОДИТ
В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ........................ 7
В. Гоин , А. Андерсон, д-р Г. Вачон
ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ СКВАЖИН
С РАЗВИТОЙ ЛОГИКОЙ ............................................................. 14
Н. Долл, П. Син х, Р. Тернер, М. В дворд и В-Ф. Паино
КОНТРОЛЬ ЧЕТЫРЕХ ПРОДУКТИВНЫХ ЗОН
НА МЕСТОРОЖДЕНИИ БУГАН .................................................... 20
Д. Хилл, Л. Комби, Д. Бей он
ПОСТРОЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ПЛАСТОВ,
ЗАЛЕГАЮЩИХ НИЖЕ БАЗАЛЬТОВ, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ДВУХУРОВНЕВЫХ БУКСИРУЕМЫХ КОС .................................... 24
Д. Смит, Б. Отт
УСПЕШНАЯ БОРЬБА С НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ ДОБЫЧЕЙ ............... 29
НОВОЕ НА ГЛАВНОЙ НЕФТЯНОЙ ВЫСТАВКЕ ........................... 32
Дж. Ли, Н. Вин лер, Р. Снайдер
ЧТО НОВОГО В МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ДОБЫЧЕ НЕФТИ ......... 33
ОБЗОР ЕВРОПЕЙСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 2005, часть 1 ................ 40
ГЛУБОКОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Д. Рапп
МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ
КРУПНЫХ ГЛУБОКОВОДНЫХ ПРОЕКТОВ .................................. 57
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
Hydrocarbon Processing
КОРОТКО О РАЗНОМ ................................................................. 61
С. Х ри , А.И. Санчес, А. Готи
ОЦЕНКА ОБЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ
В ДЕНЕЖНОМ ВЫРАЖЕНИИ ...................................................... 67
Дж. Бот элл
ОБНАРУЖЕНИЕ, МОНИТОРИНГ И ЛИКВИДАЦИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ НА ВАЛАХ
МАШИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ................................................ 70
А.Р. Бадрис
МАКСИМАЛЬНОЕ СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ
ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАСОСНЫХ СИСТЕМ .............................. 73
С. Патель
ОПТИМИЗАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА
В ПЕЧАХ С ОГНЕВЫМ НАГРЕВОМ ............................................. 77
С. П те , А. Гра нани
ПОЛУЧЕНИЕ МАЛОСЕРНИСТЫХ ТОПЛИВ
ИЗ ТЯЖЕЛОГО СЫРЬЯ НА УСТАНОВКЕ ГИДРОКРЕКИНГА
ОСТАТОЧНОГО СЫРЬЯ .............................................................. 79
А. Зейдаба ди, М. Ха шенас,
С. Рошани, и М. Мошфе иан
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГИДРАТОВ
В СИСТЕМЕ ПРИ ВНЕЗАПНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ ................ 83
Дж. Гомес
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИИ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ДЫМОВЫХ ТРУБАХ .................................................................... 89
Т. Софронас
ВОЗМОЖНОСТИ ГИБКИХ ТРУБ ................................................. 91
СПРАВОЧНИК ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ, 2006 . ..... 92
THE EXPRO GROUP .................................................................. 125
Подписано в печать 01.09.2006. Формат 60х90/8. Б ма а мелованная. Печать офсетная. Печ. л. 16,0. 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
ООО «Производственная Компания
«БОРЕЦ»
Марианна Титова
вед щий специалист по PR
отдела мар етин овых
исследований и анализа
Ж рнал «Нефте азовые техноло ии», бесспорно,
представляет собой ценный источни информации в
сфере нефте азовой промышленности. Особый интерес вызывают разделы «Нефть Мира» и «Инновации».
В данных разделах мы смо ли найти полезн ю и интересн ю информацию о новейших разработ ах и техноло иях в области нефтедобычи, что, несомненно, представляет ценн ю информацию а для наше о онстр торс о о подразделения, та и для Тор ово о Дома,
оторый бла одаря данной информации может ч вствовать себя вереннее на рын е и в «борьбе» с нашими
он рентами.
Исходя именно из этих соображений, мы решили
предоставить в ж рнал и информацию о наших разработ ах, наших исследованиях.
Спасибо за работ !
СРАВНИТЕЛЬНЫЕ РЕСУРСНЫЕ
ИСПЫТАНИЯ НА ЦИКЛИЧЕСКУЮ
ПРОЧНОСТЬ СОЕДИНЕНИЙ СЕКЦИЙ
НАСОСОВ ГАБАРИТА 5.
А.Н. Комаров, начальни расчетно о се тора ООО «Борец»
В данной работе рассмотрены рез льтаты рес рсных испытаний соединений се ций насосов и
сравнение этих рез льтатов с проведенными ранее расчетами ци личес ой прочности. Цель исследования, приведенно о в данной статье, – выбор наиболее оптимально о варианта соединения по надежности и техноло ичности
Для исследования на ци личес ю прочность были выбраны след ющие соединения:
• 4Э-УЭ186.003 – 6 болтов М12x1,25 (серийная постава ООО «Борец»);
• 2УЭ186.003-02 – 6 болтов М12x1,25 (ООО «ЛЕМАЗ»
для ОАО «ТНК-ВР»);
• БНД-249.00.001 – 8 болтов М12 x1,25 (индивид альный за аз ООО «Борец» в .С р т);
• 8УЭ186.003 – 8 болтов М12x1,25 (новое опытное предла аемое основание).
Схема на р жения рес рсных испытаний прочности онстр ций представляла собой ци личес ое растяжение, ма симальная растя ивающая на р з а составляла 17000 Гс,
ци л на р жения – (от 0–250 до 17000 Гс), частота на р жения 2 Гц (время одно о ци ла 0,5 с). Стяжные болты, соединяющие олов с основанием, затя ивались аечным
лючом, с р тящим моментом М р = 5,5 Гм.
Испытания проводились на эле тро идравличес ой
машине МТС-50 (рис. 1) производства омпании MTS
Systems Corporation (США).
Рез льтаты рес рсных испытаний представлены на
рис. 2–3. Место разр шения во всех онстр циях – алтель.
• Основание 4Э-УЭ186.003 имеет цилиндричес ю
шей (нар жный диаметр 60 мм, а вн тренний –
41 мм) с ради сным переходом в виде алтели от
шей и фланц , в отором выполнены 6 отверстий,
толщина фланца 14 мм. Количество ци лов до об-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Рис. 1. МТС-50
разования трещины 669 000, до разр шения –
1 044 000 ци лов.
• Основание 2УЭ186.003-02.01 имеет цилиндричес ю
шей (нар жный диаметр 58 мм, а вн тренний –
42 мм) с выбор ой под болты в зоне ради са перехо-
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Рис. 2. Рез льтаты рес рсных испытаний
да фланц , в отором выполнены 6 отверстий, толщина фланца составляет 12 мм. Количество ци лов
до образования трещины 370 000, до разр шения –
1 123 000 ци лов.
• Основание БНД-249.00.001 имеет цилиндричес ю
шей (нар жный диаметр 61 мм, а вн тренний –
42 мм) с выбор ой под болты в зоне ради са перехода фланц , в отором выполнены 8 отверстий, а толщина фланца составляет 12 мм. Количество ци лов
до образования трещины 200 000, до разр шения –
441 000 ци лов.
• Основание 8УЭ186.003 имеет цилиндричес ю шей(нар жный диаметр 58 мм, а вн тренний – 41 мм)
с ради сным переходом в виде алтели от шей и
фланц в отором выполнены 8 отверстий, толщина
фланца 14 мм. Количество ци лов до образования
трещины 295 000, до разр шения – 580 000 ци лов.
Количество ци лов до образования трещины больше всех
выдержало основание 4Э-УЭ186.003 (серийная постав а
ООО «Борец»), наименьшее – основание БНД-249.00.001
(индивид альный за аз ООО «Борец» в . С р т).
Далее была проанализирована на р женность фланцев.
Из пра ти и известно, что разр шение фланцев происходит
в области алтельно о перехода шей и фланц . Расчеты
по азывают, что направления ма симальных растя ивающих
напряжений вблизи поверхности алтели распола аются перпенди лярно плос ости вероятной трещины (рис. 4).
В рез льтате расчетов становлено, что в области алтельно о перехода действительно прис тств ет с щественная онцентрация напряжений, особенно вблизи отверстий
под болты (рис. 5).
По рез льтатам испытаний можно с дить о неравномерности распределения ма симальных растя ивающих напря-
4
жений в зоне алтели. В онстр циях с 8 болтами напряжения в зоне алтели меньше, чем в онстр ции с 6 болтами,
та а в этом сл чае фланец более равномерно прижат.
В таблице по азаны рез льтаты сравнительно о расчета ци личес ой прочности оснований, проведенно о в
2005 .
Если оворить о причинах разр шения оснований, то
причины делятся на за ономерные и сл чайные. За ономерные – особенности онстр тивно о исполнения (ради сы алтели, толщина фланца и т.д.) и величина на р зРез льтаты сравнительно о расчета
ци личес ой прочности соединений
Рассчитываемые
онстр циисоединений
Рассчитываемоеоснование
Ци личес аяпрочность
Числов люченийивы лючений
по р жно оа ре атапридавлении
42МПадообразованиятрещины
Основания
Галтельпереходаоснования
рядомсболтом
4Э-УЭ186.003
1 (6болтовМ12x1,25)(Серийная
постав аООО«Борец»)
2УЭ186.003-02
2 (6болтовМ12x1,25)(ООО«Лемаз»
дляОАО«ТНК-ВР»)
БНД-249.00.001
3 (8болтовМ12x1,25)
(ООО«Борец»для .С р т)
8УЭ186.003(8болтовМ12x1,25)
4
(предла аемоеоснование)
№ 9 • сентябрь 2006
220000
220000
170000
400000
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НАШИ ЧИТАТЕЛИ
OUR READERS
Рис. 3. Места разр шения соединений
Рис. 4. Ма симальные растя ивающие напряжения
и. Сл чайные – техноло ичес ое исполнение (по решности при из отовлении, разброс механичес их хара теристи материала и т.д.), по решность стенда и человечес ий
фа тор при проведении испытаний.
На основании проведенных сравнительных рес рсных
испытаний и расчетов были сделаны след ющие выводы.
• Более предпочтительным б дет соединение с основанием, выполненным в виде цилиндричес ой шейи, а не основание с выбор ой под болты.
• Основание с восемью болтами 8УЭ186.003 (новое предла аемое) по азало дол овечность в два раза х же, чем
похожее по онстр ции с шестью болтами основание
4Э-УЭ186.003 (серийная постав а ООО «Борец»).
Причины мо т быть две.
1. Сл чайная – по решности из отовления алтельно о
перехода.
2. За ономерная – нар жный диаметр 8УЭ186.003 меньше на 2 мм по сравнению с диаметром 4Э-УЭ186.003.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Рис. 5. Напряженное состояние фланцев
Сопротивление шей и из иб , возможном при проведении испытаний, 8УЭ186.003 меньше, чем 4Э-УЭ186.003.
Проведение дальнейших э спериментальных и теоретичес их расчетных исследований соединений позволит становить истинн ю причин более ранне о разр шения ново о
восьмиточечно о предла аемо о соединения 8УЭ186.003.
По а на основании проведенных э спериментальных
исследований самое прочное и техноло ичное соединение 4Э-УЭ186.003 (серийная постав а ООО «Борец»).
ООО «Производственная омпания «БОРЕЦ»
127018, Россия, . Мос ва, л. С ладочная, 6, стр. 4
Тел./фа с: +7 (495) 363-9759
Internet: www.borets.ru
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
WORLD OIL, Vol. 227, № 5 – 2006
W. Goinmg and A. Anderson, Baker Oil Tools,
and Dr. G. Vachon, Baker Hughes
CLOSING THE LOOP ON INTELLIGENT WELLS
N. Dolle, Shell UK Ltd.;
P. Singh, Shell International Exploration and Production;
R. Turner, M. Woodward and W.-F. Paino, Brunei Shell Petroleum Co.
BUGAN FIELD GAS MANAGEMENT CONTROLS FOUR PRODUCING ZONES
D. Hill, L. Combee and J. Bacon, WesternGeco
IMAGING BENEATH BASALT USING AN OVER/UNDER
TOWED-STREAMER CONFIGURATION
D. Smith, Oxy Permian;
B. Ott, Well Completion Technologies
WINNING THE BATTLE AGAINST UNWANTED PRODUCTION
D. Rapp, P.E., P.M.P. Mustanf Engineering L. P.
TAKING THE FAST TRACK: STREAMLINING MAJOR DEEPWATER PROJECTS
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нефть мира
ЧТО ПРОИСХОДИТ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К. Абрахам, лавный реда тор WO
В BARCLAY
СРАВНИВАЮТ
ЦЕНЫ
На заседании Ассоциации независимых владельцев тан еров (Association of Independent Tanker
Owners), проходившем в Син ап ре, лава Barclay
Capital П. Хорснелл отметил, что « становившиеся цены на нефть абсолютно оправданы». Он та же отметил, что снижение добычи сырой нефти
б дет способствовать дальнейшем рост цен,
даже если постав и на рыно возраст т. Г-н Хорснел отметил, что в 2005 . добыча в э спортир ющих нефть странах (не входящих в ОПЕК) даже в
России не величилась. По этой причине импортир ющие страны, та ие а США, вын ждены были
использовать свои страте ичес ие запасы. Г-н
Хорснелл сравнил настоящее повышение цен на
нефть до 65 долл/брл. с потрясшим о да-то повышением цен до 20 долл/брл. При этом он добавил, что цена после предыд ще о повышения была
смешной по сравнению с настоящей. На заседании обс ждалось та же намерение стран, входящих в ОПЕК, поддерживать цен на нефть в среднем в 50 долл/брл.
ПЛАН РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ АРКТИКИ
ВСЕ ЕЩЕ НЕ ЗАКОНЧЕН
В момент под отов и в печать майс о о номера
WO, норвежс ий дол овременный план разработ и
месторождений Ар ти и еще не был отов пра тичес ой реализации. Реализация плана задерживается, несмотря на заверения Министра нефти и
энер ети и Норве ии о реализации плана до Пасхи
(16 апреля). Та ие операторы а Statoil и Norsk
Hydro с нетерпением ожидают о ончания разработи плана, чтобы знать, де им предстоит ос ществлять разведочные работы. Выше помян тый
план содержит детальные азания, де, о да и а
омпании мо т разрабатывать северное побережье Норве ии.
IPAA
СОГЛАСИЛАСЬ СОТРУДНИЧАТЬ
В ПРОГРАММЕ STAR
Амери анс ая ассоциация независимых нефтепромышленни ов (Independent Petroleum Association
of America – IPAA) выразила со ласие стать административным проверяющим ор аном про раммы
Natural Gas STAR, оторая направлена на предотвращение тече в атмосфер аза, транспортир емо о по тр бопроводам. Про рамма направлена на
эффе тивное величение доходов, поставо энерорес рсов, а та же со ращение вредных воздействий на о р жающ ю сред . За время с ществования про раммы (с 1993 .) теч а метана была
снижена на 403 млрд ф т3, что сэ ономило более
1 млрд долл.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
АННУЛИРОВАНИЕ
АФРИКАНСКИХ
БЛОКОВ
Ни ерия и Сан-Томе и Принсипи анн лировали
три из девяти бло ов, расположенных на их совместной территории из-за то о, что они мо т не
представлять интерес. Глава Национально о нефтяно о а ентства Сан-Томе и Принсипи заявил,
что с орее все о ни а ая омпания не проявит
интерес разработ е этих бло ов по той причине,
что они находятся в очень л бо их водах и это
потреб ет значительных инвестиций. Др ие шесть
бло ов б д т представлены на лицензионном
ра нде.
ФЬЮЧЕРСКИЕ ЦЕНЫ
НА СЫРУЮ НЕФТЬ
ДОСТИГЛИ НОВОЙ ВЫСОТЫ
По последним данным 19 апреля 2006 . цены
на ле ю малосернист ю нефть на нью-йор с ой
тор овой бирже (New York Mercantile Exchange –
NYMEX) становились на новом ре ордном ровне
– 72,17 долл/брл. В послед ющие два дня цены
незначительно снизились до 70,4 и 71,53 долл/брл.,
затем опять поднялись до 72,4 долл/брл. Несомненно, что эти цифры побили ре орд 30 ав ста
2005 ., о да цены за один баррель нефти поднялись до 70,85 долл. Геополити и беспо оятся, что
цены на сыр ю нефть б д т продолжать расти.
Причиной том может посл жить ядерные проблемы, связанные с Ираном, рез ое со ращение добычи в Ни ерии и э ономичес ий рост в Китае.
Министр ОПЕК от Индонезии М. Рахман заявил,
что намерен на след ющем заседании объявить
об величении добычи нефти в стране. Одна о
др ие страны, входящие в ОПЕК, заявили, что не
видят причин для величения добычи в та ие времена.
СЕНАТОР
ТРЕБУЕТ ПЕРЕСМОТРЕТЬ
ЦЕНЫ НА БЕНЗИН
Пос оль цены на сыр ю нефть вновь поднялись до ре ордно о ровня, та же повысились цены
на бензин. Эта тема орячо обс ждается полити ами. Сенатор Ч. Ш мер потребовал провести официальное расследование в омпаниях, приостановивших постав и сырой нефти на рын и, что стало
причиной повышения цен на бензин. Более то о,
сенатор послал обращение в Федеральн ю тор ов ю омиссию США (Federal Trade Commission –
FTC), в отором заявил, что нефтяные омпании и
перерабатывающие предприятия сознательно сдерживают добыч нефти и производство бензина в
ожидании зимне о сезона, чтобы поднять цены.
«Предприятия работают с 85-процентной производительной мощностью, о да мо т работать с
90-процентной», – тверждал сенатор. В свою очередь, а нефтяные омпании, та и перерабатывающие предприятия отрасли опровер ли эти
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тверждения. В FTC заявили, что они отнес тся серьезно требованиям сенатора и «соответственно
отреа ир ют», хотя для провер и данных может потребоваться нес оль о месяцев.
ВЕНЕСУЭЛА
ПРОДОЛЖАЕТ ПРИДЕРЖИВАТЬСЯ
ЖЕСТКОЙ ПОЗИЦИИ
В ОТНОШЕНИИ ОПЕРАТОРОВ
Последней та ти ой, примененной венес эльсим президентом У. Чавесом, стал захват нефтяных месторождений. У Чавес продолжает омпанию
по возврат месторождений нефти с незначительными запасами, разработ а оторых началась в
1990-х одах, и отор ю президент назвал «прест пной и предательс ой». В Венес эле же за рыли
два представительства омпаний Total и Eni за неплат 126,5 млн долл. (в прошлом) нало ов по дооворам на э спл атацию (со ласно за он об леводородах от 2001 .). После пости шей их недачи 1 апреля 2006 . омпании возобновили операции, объединившись с ос дарственной омпанией PDVSA, официально захватившей их месторождения. «Наша страна не позволит себя об радывать, – отметил министр энер ети и и рес рсов
Р. Рамирес. – Эти две мно онациональные омпании пренебре ли нашими за онами». После возобновления операций омпании со временем должны б д т выплатить задолженность. Единственной
омпанией, по ин вшей Венес эл , о азалась
ExxonMobil. Компания продала свою долю на нефтяном месторождении Ла Сейба-К эморе омпании Repsol-YPF. В настоящее время омпания заинтересована в разработ е месторождения тяжелой нефти Сьеро Не ро. Из 22 операторов толь о
16 за лючили повторные онтра ты. Чавес заявил,
что от разработ и месторождений тяжелой нефти
и бит минозных песчани ов, расположенных на восто е Венес элы, ос дарство должно пол чать с
доходов 51 %.
УВЕЛИЧЕНИЕ ДОХОДОВ
НЬЮФАУНДЛЕНДА И ЛАБРАДОРА
БЛАГОДАРЯ ВЫСОКИМ ЦЕНАМ
НА ТОПЛИВО
Бла одаря расширению арендных площадей и
орпоративным нало ам, анадс ая провинция
Ньюфа ндленд и Лабрадор пол чат значительное
пополнение бюджета. В 2005–2006 финансовом
од планир ется дополнительно пол чить примерно 76,5 млн анадс их долл. В след ющем финансовом од (2006–2007 .) планир ется, что
этой с мме добавится еще 6,2 млн анадс их
долл. Дополнительные доходы б д т пол чены с
с ммы 927 млн анадс их долл. Все о лишь два
ода назад провинция испытывала большой дефицит, и вставал вопрос, что придется со ратить
число рабочих мест до 4000 единиц. В 2006–2007
финансовом од бюджет провинции пополнится
дополнительными 350 млн анадс их долл., оторые б д т вложены в образование, медицин и
строительство доро . Все о планир ется потратить на эти про раммы примерно 4,6 млрд анадс их долл.
8
КОНГРЕССМЕН СЧИТАЕТ,
ЧТО США СЛЕДУЕТ
НАЧАТЬ БУРЕНИЕ
ВО ФЛОРИДЕ
РАНЬШЕ КУБЫ
Респ бли анец от шт. Пенсильвания Дж. Петерсон предложил за онопрое т, разрешающий б рение на природный аз все о в 36 м от побережья Флориды. Он пояснил, что начать развед в
этом ре ионе необходимо, пос оль
лава К бы
Ф. Кастро планир ет вс оре начать разведочное
б рение морс о о част а Ки Вест, расположенно о все о в 90 м от побережья Флориды. «Просто поразительно, что мы сидим здесь и оворим
о том, что не планир ем б рить во Флориде, а
межд тем, наш хороший приятель Ф. Кастро собирается вы ачивать природный аз прямо «из под
наше о носа», – с азал -н Петерсон в интервью
Miami Herald. У за онопрое та Петерсона же появилось 150 сторонни ов от обеих партий. Не дивительно, что представители Флориды же начали жаловаться на то, что штат необходимо о радить от пося ательств на б рение.
ПЛАН
РАЗВЕДОЧНОГО БУРЕНИЯ,
ПРЕДЛОЖЕННЫЙ
АДМИНИСТРАЦИЕЙ ВИРГИНИИ,
ОДОБРЕН
ВСЕМИ ПАРТИЯМИ
Одним из наиболее неожиданных предложений
стал предложенный лавой Вир инии Т. Кейном
омпромиссный план морс ой развед и, одобренный а природоохранными ор анизациями, та и
E&P отраслью. Бюллетень Sierra Club оп бли овал
след ющее сообщение: – «Се одня Т. Кейном побережье было сохранено». Одна о др ое сообщение опровер ло это выс азывание: – «Это лючевой ша для Вир инии и страны в целом с точ и
зрения веренности в обеспечении энер орес рсами в течение ряда лет». Парадо с за лючается в
том, что энер етичес ий за онопрое т разрешает
ос ществлять развед , но не б рение на природный аз. Б рение разрешено на расстоянии не ближе 90 м от бере овой линии. Одна о эти «полпиро а» спо оили а энер етичес ие омпании, та
и природоохранные ор анизации.
АНГОЛА
ПРИНИМАЕТ ЗАЯВКИ
НА АРЕНДУ
МОРСКИХ БЛОКОВ
В апреле 2006 . национальная нефтяная омпания Ан олы Sonangol предложила для разработ и
(20 нефтяным омпаниям) пять морс их бло ов:
1, 5, 6, 26 и частично бло 15. На разработ
аждо о бло а были поданы заяв и. Затем последовал 30-дневный период оцен и бло ов, объявление в прессе о рез льтатах оцен и было оп блиовано в мае 2006 . Это стало первым предложением после то о, а страна пол чила независимость (в 1975 .). Кроме то о, в начале мая 2006 .
последовало дополнительное предложение для
разработ и бло ов 17 и 18.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НОВЫЙ ТРУБОПРОВОД
СОЕДИНИТ БАРНЕТТ ШЕЙЛ
С ВОСТОЧНОЙ ЧАСТЬЮ США
Компания Crosstex Energy завершила строительство 24-дюймо о тр бопровода North Texas Pipeline,
протяженностью 225 м и стоимостью 115 млн долл.
Тр бопровод проле ает через шесть о р ов Техаса. Новый тр бопровод б дет использоваться для
транспортиров и природно о аза с месторождения Барнетт Шейл. Не оторые объемы аза б д т
передаваться омпаниям Cosery Energy и Atmos
Energy для продажи местным потребителям и для
постав и на рын и Северно о Техаса. Оставшаяся
часть аза б дет предназначена для транспортирови на рын и восточной части США. О ончательно
тр бопровод был сдан в э спл атацию 4 апреля
2006 ., первоначальная проп с ная способность
составляет 250 млн ф т3/с т. Впоследствии проп с ная способность тр бопровода б дет величена до 375 млн ф т3/с т, объемы добычи природноо аза на Барнетт Шейл составляют в среднем
1,4 млрд ф т3/с т. В соответствии с про нозом добыча природно о аза на этом месторождении в течение след ющих трех-пяти лет величится до
3,0 млрд ф т3/с т.
СТРОИТСЯ
ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ ЧИСЛО
МОРСКИХ БУРОВЫХ УСТАНОВОК
В соответствии с данными, предоставленными
RigLogix, в настоящее время строится или планир ется строить 88 плав чих морс их б ровых станово (Mobil Offshore Drilling Unit – MODU). Это самое большое число строящихся MODU за последние 20 лет (после предыд ще о строительно о
б ма в 1980–1883 .). В то время в течение четырехлетне о периода было построено 300 MODU,
в лючая 230 самоподъемных б ровых станово
(стоимость аждой составляла 90 млн долл.), 48
пол по р жных б ровых станово (стоимостью 210
млн долл. аждая) и восемь б ровых барж (стоимостью 185 млн долл. аждая). В ачестве сравнения:
за период 2006–2009 . б дет построено 61 самоподъемная б ровая станов а (стоимостью 135 млн
аждая), 21 пол по р жная б ровая станов а (стоимостью 410 млн долл. аждая) и шесть б ровых
барж (стоимостью 535 млн долл. аждая). В данном сл чае стоимость всех онстр ций в настоящее время значительно выше, пос оль они предназначены для работы на больших л бинах, чем
ранее.
КОЛУМБИЯ
ПРИГЛАШАЕТ НА АУКЦИОН
ВОСЕМЬ КОМПАНИЙ
Представитель ос дарственной нефтяной омпании Кол мбии Ecopetrol М. Теллез сообщил, что
официальные лица Кол мбии при ласили принять
частие в а ционе на разработ E&P прое та в
провинции Мета восемь омпаний. По предварительной оцен е стоимость реализации прое та составит 1,6 млрд долл. К при лашенным омпаниям относятся ExxonMobil, Chevron, BP, Total,
Repsol-YPF, Lukoil, Petrobras и Sinopec. «Победителями стан т те омпании, оторые предложат
наиболее оптимальный прое т величения добычи нефти», отметил -н Теллез. Планир емые размеры инвестиций в лючают величение добычи на
месторождениях, правляемых Ecopetrol, и разведновых месторождений на площади 1,7 млн а.
Официальные лица страны объявили о том, что
запасы тяжелой нефти в этой провинции оценены
в 1,0 млрд брл. и еще 2 млрд брл. предстоит отрыть.
ОПЕК СНИЖАЕТ
ПРОГНОЗИРУЕМЫЕ ДАННЫЕ
МИРОВОГО СПРОСА
НА НЕФТЬ
В 2006 . аналити и ОПЕК снизили данные проноза мирово о спроса на нефть с 1,46 до 1,42 млн
брл/с т. В ачестве причины снижения про ноза
мирово о спроса на нефть в среднем до 84,53 млн
брл/с т они приводят снижение потребления нефти в США в первые три месяца 2006 . В соответствии с оцен ой в настоящее время потребление
нефти в странах, входящих в ОПЕК, составляет в
среднем 27,85 млн брл/с т.
НОВОСТИ РАЗВЕДКИ
П. Фишер, реда тор
КРОШЕЧНЫЕ ЗУБЫ
ПОМОГЛИ УЗНАТЬ
ВОЗРАСТ ПРОЛИВА ДРЕЙКА
На тем настояще о и б д ще о всемирно о потепления среди специалистов вед тся постоянные
споры, хотя этот процесс происходит на Земле же
в течение 2000–40 0000 лет и б дет продолжаться
еще нес оль о ве ов. Поп лярная пресса обычно
забывает помян ть на чный фа т, что на Земле
же о да-то было значительно теплее и значительно холоднее, об этом оворят еоло ичес ие напла-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
стования. Одной из причин та о о изменения лимата, та называемые «периоды Милан овича», является изменение орбиты Земли. К та им изменениям относятся на лон планеты, орбитальная э сцентричность и прецессия. В рез льтате Земля перенесла 100-тысячелетний ледни овый период.
Отчасти понятно.
Периоды Милан овича не предпола ают полноо охлаждения (ледни ово о периода) или полно о
потепления, это намно о более сложный процесс,
со мно ими несоответствиями, особенно если происходит ре ресс. Эмиссия СО2 и те тоничес ая а тивность плит та же и рают роль. В процессе мно9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ла, что это происходит из-за сжаих споров ченые сделали вывод,
тия или репления молодых осачто наиболее решающим фа тодочных пород и, роме то о, по
ром является время.
причине а тивности челове а.
Значительное влияние на о еЧтобы до азать, что это на саанс ие течения о азывает те томом деле происходит, Р. До а
ничес ая а тивность плит. Панамиспользовал еодезичес ие изс ий анал, положение Австралии
мерения, а та же достижения
и Гренландии являют собой четсп тни овых техноло ий, та их
ий пример. На онтиненте Антара лобальная система нави атида, о да он был связан с Южции (Global Positioning System –
ноамери анс им онтинентом,
200 мм
GPS), Lidar и радар, чтобы исслеросли влажные северные леса.
довать историчес ое движение
Это было 35–40 млн лет назад.
Рис. 1. З б рыбы, обитавшей примерно
пород в районе сброса Мичо да.
Охлаждение планеты началось в
41 млн лет назад, размером 300 ми рон
Использование этих методоло ий
очень тепл ю эр , о да онцентФото предоставлено д-ром Х. Шер
позволило сравнить верти альрация в атмосфере СО2 превышаные изменения на различных ровнях с точными
ла настоящ ю в три-четыре раза. Изменились ли
данными по верти али. В рез льтате выяснилось,
о еанс ие течения, что стало причиной охлаждечто измеренные данные не соответств ют данным
ния лимата? Геоло ичес ие исследования подмодели. Это означало, что причиной оседания
твердили, что Южная Амери а отделилась от Анпочвы не является ни сжатие, ни движение р нтар тиды, образовав пролив Дрей а, о оло 15–
товых вод, ни добыча нефти и аза. С орее все49 млн лет назад. Этот период можно было со рао, причиной оседания является те тоничес ая
тить, чтобы продолжить споры о времени образоа тивность.
вания пролива Дрей а, пос оль известно, что АнВ течение 1969–1970 . в рез льтате те тотар тида по рылась льдами примерно 34 млн лет
ничес ой а тивности оседание составляла
назад.
16,9 мм/ од или 73 % с ммарно о оседания. ПроПримерно 20 лет назад в рам ах Про раммы
меж точная л бина оседания, связанная со сжаб рения о еана в проливе Дрей а были взяты протием плейстоценовых и миоценовых пластов, осбы р нта с л бины 340 м ниже ровня дна. Д-р
тавалась постоянной и составляла 4,6 мм/ од. В
Э. Мартин и д-р Х. Шер из ниверситета Флорипериод 1971–1977 . этот по азатель величилды обнар жили, что з бы рыб содержат минерася до 7,1 мм/ од, в основном по причина те толы апатита, оторый на апливается в ред озеничес ой а тивности. Изменение л бины оседамельном элементе неодиме. Е о изотопная хара ния стало причиной изменения движения пород
теристи а тихоо еанс их рыб и рыб, обитаювдоль сброса Мичо да.
щих в Атлантичес ом о еане, различна, поэтом
Анало ично происходит оседание пород в мелона может быть использована для определения
их водах, т.е. осадочные породы сжимаются и изпериода образования пролива межд матери аменяется течение р нтовых вод; в среднем оседами.
ние составляет 1,5–2,5 мм/ од. С тех пор а ряЭта хара теристи а подс азала ченым попродом со сбросом начали добывать нефть и аз, в
бовать отыс ать в пробах р нта мел ие, размером
оседании почв стали винить б рение.
все о в полмиллиметра, з бы рыб. Ко да пробы (с
След ет помян ть о том, что еоло и, исслеиспользованием техноло ии, называемой термальд ющие р сло и дельт р. Миссисипи, точно предной ионизацией масс-спе трометрии) были исслес азали ибель современной дельты ре и из-за
дованы, их изотопные хара теристи и по азали, что
соор жения дамб. Геоло и с точ и зрения истопролив Дрей а образовался почти 41 млн лет нарии проте ания биоло ичес их процессов продезад (рис. 1), более чем достаточно времени для обмонстрировали, что если заболоченные территоразования ново о о еанс о о течения и охлаждерии исчезали в рез льтате естественно о процесния лимата Антар тиды до образования ледово о
са, то движение осадочных пород может в достапо рова. Ита , делаем вывод, что те тоничес ая а точной степени влиять на оседание почв и повытивность может стать причиной изменения о еансшение ровня моря. К сожалению, толь о в настоих течений и лимата.
ящее время ченые дости ли полно о понимания
процесса.
ОСЕДАНИЕ ГРУНТА
НА ПОБЕРЕЖЬЕ
ЛУЧШЕЕ
МЕКСИКАНСКОГО
ОТКРЫТИЕ МАЯ
ЗАЛИВА
Разведочной с важиной 4-ESS-164A омпания
На еже одной встрече Амери анс ой ассоциаPetrobras от рыла новое месторождение нефти в
ции еоло ов-нефтяни ов (American Association of
басс. Эспирит Сант . Новое месторождение ле Petroleum Geologists – AAPG), проходившей в Хьюой нефти расположено в 12 м северо-восто
стоне, представитель ниверситета Л изианы
от месторождения Голфинхо. Извле аемые запасы
Р. До а выст пил с до ладом «Оседание поберенефти оценены в 280 млн брл. По предварительжья Ме си анс о о залива». Южная Л изиана,
ным оцен ам ачество нефти на месторождении
Миссисипи, Техас и Алабама постепенно затопляотличное. С важина была проб рена с пол по р жются. Широ о распространенная модель по аза10
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ной б ровой станов и, принадлежащей омпании
Diamond Offshore, Ocean Winner.
След ющей с важиной (4-ESS-160), та же проб ренной в басс. Эспирит Сант , было от рыто еще
одно месторождение нефти, запасы оторо о оцени-
ваются в 60–80 млн брл. Эти новые от рытия величили потенциал бассейна примерно на 310–330 млн
брл. нефти. С четом запасов этих дв х месторождений потенциал ле ой нефти бассейна Эспирит Сант
в настоящее время составляет примерно 600 млн брл.
НОВОСТИ БУРЕНИЯ
Л. С иннер, реда тор –
University, Texas
онс льтант, Tech
УПРАВЛЕНИЕ
ДОЛОТОМ
В инд стрии б рения с ществ ют свои традиции, большая часть оторых изменяется с течением времени слиш ом медленно или не изменяется
вообще. Мно ие по оления б рови ов б рили прямые верти альные с важины. Отсюда пришла традиция дарно- анатно о б рения, при отором необходимо было б рить верти альные с важины,
чтобы система работала. Затем, после модернизации техноло ий и необходимости от лонения с важин, б рови и решили, что они мо т б рить направленно.
Бла одаря м-р Хью ес вращающееся долото
заменило инстр мент для дарно- анатно о б рения, но с важины по-прежнем б рились вертиально. У ол от лонения измерялся «однозамерным» специальным инстр ментом, оторый использовал сил тяжести, чтобы отметить бел ю или
желт ю черт при помощи пиш ще о элемента.
К сожалению, долото м-ра Хью еса было дв хшарошечным, оторое, а мы в настоящее время
знаем, является отличным долотом для построения ла от лонения. Позже в не оторых сл чаях
вращательно о б рения с важины начали от лоняться от верти али, и, что дивительно, б рение
продолжалось. Правда, возни ла новая проблема,
ни то не знал, в а ом именно месте с важина
от лонилась от верти али, знали толь о о фа те
от лонения.
Все эти изменения происходили в 1929 ., о да
Дж. Истман изобрел и запатентовал мно озамерный прибор для замера ис ривления с важины.
Этот инстр мент наряд с от лонителем широ о использовался при б рении с важин а морс их, та
и наземных, по всей площади Хантин тон Бич
(Калифорния).
От лонитель и подобные приборы использовались в течение десятилетий при б рении на лонно-направленных с важин. Не стойчивые забойные
омпонов и работали та им способом достаточно
длительное время, использ я тяжеленн ю б рильн ю тр б для обеспечения оризонтали и в ачестве стабилизатора, страте ичес и размещенно о,
чтобы и рать роль опоры при протал ивании долота и построении ла от лонения. Позднее для этих
целей использовались с важинный ривой проводни и специальный из ибающий дви атель.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
При помощи направленно о б рения с использованием из ибающе о дви ателя строился ол
от лонения и ос ществлялось плавное от лонение
с важины до тех пор, по а продолжалось направленное б рение. Направленное б рение сопровождалось роторным б рением, долотом с передней
реж щей поверхностью. В рез льтате прямой часто , расположенный ниже от лоненно о, б рился
одновременно с от лоненным. Если возни ала необходимость выполнить значительное от лонение,
б рилась с важина се ментной онфи рации, при
этом использовались методы направленно о и вращательно о б рения.
В прошлом се ментные с важины (от лонение –
прямой часто – от лонение) б рились достаточно часто. В настоящее время ол от лонения с важин при на лонно-направленном б рении все больше стремится
оризонтали и длина с важин величивается. Б рение се ментных с важин образ ет слиш ом большие вращательные моменты и сопротивления, если эти с важины дости ают значительной длины. Ита , необходимо было разработать нов ю онцепцию.
При новом типе б рения передняя реж щая поверхность долота постоянно ре лир ется с целью
соблюдения правильно о ла и азим та для образования плавно о от лонения. Вращательные правляемые системы (Rotary Steerable Systems – RSS)
наряд с измерениями и аротажем в процессе б рения (MWD и LWD) позволяют от азаться от направленно о б рения для построения ла.
Очист а все да была проблематична в направленных с важинах. В почти верти альных с важинах отб ренные частицы в б ровом растворе равномерно распределяются во р б рильной олонны. В оризонтальных с важинах отб ренные частицы на апливаются в забое. Пос оль б рильная
омпонов а постоянно вращается, отб ренные частицы смешиваются с б ровым раствором (при словии, что они захватываются б рильной омпоновой). Обычно при направленном б рении оризонтальных с важин изменение направления о раничивают до миним ма, пос оль б рильная олонна за репляется толь о на орот ий период времени, чтобы построить ол.
Ко да ол от лонения с важины составляет 40–
55°, отб ренные частицы на апливаются в нижних
интервалах с важины. Достаточно часто б рильная олонна испытывает значительные растя ивающие напряжения в верхних интервалах с важины. Отб ренные частицы породы «с атываются под
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
лон» и на апливаются в нижнем интервале. При
использовании более длинной б рильной олонны, за репленной неподвижно, более мел ие отб ренные частицы б д т на апливаться в ольцевом пространстве во р б рильной олонны или
ниже нее. Ко да возни ает необходимость поднять
б рильн ю олонн для подсоединения след ющей
свечи, эти отб ренные частицы о азывают сопротивление или за линивают в месте соединения
тр б. В рез льтате олонна прихватывается и образ ется проб а.
При правляемом вращательном б рении б рильная олонна постоянно вращается. В большей
части систем использ ется неподвижная, не вращающаяся м фта, снабженная про лад ой или пластиной, оторая предохраняет от сопри основения
вн три с важины. Эти про лад и мо т расширяться или сжиматься при помощи идравличес о о
цилиндра в зависимости от изменения направления, чтобы построить правильный ол. С их помощью можно та же ос ществить бо овой сдви , чтобы придать долот правильное азим тальное направление. Л чше все о использовать про раммир емый инстр мент для выполнения правильной
трае тории с важины. Еще л чше, если этот инстр мент в процессе б рения можно было бы перепро раммировать.
С важинные измерения ос ществляются прибором, размещенным непосредственно за долотом,
поэтом незначительные от лонения сраз же определяются и при помощи омпьютера, ос ществляюще о онтроль про ладо м фты, при этом производится м новенная орре ция. В рез льтате б -
рится точно от лоненная с важина, с оряется процесс б рения и снижается трение, вращательные
моменты и сопротивления. Это происходит не тольо бла одаря выполнению точно о от лонения, но
и хорошей очист и за счет постоянно о вращения
б рильной олонны.
Для пол чения и орре тиров и данных с забойных инстр ментов и RSS использ ется телеметричес ая система ре истрации параметров б рения.
Та же возможно использование систем эле трома нитной телеметрии. В сл чае необходимой орре ции посылается эле трома нитный си нал через
землю или эле тронный си нал по б рильным тр бам для перепро раммирования системы.
Нес оль о лет назад, бесед я на б ровой с
р ппой старых б рови ов, я отп с ал ш т и по
повод преим ществ инновационных техноло ий.
Я оворил, что с изобретением роботов на б ровой мы сможем во время б рения на лонно-направленных с важин пойти в телефонн ю б д ,
оп стить монет , позвать
телефон долото и
спросить е о, а там ем б рится. В ответ мы
слышим эле тронный олос ( онечно, с британс им а центом), оторый поздоровается и сообщит о л бине, ле на лона, азим те, давлении,
температ ре, проницаемости и др их параметрах. И если нам не понравится то, что мы слышим, мы может передать долот др ое направление.
То да мы все смеялись над та им изображением работы долота при помощи телефона. А разве
это не ос ществилось, правда, не с та ой абсолютной точностью.
НОВОСТИ ДОБЫЧИ
В. Шмидт, на чный реда тор, WO
ВЫБЕРИ
«СВОИ» ТРУБЫ
Повреждения тр бопровода, проложенно о в
холодном малонаселенном ре ионе Аляс и, азывают на серьезные проблемы, связанные с оррозией. Вспомним теч нефти в начале марта
2006 . в Пр до Бей, о да нефть разлилась на
площади три а ра (1 а р = 4,046 х 10 3 м2). Утеч а
4700 брл. нефти произошла из 1/4-дюймово о отверстия, образовавше ося в 34-дюймовом тр бопроводе в рез льтате оррозии. В апреле 2006 .
произошла еще одна теч а на Пр до Бей, на этот
раз природно о аза (12 тыс. ф т 3), из 3-дюймово о отверстия, образовавше ося в тр бе азлифтной системы.
Та же в апреле 2006 . произошла теч а нефти
на месторождении К пар . Нефть вместе с 12 брл.
добываемой воды разлилась в т ндре на площади
свыше 2000 ф т2 (1 ф т = 0,3048 м). Утеч а произошла из отверстия 24-дюймово о тр бопровода.
Возможно, вы что-то слышали о тр бопроводе
Пр до Бей – Аляс а, и не толь о о нем. Я сомнева12
юсь в этом, пос оль эти тр бопроводы недавно
введены в э спл атацию. Одна о на этих тр бопроводах возни ает мно о проблем, связанных с небольшими теч ами, оторые ред о привле ают
внимание прессы, но наносят значительный щерб
о р жающей среде, создают проблемы с ре лир ющими ор анами и треб ют больших затрат на
очист территории. Соответственно для операторов теч и, подобные этим, заставляют приостанавливать добыч , что с азывается на прибыли.
Одна из та их тече на тр бопроводе Аляс а стоила оператор 6 млн долл/с т. Из-за теч и природно о аза была приостановлена е о добыча (100
тыс. брл/с т в нефтяном э виваленте), роме то о,
из-за теч и добываемой воды приостановили добыч нефти в объеме 4000 брл/с т.
Ка сообщалось в до ладах, все эти сл чаи произошли из-за вн тренней оррозии тр б. Оператор
тр бопровода Аляс а был поставлен в известность
об истончении тр б, но решил справиться с этой
проблемой самостоятельно, снизив с орость оррозии. Ни а о о си нала др ом оператор о состоянии азлифтной и добывающей систем не пост пало.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
же 30 лет, хотя во мно их др их
Коррозия возни ает в рез льтаре ионах мира та же ведется б те эле трохимичес ой реа ции
рение и добыча без а о о-либо
межд добываемыми флюидами и
вреда о р жающей среде и по
металличес ими системами, по
пятьдесят лет.
оторым флюиды транспортир ютИз все о с азанно о можно сдеся из пласта. Эле тричес ий потенлать вывод, что чем больше сро
циал межд тр бами и пластовыэ спл атации системы, тем больми флюидами изменяется с измеше о внимания она треб ет себе.
нением ровня рН. Эле тричес ий
В настоящее время, о да цены на
потенциал та же меняется в завинефть достаточно высо и, необхосимости от оличества ионов в
димо модернизировать старевCO2, H2S и O2 в соответств ющем
шие, потенциально «слабые» тр пото е флюидов.
бопроводы, чтобы предотвратить
Эле тричес ий потенциал сонезапланированный простой и наздает оррозионный элемент понесение вреда о р жающей средобно альваничес ом элемент ,
де. Ита , выберите себе тр бы:
де эле троны освобождаются из
системам, э спл атир ющимся
металла. Из-за движения эле тросвыше 50 лет, треб ется серьезнов в пото е флюидов образ ется
ная оцен а.
металличес ий ион (Fe2+), оторый
вызывает оррозию металла. СвоПЛАТФОРМА MARS
бодный металличес ий ион позже
«ВОЗВРАЩАЕТСЯ»
может выпасть в осадо в раствоВосстановительные работы на
ре в виде о алины.
платформе Mars, принадлежащей
Межд тем в пото е флюидов
омпании Shell, за ончились в мае
свободные эле троны реа ир ют с
2006 ., раньше запланированноионами. В рез льтате образ ется
о сро а. Объемы добычи были
вода (H2O), идро сил-ионы (ОН-1)
частично восстановлены же
и водород (H2) в зависимости от
онц мая в рам ах E&P про рамсвойств флюидов ( ислота или осмы.
нование). Эти реа ции происходят
Рис. 2. Коррозия СО2 может быть одноПравильное определение пона металличес ой поверхности,
родной в виде апель или поражать
отдельные част и
вреждений обор дования тр бообраз я л бления (рис. 2), поФото предоставлено New Mexico Water и
провода та же, а и точная оценрытые сплошным слоем, аплями
Infrastructure data System
а повреждений, были основными
или отдельными оррозионными
фа торами, оторые позволили
пятнами. Виды оррозии зависят
омпании за ончить ремонт раньше сро а. После
от то о, а проте ают флюиды по тр бе и хара тера ана омпания арендовала две баржи, оторые
ристи и металла.
отб сировали на ренивш юся б ров ю станов
Ита , с ществ ет мно о способов образования
на бере . В этой операции принимали частие 500
оррозии. Что можно предпринять, чтобы замедчелове , в лючая инженеров, еоло ов, техни ов.
лить этот процесс? Насчитывается восемь спосоСпециалисты Shell становили, что во время
бов: обезвоживание флюидов, извлечение азов,
ра ана платформа выдерживала волны высотой
вызывающих оррозию, даление твердых приме24,3 м и ветер, с орость оторо о дости ала
сей и химичес их ин ибиторов, защита металлов с
200 м/ч. Б ровая выш а была смыта за борт, тр использованием растворимых анодов, использовабопроводы и б ровая станов а для апитально о
ние защитных по рытий, использование специальремонта с важин были значительно повреждены.
ных сплавов (обычно для флюидов с высо им соПроблем со с важинами заре истрировано не
держанием CO2 и H2S).
было. Ни одной апли нефти не было пролито в
Каждая из этих техноло ий имеет свои положиморе, та же не было заре истрировано теч и аза.
тельные и отрицательные стороны. В основном,
С платформы Mars добывалось 5 % с ммарной дочтобы предохранить металличес ие онстр ции
бычи нефти и природно о аза в Ме си анс ом
на месторождениях, придется использовать омзаливе.
бинацию нес оль их техноло ий. Определение и
Новый сезон ра анов начался 1 июня.
мониторин оррозионных повреждений необходим, чтобы иметь возможность предотвратить незапланированные длительные перерывы в операциях.
Заре истрировали операторы Аляс и а ие-либо
др ие повреждения? Нет, все повреждения были
связаны с оррозией. Можно с азать, что этим операторам повезло, что оррозионные пятна на азовых, нефтяных и водных системах были небольшими. Нефтяные месторождения Аляс и э спл атиПеревел Д. Баранаев
р ются без причинения вреда о р жающей среде
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА
КОНТРОЛЯ СКВАЖИН
С РАЗВИТОЙ ЛОГИКОЙ
В. Гоин и А. Андерсон, Baker Oil Tools; д-р Г. Вачон, Baker Hughes
Автоматизация отдельных с важин приводит
Системы с важин с развитой ло и ой обеспечивают возможность выбора планир емых или непредвиденных с важинных и пластовых словий.
Операторы месторождений использ ют возможности систем с важин с развитой ло и ой в основном для дистанционно о правления словиями в
с важине и обеспечения онтроля в масштабе реально о времени. Одна о можно достичь большео спеха, если ло и о-информационные системы
с важины б д т взаимосвязаны др с др ом и
обеспечат централизованный онтроль по зам н том ци л , бла одаря чем повысится эффе тивность и величится объем добычи, что в настоящее время дости ается с использованием по отдельности дистанционно правляемых систем и
средств онтроля.
ПРЕИМУЩЕСТВА
В настоящее время на развитых месторождениях онтроль ос ществляется в основном централизованно или по постепенной зам н той системе, а по азано на рис. 1.
Разработать зам н т ю систем с целью достижения ма симальной эффе тивности и оптимизации добычи, а та же снижения рис ов и затрат проще для отдельной с важины, чем для все о месторождения. Более орот ая зам н тая система, разработанная для отдельной с важины (см. рис. 1)
Выполнение
основной
про раммы
Медленный ци л
Модернизация и
ос ществление
оперативно о
плана
Вмешательство
Ул чшение и
оптимизация
словий
добычи
Оптимизация
пластовых
хара теристи
План
Планирование
разработ и
месторождения
Быстрый
ци л
Диа ности а
Пол чение и
модернизация
пластовых
хара теристи
Рис. 1. В настоящее время на развитых месторождениях внимание фо сир ется в основном на зам н той системе онтроля месторождения. Более орот ая зам н тая система обеспечит ма симальн ю эффе тивность и оптимизир ет добыч ,
снизив рис и и затраты
14
повышению эффе тивности месторождения
может сопровождаться основными автоматизированными задачами, оторые использ ются для быстро о вычисления операций для он ретно о заазчи а. Автоматизированная система, описанная
в этой статье, использ ется для постоянной передачи данных межд ее элементами, в лючая воспроизведение си налов, определяемых пользователем. Ло и о-информационная с важинная система представляет собой систем , бла одаря оторой можно ос ществлять дистанционное правление и онтроль добычи или на нетания в нес оль о
прод тивных зон одной с важины. Ло и о-информационное обор дование является инстр ментом,
оторый обеспечивает адаптацию с важины оптимальным рабочим словиям без проведения дополнительных операций.
Кроме то о, в статье описан по р жной эле тронасос (Electrical Submersible Pump-ESP), при помощи оторо о ос ществляется добыча из дв х оризонтов, использ ющийся с мно опозиционным
ре лир емым дроссельным стройством для онтроля добычи в аждой прод тивной зоне и системой для на нетания химичес их составов с целью очист и с важины в сл чае необходимости
(рис. 2).
Инстр менты системы обеспечивают онтроль
давления и температ ры в обеих прод тивных
зонах (верхней и нижней), та же а расход жидости и прито воды из нижней зоны. Объединенная с трехфазным расходомером, размещенным на поверхности, эта система может обеспечить трехфазн ю добыч из обоих оризонтов. Дистанционно правляемое дроссельное стройство, размещенное в забое, ре лир ет давление
на аждом интервале, чтобы минимизировать
перето и и/или оптимизировать добыч . ESP та же обор дован системой онтроля, при помощи
оторой измеряется и ре истрир ется давление
на приеме насоса, температ ра и данные о вибрации.
В зависимости от поставщи а омпле т обор дования может быть дополнен нес оль ими независимыми ло и о-информационными интерфейсами, размещенными на поверхности, для ос ществления дистанционных (с поверхности земли) замеров температ ры, давления, пото а. Кроме то о,
в омпле т обор дования может входить система
сбора данных, пост пающих с измерительных при№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Линии правления:
3 х 1/4" – идравличес ие;
2 х 3/8" – для на нетания
химреа ентов; 1 х 1/4" –
для передачи си налов
Кабель
ESP
Хом т для 4 1/2 –
дюймовой тр бы
13 3/8 –
дюймовая
обсадная олонна
ESP,
обор дованный
7-дюймовым
ож хом весом
26 ф нт
7-дюймовый хом т
Хом т для
4 1/2 – дюймовой
тр бы
Система для на нетания
химичес их составов
диаметром 3 1/2"
3 1/2 – дюймовое
НСМ-А
ре лир емое
дроссельное
стройство
3 1/2 – дюймовая м фта
3 1/2 – дюймовое НСМ-А
ре лир емое дроссельное
стройство
3 1/2 – дюймовый
расходомер
Вент ри
3 1/2 – дюймовый
измерительный прибор
для замера температ ры и
давления
Хом т для
4 1/2 – дюймовой
тр бы
3 1/2 – дюймовая система
на нетания химичес их
составов
Р = 2,600 psi
(1psi = 6,89 Па)
Т = 99,4 оС
Верхний
интервал
Уплотнительный
зел 192-47
GBH-22
Съемный па ер SC-2Р
для 9 5/8-дюймовой
обсадной тр бы
3 1/2 – дюймовая
оничес ая
проб а
С ользящая м фта Q-22
Нижний
интервал
Р = 3,160 psi
Т = 99,4 оС
9 5/8-дюймовая
обсадная тр ба
Рис. 2. Эле тричес ий по р жной насос, при помощи оторо о
ос ществляется добыча из дв х оризонтов, использ ющий
мно опозиционное ре лир емое дроссельное стройство для
онтроля добычи в аждой прод тивной зоне и дорн для нанетания химичес их реа ентов с целью очист и
боров, размещенных в забое, идравличес ая система (hydraulic power unit-HPU) и связанные с ней
онтроллеры для с важинных ре лир емых дроссельных стройств, система для на нетания химреа ентов и связанные с ней онтроллеры, система изменения с орости вращения ESP и системы
онтроля ESP.
Обычно величение затрат на обор дование
с важины ло и о-информационной системой по
сравнению с затратами на традиционное обор дование с важины по азывается при помощи моделирования с целью на лядной демонстрации
преим ществ. К та им преим ществам относится
ма симальное извлечение прод та, повышение
добычи, снижение э спл атационных затрат и рисов, а та же ис лючение высо их затрат, связан-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
ных с дополнительным вмешательством в с важинные операции.
Основные ф н циональные элементы системы
добычи с важин с развитой ло и ой и зам н той
системой онтроля, в лючают в себя с важинный
мониторин , моделирование с важины и профиля
пласта, принятие решений, а та же онтроль и оптимизацию. Контроль зам н той системы обычно
ос ществляет оператор, правляющий с важиной,
в ф н ции оторо о входит сравнение действительных данных добычи с первоначальным анализом
и посыл а оманд в сл чае необходимости изменения параметров.
С использованием автоматизированной замн той системы онтроля дости аются дополнительные возможности. При этом ма симально
величивается эффе тивность использования
рес рсов, обор дования и рабоче о процесса.
Увеличение объемов добычи и продление сро а
э спл атации с важины за счет изменения нес оль их параметров может о азать положительное влияние на свойства пласта. Контроль добычи и точный ее про ноз помо т оператор
направить силия р оводства на оптимизацию
все о месторождения. Объединение систем и
со ращение вмешательства челове а в правление с важиной способств ет снижению рис ов
и повышению эффе тивности работы валифицированных специалистов. Кроме то о, та ой
способ правления позволяет своевременно известить оператора о необходимости проведения
на с важине те ще о ремонта. Быстрое оповещение и принятие решений на основании автоматичес о о си нала и точной форм лиров и
словий помо т со ратить затраты на проведение работ и величить доходы.
Использование дополнительных автоматизированных систем помо ает оператор в процессе моделирования или орре тирования правления от
порядочения данных до приостанов и добычи.
Бла одаря этом ма симально повышается эффе тивность рес рсов, обор дования и проведения работ, а та же повышается добыча, безопасность и
надежность. В онечном счете, бла одаря точной
и быстрой диа ности е автоматизированные системы мо т «сообщить» о необходимости изменения словий э спл атации или возни новении непредвиденных проблем, что помо ает незамедлительно предотвратить их.
ВЫБОР
На раннем этапе использования ло и о-информационной с важинной системы вспомо ательное
обор дование, размещенное на поверхности и связанное с обор дованием, сп щенным в забой с важины, обычно работает а автономная система,
оторая периодичес и онтролир ется и орре тир ется. В онечном счете, ф н ции омпле сно о правления и пол чения данных можно объединить в дост пн ю един ю, дистанционно правляем ю систем Supervisory Control and Data
Acquisition (SCADA). Бла одаря этом повышается
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ло и о-информационное
обор дование и правляющий
интерфейс для ре лирования
лапанов
Гидравличес ая
система
Наземная система
онтроля измерений
температ ры и
давления
Устройство для
изменения с орости
вращения
по р жно о
эле тронасоса
Патентованная
инстр ция по
использованию
измерительных
приборов
По р жной
эле тронасос
Дроссель
НСМ-А
Дроссель
НСМ-А
Измерительный
прибор для
замера
температ ры и
давления в
забое
Рис. 3. Наземная система сбора данных связана с системой
онтроля SCADA
объем дост пных данных с целью ос ществления
онтроля параметров, но средства анализа этих
данных не изменяются. Поэтом большие объемы
необработанных данных, оторые собираются для
проведения анализа, не «за ромождают» ло и оинформационн ю с важинн ю систем онтроля,
пос оль процесс обработ и этих данных не является сложным для этой системы.
Ф н ция системы централизованно о зам н то о онтроля с важины за лючается в том, чтобы обеспечить системы, оторые использ ют дост пные данные для принятия правильно о решения с целью повышения эффе тивности и добычи, а та же правильно ос ществлять онтроль и
дистанционное правление с важины с развитой
ло и ой.
Для оптимизации полной зам н той системы
треб ются э спл атационные хара теристи и
с важины с анализом инстр ментов, оторые
обычно предназначаются для выполнения операций на с важине. Использование то о же само о
инстр мента позволяет выбрать, по райней мере,
три варианта ос ществления зам н то о ло и оинформационно о онтроля с важины при помощи автоматизированной обработ и данных и введения оманд с целью изменения параметров добычи.
Вариант 1 в лючает в себя посыл си нала оператор с детальной инстр цией для просмотра и
р чно о онтроля. Этот вариант пра тичес и соответств ет традиционном прямом онтролю
(вр чн ю). Предпро раммный анализ выполняется оператором. Эффе тивность вычисляется после автоматизации анализа, что о раничивает действия оператора при обосновании вывода и подотов и рез льтата.
В варианте 2 для выполнения ре оменд емых
изменений треб ется подтверждающий си нал
оператора. Этот вариант наиболее эффе тивен в
16
сл чае решения сложных задач (при введении
сложных параметров изменения), пос оль система запро раммирована на решение та их задач.
Например, этот вариант можно использовать при
изменении положения дроссельно о стройства,
расположенно о в забое. Использ я вариант 2,
оператор может послать сообщение для изменения положения дроссельно о стройства. Изменения б д т выполнены толь о после пол чения подтверждающе о си нала оператора.
В варианте 3 все ф н ции онтроля выполняются непосредственно системой, оператор тольо посылается си нал о выполнении. Для варианта с та ими возможностями выполнения анализа
и онтроля треб ются толь о современные зам н тые системы онтроля с важины. Пос оль в
этом варианте не пред смотрено вмешательство
оператора, необходимо, чтобы в этих системах соблюдалась точность для поддержания стабильности процесса. В ф н ции омпьютерно о обеспечения входит ре лирование параметров безопасности, надежности и соблюдения требований охраны о р жающей среды, а та же предотвращение любо о эффе та, оторый может влиять на
добыч . Использование варианта 3 отчасти зависит от дачно о применения вариантов 1 и 2. Несмотря на операции онтроля и возможности обратной связи, зам н т ю систем онтроля предпочитают использовать на с важинах, оснащенных
ло и о-информационной системой.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ
КОНТРОЛЬ
ПРОСТЫХ ОПЕРАЦИЙ
Оснащенная ло и о-информационным обор дованием с важина, изображенная на рис. 2, связана с наземными системами сбора дост пных данных. Контроль ос ществляется при помощи системы SCADA, распола ающей большим числом автоматичес их ф н ций, оторые постоянно использ ются в процессе э спл атации (рис. 3).
Например, ре лир емое дроссельное стройство, размещенное в забое, потреб ет значительных изменений. После специально о об чения и
из чения инстр ции производителя идравличесо о ло и о-информационно о инстр мента технии мо т использовать вр чн ю онтролир ем ю
систем HPU для ре лирования положения дроссельно о стройства. Кроме то о, система HPU может быть автоматизирована та , что вся система
лапанов б дет пере лючаться при помощи ми ропроцессоров. Замена вр чн ю правляемой системы HPU автоматизированной версией со ратит число вариантов.
Основная ф н ция автоматизированной системы HPU – обеспечить идравличес ий выходной
си нал для ре лирования положения дроссельноо стройства. Система обеспечивает высо ю точность ре лирования положения дроссельно о стройства. Самый простой метод – послать си нал
изменения положения дроссельно о стройства во
время работы всей системы, затем орре тиро№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оператор посылает оманд
для изменения положения
Нет
От рыть или за рыть
идравличес ю линию для
след юще о положения?
От рыть
За рыть
Использовать давление
насоса, чтобы за рыть
НСМ-А линию онтроля
Использовать давление
насоса, чтобы от рыть
НСМ-А линию онтроля
Нет
Повторить замер
объема флюидов
Стабилизировался
объем флюидов?
Да
Объем флюидов
межд положениями
дроссельно о
стройства
Объем флюидов в
пределах
доп стимости?
Да
Нет
Уведомление
оператора
Точное изменение
положения
Точное положение =
заданное
положение
Да
Изменение
за ончено
Рис. 4. Упрощенная ло ичес ая бло -схема для изменения
положения ре лир емо о дроссельно о стройства
вать это положение с аждым след ющим идравличес им си налом. Но наил чшее решение – чтобы система онтроля ре лировала параметры обратной связи, оторые посылаются в ло и о-информационн ю систем для подтверждения, что
орре тиров а выполнена.
Для ре лир емо о дроссельно о стройства,
та о о а НСМ-А, разработанно о омпанией
Baker Oil Tools, правляемо о при помощи равновешенно о идравличес о о поршня и цир ляции идравличес ой жид ости в системе HPU,
обеспечивая та им образом обратн ю связь. Ко да положение дроссельно о стройства изменяется под воздействием идравличес о о давления
на поверхности, объем жид ости, пост пающей с
поверхности, с ладывается из объема жид ости,
заполняющей полость дроссельно о стройства,
и объема жид ости, треб юще ося для поддержа-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
ния давления в линии правления. Объем жид ости, верн вшейся в систем HPU через обратн ю
линию правления, б дет равен объем жид ости,
вытесненной из полости дроссельно о стройства.
Без автоматичес о о обратно о си нала HPU,
подтверждающе о, что изменение положения
дроссельно о стройства завершено, оператор
может просмотреть э спл атационные хара теристи и с важины, снятые онтрольно-измерительными приборами, та ие а давление в забое и
проп с ная способность. При использовании поазаний толь о онтрольно-измерительных приборов об изменении положения дроссельно о стройства необходимо сравнить их с предыд щими
по азаниями с целью их орре ции, пос оль с
течением времени они изменяются.
Использование про раммно о обеспечения арантир ет точность ре лирования положения
дроссельно о стройства и эффе тивность. Например, НСМ-А – ре лир емое дроссельное стройство помимо положений «полностью от рыто» и «полностью за рыто» имеет еще шесть промеж точных позиций, или четырнадцать полностью идентифицир емых положений, в лючая повторение аждо о ци ла до положения «полностью от рыто» и «полностью за рыто». Все четырнадцать положений последовательно станавливаются в соответствии со специфи ациями за азчи а. Наиболее добная последовательность релирования положения дроссельно о стройства
в лючает в себя два идравличес их выходных
си нала: один для станов и дроссельно о стройства в положение «полностью от рыто» и второй для станов и след юще о положения. Наиболее не добным способом является станов а
ново о положения из предыд ще о, мин я положение «полностью от рыто», пос оль
в этом
сл чае необходимо послать 12 идравличес их
выходных си налов. Преим щество автоматизации процесса очевидно, особенно принимая во
внимание время, необходимое для послания 12
си налов и замера давления. В зависимости от
л бины размещения дроссельно о стройства в
забое и типа идравличес ой жид ости в ред их
сл чаях на этот процесс тратится более дв х часов. За счет то о си налы посылаются автоматичес и, операторы освобождаются для ос ществления др их операций. Если процесс дистанционно онтролир ется и анализир ется, эффе тивность значительно повышается.
На рис. 4 представлена прощенная бло -схема для ос ществления автоматичес о о ре лирования одно о или нес оль их положений дроссельно о стройства. Соответствие объема идравличес ой жид ости, верн вшейся в HPU, объем жидости, вытесненной из дроссельно о стройства,
подтверждает, что изменение положения завершено. Для др их систем параметры обратной связи ле о орре тир ются при помощи ре лирования вр чн ю хара теристи инстр ментов. Изменение ло ичес ой схемы использ ется наземными системами онтроля. Использование та их
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
систем означает дополнительное со ращение затрат, связанных с об чением операторов, необходимых для правильно о онтроля параметров
дроссельно о стройства.
Для автоматичес о о изменения положений
дроссельно о стройства и измерения объема возвратной идравличес ой жид ости можно о раничиться использованием подсистемы, для оторой
поставщи арантир ет постав необходимо о
обор дования, в лючая м фты и системы дистанционно о онтроля. Ф н циональность обор дования может быть запро раммирована в системе
SCADA. Одна о наибольшей эффе тивности можно дости н ть, если информационные оманды и
онтроль б д т ос ществляться системой, разработанной поставщи ом, пос оль возможности
про раммно о обеспечения читывают е о мно оратное использование в нес оль их приложениях. Пос оль полное про раммное обеспечение
разрабатывается производителем, поставляющим
обор дование для забоя, омпле тация и сложПроцесс останов и
Требования для
останов и добычи
Нет
За рыть дроссельное
стройство и начать сбор
данных
Да
Конец процесса
Начать высо ос оростной
сбор данных
Остановить ESP и
за рыть три лапана
За рыть дроссельные
стройства
Возобновить стандартн ю
с орость сбора
информации в онце
предварительно о теста
Передать данные для
проведения анализа
Остановить ESP и
за рыть три лапана
Рис. 5. На этой бло -схеме сбора данных по азано, что при аждой останов е и начале добычи появляется возможность для
пол чения новых исходных и онечных данных, оторые мо т
использоваться для изменения э спл атационных параметров
18
ность версии SCADA может быть минимальной. Несложные оманды, та ие а «Произвести идравличес ий си нал А», «Измерить объем возвратной
жид ости», «Сравнить объем возвратной жид ости с заданным объемом», производятся онтроллером в забое. Чтобы послать более сложн ю оманд , та ю а «Установить верхнюю м фт в положение 7», помимо онтроллера необходимо использовать связанн ю с ним систем SCADA.
На этом примере мы можем бедиться, что
предпочтительнее использовать несложные оманды. Система онтроля, разработанная поставщиом, а правило, хорошо совмещается с системой SCADA, в ф н ции оторой та же входит орре тиров а параметров и онтроль процесса, ос ществляемо о HPU.
СИСТЕМА
КОНТРОЛЯ SCADA
Добыч на с важине, обор дованной ESP, необходимо время от времени останавливать. Каждая останов а и начало добычи на с важине позволяют пол чить новые исходные и онечные данные, оторые обрабатываются и использ ются для
орре тиров и первоначальных параметров пласта и изменения э спл атационных хара теристи
(рис. 5). Пос оль сбор данных в процессе добычи не предпола ает пол чения оптимально о объема информации, первым ша ом после останов и
добычи станет значительное величение объема
сбора данных. После останов и ESP (с целью изоляции дв х прод тивных оризонтов) по райней
мере одно дроссельное стройство в забое должно быть за рыто. Если б дет за рыто второе дроссельное стройство, объем данных величится.
Ко да ос ществляется дистанционный онтроль состояния с важины для пол чения данных,
необходимы б д т один или нес оль о техни ов
для р чно о выполнения процесса. Незначительный промеж то времени потреб ется для изоляции прод тивных интервалов с целью повышения ачества данных. Та им образом, восстановить стандартн ю с орость сбора данных с измерительных приборов, расположенных на поверхности и в забое, остановить насос, за рыть задвиж на отводящей линии и за рыть дроссельное стройство необходимо в ратчайшее время.
Использование зам н той системы онтроля, в
отор ю в лючены элементы сбора данных, ESP
и дроссельно о стройства, позволяет о раничить
вмешательство оператора в эти процессы. Эти
ф н ции выполняются и системой SCADA. Если
задвиж а автоматизирована, весь процесс может
выполняться системой SCADA при помощи одной
толь о оманды.
В настоящее время подобный ровень инте рации хара терен для развитых месторождений,
на оторых все системы правления и онтроля
с важины связаны в един ю адрес ем ю систем .
Все эти адрес емые системы связаны в свою очередь в центральн ю (по месторождению) омандн ю и аналитичес ю систем .
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Объединенн ю систем для все о месторождения или за онченное решение (зам н т ю систем онтроля) сравнительно ле о разработать, о да же было выполнено объединение в единые системы по с важинам.
На бло -схеме, изображенной на рис. 4, система SCADA объединена с онтроллерами, ре лир ющими с орость вращения ESP и положение
дроссельно о стройства, размещенное в забое.
Измерительные приборы, размещенные в забое,
объединены с онтроллером, ре лир ющим положение дроссельно о стройства, оторый та же
выполняет ф н цию архиватора положений дроссельно о стройства и, роме то о, архивир ет
данные измерительных приборов, размещенных в
забое. Система SCADA использ ет свод правил
MODBUS. Контроллер дроссельно о стройства
запро раммирован для ос ществления автоматизированно о онтроля идравличес их си налов,
необходимых для изменения положения дроссельно о стройства и обеспечивающих е о ре истрацию. Передача всех этих ф н ций онтроллер
дроссельно о стройства со ращает число оманд,
посылаемых онтроллер системой SCADA, и страняет необходимость подтверждения оманд.
Та ая архите т ра позволяет ло ально онтролировать изменение положения дроссельно о стройства и ре лировать измерительные приборы,
расположенные в забое, в течение все о периода,
о да система SCADA не использ ется. Анало ично, передача ф н ции замера данных онтроллер предотвращает о раничение ре истрации данных системой SCADA.
Первоначально собираются данные, например
давления. Новые данные добавляются толь о после обработ и предыд щих, чтобы точнее описать
свойства пласта. Хотя техничес и возможно разместить инстр менты проведения пластово о анализа в системе SCADA или на др ом ло альном
процессоре, намно о эффе тивнее проводить анализ с использованием процессора, про раммно о
обеспечения или др их источни ов, входящих в
состав центральной системы. След ющим ша ом
является ос ществление связи межд системой
сбора данных о с важине и центральной аналитичес ой системой. Выбор л чше о способа передачи данных имеет два варианта: либо сбор данных б дет ос ществляться при помощи надежной
вн тренней сети, либо при помощи менее надежных аналов связи. Д блирование базы данных
может стать оптимальным решением безопасности и надежности. Для менее надежных аналов
связи подходит передача данных, та их а прото ол PRODML.
Основная инфрастр т ра связи является лишь
одним из элементов пол чения данных. Остальные элементы зам н той системы мо т та же онтролироваться. В методе, описанном в Варианте
1, собранные данные мо т храниться в памяти
онтроллера с целью их ре истрации и анализа.
Специалисты прист пают анализ толь о после
то о, а бедятся, что база данных с ществ ет,
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
либо после сообщения, посланно о системой
SCADA, либо после с анирования новых данных.
В этом сценарии желательно, чтобы системой
SCADA было послано сообщение о пост плении
новых данных.
Вариант 2 представляет собой более действенное приложение: собранные данные сраз же передаются на омпьютер для обработ и. Обработанные данные использ ются для орре тиров и
параметров пласта, та их а оэффициент прод тивности (productivity index-PI), оторые мо т
затем использоваться при проведении основно о
анализа. Рез льтаты всех этих анализов объединяются в план оптимизации изменения положения
дроссельно о стройства, оторый в лючает в себя
обработанный на омпьютере до лад, содержащий
новые параметры. Затем до лад из чается операторами и специалистами с целью е о применения.
РАСШИРЕНИЕ АВТОМАТИЗАЦИИ
Неоспоримые преим щества пол автоматизированно о онтроля, описанно о в Варианте 2 и
полностью автоматизированно о онтроля, описанно о в Варианте 3, мо т быть до азаны на
пра ти е при разработ е предварительной прораммы изменения положения дроссельно о стройства и повторно о начала добычи. Автоматизированная останов а добычи на с важине представляет собой пример чет о о понимания и просто о про раммирования необходимых ф н ций.
Возможности техноло ий объединения и онтроля данных, разработанных с целью расширения
автоматизации процессов обратной связи, значительно превышают возможности традиционных
операций.
Обычно планир ется, что с важины, оснащенные ло и о-информационным обор дованием,
адаптир ются возможным э спл атационным словиям. Эти словия заранее моделир ются на
основании хара теристи с важины. Пример замн той системы онтроля, рассматриваемой в статье, затра ивает сит ации, в оторых с важина э спл атир ется в пределах параметров, оторые
заранее были спро нозированы на этапе прое тирования с важины. Ал оритм онтроля почти вседа может быть предварительно разработан с четом определенных сит аций, о да не оторые параметры с важины, та ие а пластовое давление,
PI и др ие, дости ают заранее становленно о
ровня.
Что происходит, о да поведение с важины не
соответств ет заранее планир емом ? Это вопрос
рас рывает др ой значительный потенциал систем зам н то о онтроля. Автоматизированные системы мо т отличить доп стимое от лонение от
патоло ичес о о поведения с важины и оповестить
оператора. В онечном счете, толь о этот вид отлонений треб ет вмешательства челове а.
Перевел Г. Кочет ов
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
КОНТРОЛЬ ЧЕТЫРЕХ ПРОДУКТИВНЫХ
ЗОН НА МЕСТОРОЖДЕНИИ БУГАН
Н. Долл, Shell UK Ltd., П. Син х, Shell International Exploration and Production, Р. Тернер, М. В дворд и
В-Ф. Паино, Brunei Shell Petroleum Co.
Для системно о решения использ ется техничес ий онтроль хара теристи пласта и сложные
с важины
Месторождение Б ан
добычи, ре лирование
было от рыто в 1993 .;
хара теристи пласта и
первой добыче прист др их техничес их пропили в 2003 . Нефтеносцессов. Он нацелен на
Модель
ный песчани , располома симальное величеженный на прибрежной
ние сро а э спл атации
полосе, был разбит на 12
месторождения за счет
част ов; б рение ос инте рированной разраИзмерения
ществлялось на пяти чабот и и размещения лоПринятие
ст ах.
и о-информационно о
решения
Проб рив с важин
обор дования. Добыча
Добыча
Bugan-7, прист пили
на месторождении, обоКонтроль
разработ е перво о чар дованном ло и о-инст а Б ан Мэйн, чтобы
формационным обор На нетание
определить пропластдованием, на протяжеи, верти альные наплании все о сро а э спл 1. Ло и о-информационный метод разработ и месторождестования и прод тив- Рис.
атации постоянно оптиний, созданный омпанией Shell, в лючает в себя след ющие этаность залежи. С важина пы: измерения, моделирование, принятие решения и онтроль
мизир ется (рис. 1).
Bugan-7 была за ончена
Инженеры-промыслона четыре нефтеносных
ви и использ ют измеоризонта: М20, М30, N10 и N50.
рения (пласта, с важины и наземВ-Ф. Паино пола ает, что при поной инфрастр т ры) для создамощи данных, пол ченных с исния моделей, при помощи отопользованием с важинных ло ирых определяют тенденции проо-информационных техноло ий
шлой, те щей и б д щей э спбыла обеспечена достаточная инл атации месторождения. Эти
формация об част е Б ан Мэйн
модели впоследствии мо т ими
[1]. Непрерывно пол чаемые даниспользоваться для под отов и
ные о давлении в забое, дебите
рат овременных и дол овремени температ ре позволили специных планов работ. После под оалистам построить алибровантов и та их планов специалисты
н ю модель месторождения. На
разрабатывают и реализ ют реосновании этой модели специашения по оптимизации сро а э листы становили оптимальное Рис. 2. На этом изображении поперечно о спл атации месторождения.
число и местоположения с важин, сечения видны четыре нефтяные оторочВыбор онцепции разработ и
и месторождения Б ан при словии б а та же определили Страте ию
част а Б ан Мэйн основывался
добычи аза (Gas Management рения на лонно-направленной с важины на б рении с важин трех типов:
соединенных на лонно-направStrategy – GMS). Одна о в связи
с орот ой историей добычи на Bugan-7 и сбоями ленных, оризонтальных по падению пласта и ов работе не оторых систем онтроля прито а даль- ризонтальных по простиранию пласта. Во втором
нейшая разработ а част а Bugan Main до настоявартале 2005 . для повышения надежности исще о времени не ос ществлялась.
следований были проб рены дополнительно
Bugan-7 две на лонно-направленные с важины
Bugan-8 и 9 (рис. 2). Эти с важины были та же
ЛОГИКО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ
проб рены на четыре нефтеносных оризонта.
МЕТОД РАЗРАБОТКИ
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
С важины были проб рены на значительном расЛо и о-информационный метод разработ и ме- стоянии от платформы, по этой причине выполсторождений, созданный омпанией Shell, пред- нять операции на забое при помощи талевых аставляет собой лобальный способ исследования натов было невозможно.
20
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отношение те щих объемов добычи нефти (7 %)
первоначальным для различных значений GOR
Первоначальные объемы добычи
Изменение азово о фа тора
Газовый фа тор
Те щие объемы добычи
Время, од
Рис. 3. Этот рафи по азывает баланс межд те щей и
первоначальной добычей нефти для различных значений GOR
СТРАТЕГИЯ
ДОБЫЧИ ГАЗА
В тон их нефтеносных пластах со слабым водоносным оризонтом, та их а на част е Б ан
Мэйн, чтобы ма симально величить с ммарн ю
добыч нефти объемы добычи поп тно о аза след ет о раничить. В данном сл чае объемы добычи
аза можно о раничить, не превышая ритичес ий
перепад давления (создающийся по мере отбора
жид ости из пласта). Теоретичес и та ой способ
приводит добыче нефти с исходным азовым фа тором (Gas-Oil Ratio – GOR); величение с ммарной добычи нефти дости ается бла одаря ре лированию давления.
В данном сл чае интервалы б рения о раничены диапазоном 30–250 м. Проницаемость пластов
част а Б ан Мэйн олеблется в пределах 20–
500 мД. Анализ ритичес их словий, при оторых
аз пост пает в с важин , по азывает, что ритичес ий объем составляет 25 м 3/с т. Если ориентироваться на э ономичес ие расчеты, не след ет
предотвращать пост пление аза в с важин , а в
соответствии со страте ией GMS о раничить е о
добыч , что предпочтительнее.
К добыче на с важине Bugan-7 прист пили в начале 2003 . Первоначально объемы добычи превышали 1300 м3/с т с незначительным содержанием воды в пластовой жид ости, значение азово о
фа тора составляло примерно 120 м3/м3 (0,67 тыс.
ф т3/брл). Затем добыча на с важине была занижена (относительно предельно о значения), чтобы
приостановить пост пление аза в с важин . После восемнадцати месяцев э спл атации значение
GOR величилось до 500 м3/м3 (2,8 тыс. ф т3/брл.).
После введения в э спл атацию с важин Bugan-8 и
9 в онце 2005 . значение GOR величилось до 800–
1000 м3/м3.
После оцен и различных страте ий GMS разработ и част а Б ан Мэйн были даны след ющие
ре омендации.
1. На всех трех с важинах след ет поддерживать
ма симальное значение GOR а можно дольше.
2. Чтобы поддерживать значение азово о фа тора необходимо давление на олов е насосно- омпрессорных тр б. В отдельных сл чаях, о да процесс прерывается, значение GOR величивают на
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
Рис. 4. Использование страте ии GMS с целью поддержания добычи. Первоначальное значение азово о фа тора
составляло 1000 и в сл чае необходимости постепенно
величивалось на 500 единиц
500 м3/м3. Постепенное величение значения на
500 м3/м3 считается возможным с точ и зрения техничес о о онтроля и э спл атации с важины.
Исходное значение GOR (ровный отрезо на рафи е) определяет баланс межд с ммарной и те щей добычей нефти (рис. 3). Графи по азывает,
что э спл атация при значении GOR, равном 1500,
является наиболее э ономичной, несмотря на
3-процентное снижение добычи (по сравнению со
сценариями, де значение GOR равно 500 или 1000).
Оптимальным значением азово о фа тора для част а Б ан Мэйн является 1000, пос оль при этом
с оряется добыча без снижения ее с ммарно о
по азателя (рис. 4).
ТЕХНИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
ПЛАСТА
Техничес ий онтроль с важины и пласта арантир ет, что аждое месторождение нефти правляется с ма симальной эффе тивностью с целью оптимизации добычи. При этом необходимо точно
сформ лировать требования с тем, чтобы правильно внести изменения, понять и с орре тировать э спл атационные хара теристи и до то о, а они
х дшатся.
Разработ а и добыча из всех четырех нефтеносных оризонтов част а Б ан Мэйн б дет ос ществляться одновременно. Для аждо о нефтеносно о оризонта треб ется техничес ий онтроль с
целью оптимизации зонально о отбора нефти. Страте ия GMS была выбрана на основании опыта и исследований.
Для орре ции и оптимизации страте ии GMS,
оторая зависит от хара теристи пласта, необходимо ос ществлять постоянный техничес ий онтроль.
• Если пластовая энер ия больше пред смотренной при моделировании (т.е. больше азовая шапа или мощнее водоносный оризонт), это становится причиной величения значения GOR без снижения с ммарной добычи.
• Если пластовая энер ия меньше пред смотренной при моделировании, то для сохранения с ммарной добычи необходимо становить жест ий
онтроль GOR.
21
С ммарная добыча (сд)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Исходное значение GOR
можно величить до 2000
Значения GOR след ет
повышать на 500 единиц
Сд – 50 % GIIP в N10
Сд – 100 % GIIP в N10
Сд – 200 % GIIP в N10
Исходные значения GOR
Рис. 5. На рафи е изображена с ммарная добыча на интервале N10 для трех сценариев. Мы видим, что в верхнем сценарии GOR можно величить до 2000 без снижения добычи.
Верти альная черта изображает базовый вариант при значении GOR, равном 1000
Нижний Повышение исходно о
сценарий значения GOR до 500
50 % GIIP
в N10
Выбор оптимальной
страте ии
правления
добычей аза
Базовый
сценарий
100 % GIIP
в N10
Верхний
сценарий
200 % GIIP
в N10
Исходное GOR
равно 1000
Повышение
исходно о значения
GOR до 2000
Рис снижения
добычи без
ре лирования
страте ии
Базовый
сценарий,
поэтом оцен а
не повышается
Ус орение
добычи без ее
снижения
Рис. 6. Ценность информации (VOI) была использована для
ре лирования страте ии GMS для дв х вариантов: возможной вероятности и точной информации
Из-за проблем на с важине Bugan-7, связанных
с системой онтроля пото а, сбор данных о давлении на интервалах М20 и N10 был преждевременно приостановлен до определения размеров азовой шап и на интервале N10. Моделирование различных сценариев в соответствии со страте ией
GMS для интервала N10 ос ществлялось с четом
оэффициента GIIP (Gas-Initially-in-Place) и по азателя VOI (Value of Information). На основании этих
данных было разработано три сценария:
• базовый сценарий (100 % GIIP в N10);
• нижний сценарий (50 % GIIP в N10);
• верхний сценарий (200 % GIIP в N10).
По моделям пласта определяли оптимальный
сценарий, основанный на исходном значении GOR
(рис. 5). Оптимальная страте ия GMS в базовом
сценарии была определена для GOR, равно о 1000
(на рафи е по азана верти альной чертой). Для
верхне о сценария исходное значение GOR можно
величить до 2000 без снижения добычи. В рез льтате в первые оды э спл атации част а добыча
нефти повысится. В нижнем сценарии исходное значение GOR может быть на 500 единиц. В этом сл чае, если поддерживать значение GOR в пределах
1000 добыча снизится примерно на 2 %.
Эти рез льтаты использовались при прощенном
расчете по азателя VOI (рис. 6), на отором представлены различные страте ии. Были определены
два варианта для VOI: возможная вероятность и точ22
ная информация. После пол чения данных о статичес ом пластовом давлении на част е N10 размеры азовой шап и мо т быть определены вместе с
расчетом баланса.
По азатель VOI основан на обеспечении 2-процентной добычи в нижнем сценарии и вариантов
с орения добычи без ее снижения в верхнем сценарии. На основании исследования аждо о сценария VOI оценивается примерно в 5,3 млн долл.
По азатель VOI является стабильной величиной.
Оцен а это о по азателя основана на возможности
ре лирования страте ии. Техничес ий онтроль
с важины и пласта способств ет л чшем пониманию процесса добычи. В б д щем моделирование
с важин б дет более широ о использоваться в реионах с нестабильной добычей, например, при избыточных объемах добычи пластовой воды.
ЗАКАНЧИВАНИЕ СКВАЖИН
Использ я информацию, пол ченн ю бла одаря
техничес ом онтролю с важины и пласта, специалисты мо т с орре тировать э спл атационные
хара теристи и и баланс материалов. Та им образом, э спл атационные хара теристи и мо т быть
определены и становлены.
На основании этой информации и в соответствии
с полити ой омпании Shell были определены минимальные требования техничес ом онтролю,
в лючающие в себя:
1) ре лирование давления в отдельных зонах;
2) проведение исследований отдельных интервалов для определения зон добычи.
Чтобы довлетворить требования техничес ом онтролю пришлось становить сдвоенный паер, использование оторо о позволяет л чшить
пол чение информации. Кроме то о, на аждом интервале необходимо становить измерительный
прибор для замера давления в забое (Down Hole
Pressure Gauge – DHPG) для ре лирования давления в затр бном пространстве и в насосно- омпрессорных тр бах, а та же температ р (рис. 7).
След ет та же читывать статичес ое пластовое
давление и на апливать данные о пото е на аждом интервале без задерж и добычи из др их интервалов. Для с важин Bugan-8 и 9 была выбрана
Хара теристи а с важин, оснащенных ло и о-информационным
обор дованием
Интервалы
ICV
GHPG
М20
+
+
М30
+
+
N10
+
+
N50
-
-
Комментарии
Гидравличес ийпа ер
Прибордлязамерадавлениявзабое,
затр бномпространствеинасосноомпрессорныхтр бах
Гидравличес ийпа ер
Прибордлязамерадавлениявзабое,
затр бномпространствеинасосноомпрессорныхтр бах
Гидравличес ийпа ер
Прибордлязамерадавлениявзабое,
затр бномпространствеинасосноомпрессорныхтр бах
Традиционныераздвижныебо овыедверцы
Традиционный идравличес ийпа ер
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
онстр ция,
оснащенная лои о-информационным обор дованием
(см. табл.).
Три лапана,
ре лир ющих
прито , (Inflow
Control Valve –
ICV) позволят
инженерам пол чить значение
давление на
всех четырех
интервалах,
за рывая лапан, соответств ющий интервалам М20,
М30 и N10. Значение давления
на интервале
N50 пол чают,
за рывая с важин на поверхности одновременно с тремя лапанами.
Исслед я
поочередно все
интервалы,
можно пол чить
данные
по
объем добычи.
Значения давления в забое,
пол ченные на
аждом интервале, позволяют алибровать
модель. Устанавливать дополнительный
прибор для замера давлений
на интервале
N50 нет необРис. 7. Констр ция с важин Bugan-8 и 9,
в лючающая онтрольные лапаны приходимости, пото а и измерительные приборы для зас оль это момера давления в забое, становленные с
жет повлиять на
целью онтроля и ре лирования притозначительное
а из интервалов М20, М30 и N10. добыча на интервале N50 онтролир ется при
величение затпомощи раздвижной бо овой дверцы
рат (при станов е дополнительно о измерительно о прибора может понадобиться размещение на одном из интервалов модернизированной системы онтроля).
Авторы исследовали возможность совмещения
традиционно о за анчивания с важины и ос ществления техничес о о онтроля. Пос оль
даленность с важин Bugan-8 и 9 от платформы не позволила ос ществлять операции при помощи талево о
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
аната, замеры пластово о давления на интервалах и объемов добычи ос ществлялось толь о со
сп с ом иб о о тр бопровода (Coiled Tubing – CT).
На протяжении одно о – дв х лет э спл атации
было до азано, что добыча на с важинах, оснащенных ло и о-информационной системой, является
наиболее рентабельной. Кроме то о, сп с оподъемные операции в с важин связаны с определенным рис ом и приостанов ой добычи; измерения не мо т быть прод блированы, и в сл чае
пол чения неточных данных повторить сп с с целью повторения замеров достаточно сложно. Заанчивание с важин с развитой ло и ой предпочтительнее по сравнению с традиционными, пос ользатраты на проведение операций по за анчиванию с важин с развитой ло и ой значительно ниже.
ВЫВОДЫ
Основным механизмом для разработ и част а
Б ан Мэйн является решение, связанное с о раничением добычи аза. Сохранение энер ии пласта
через онтроль отбора аза является лючевым решением для ма симизации добычи нефти. Это ос ществляется при помощи разработ и страте ии
GMS с целью величения с ммарной добычи нефти с использованием онтроля азово о фа тора
GOR.
Исходное значение GOR зависит от хара теристи и пласта. По азатель VOI азывает на то, что
треб ется техничес ий онтроль, чтобы определить
на опление энер ии на верхнем и нижнем интервалах. Техничес ий онтроль позволяет выбрать страте ию GMS с целью ма симально о величения добычи.
За анчивание с важин, оснащенных ло и о-информационной системой с ICV и DHPG, соответств ет требованиям техничес о о онтроля. За анчивание с важин с развитой ло и ой предпочтительнее из-за более низ их затрат, л чшенно о техничес о о онтроля с важины и пласта, снижения рисов и со ращение сл чаев приостанов и добычи.
Несмотря на дополнительные затраты, связанные с оснащением ло и о-информационным обор дованием, исследование по азало, что на протяжении все о сро а э спл атации месторождения
Б ан добыча б дет оптимизироваться. На основании всех представленных в этой статье материалов
можно сделать вывод, что преим щества, пол ченные бла одаря оптимизации добычи на месторождении значительно выше, чем затраты на ло и оинформационное обор дование.
Перевел Г. Кочет ов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Wan-Faisal Paino, Noorilmee H. Tengah, Myles I.
Woodward, Nigel Snaith, Hadizah Salleh, Mark Browne,
«Using Intelligent Well Technology to Define Reservoir
Characterization and Reduce Uncertainty», SPE 88533, 2004.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПОСТРОЕНИЕ
ИЗОБРАЖЕНИЯ ПЛАСТОВ,
ЗАЛЕГАЮЩИХ НИЖЕ БАЗАЛЬТОВ,
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
ДВУХУРОВНЕВЫХ БУКСИРУЕМЫХ КОС
Д. Хилл, Л. Комби, Д. Бей он, WesternGeco
Более ачественное изображение сейсмоа стичес их высо ос оростных, сильно по лощающих
пород, зале ающих выше по разрез , например, в Фарерс ой впадине, возможно при использовании верти ально парных ос и та же расположенных сейсмоисточни ов.
При пол чении данных с использованием стандартных б сир емых сейсмоприемных ос
расположенные на небольшой
л бине сейсмоисточни и и сейсморазведочные абели величивают высо очастотное содержание сейсмичес их данных, что
необходимо для достижения достаточно высо о о разрешения.
Одна о азанная расстанов а
подавляет низ ие частоты, необходимые для страти рафичес ой
и стр т рной инверсии. Б сиров а на небольшой л бине та же приводит силению влияния
помех от о р жающей среды.
Гл бинное размещение источни ов и абелей приводит
силению низ их и ослаблению высо их частот, причем данные хара териз ются более высо им отношением си нал – внешние помехи бла одаря более стабильным словиям б сиров и. Та им
образом, применение стандартной омпонов и б сир емой сейсмо осы является попыт ой сбалансировать азанные противоречия и определить та ю л бин б сиров и источни ов и абелей, при оторой ширина диапазона частот и отношение си нал
– помеха были бы оптимальными
для пол чения л бины объе та
или двойно о времени пробе а,
часто за счет др их объе тов,
расположенных на меньшей или
большей л бине.
24
В сл чае б сир емых на дв х
ровнях ос ре истрация сейсмичес их данных происходит с применением попарно б сир емых
сейсморазведочных абелей на
дв х л бинах – один абель над
др им. Обычно азанные абели распола ают попарно на значительно большей л бине, чем
при стандартной расстанов е.
Вследствие это о возможна реистрация данных при парном
расположении сейсмоисточниов на дв х л бинах. Повторяем, л бины размещения азанных парных источни ов, а правило, намно о превышают стандартные.
Данные, пол ченные при дв х ровневой расстанов е ос,
объединяют при обработ е в
единый массив со стандартными
высо очастотными хара теристи ами при б сиров е на небольшой л бине и стандартными низ очастотными хара теристи ами при б сиров е на большей л бине. Та ое сочетание
обычно называют «подавление
волн-сп тни ов».
Массив данных по дв м ровням имеет след ющие преим щества.
• Использование значительно
расширенно о диапазона с захватом низ их частот обеспечивает более л бо ое прони новение и, следовательно, л чшенное изображение пластов, зале-
ающих ниже базальтов, соляных
тел и др их сильно по лощающих по ровных образований.
Более то о, расширение диапазона до более низ их частот приводит том , что сейсмичес ая
инверсия меньше зависит от методов, основанных на моделировании.
• Если в дв х ровневой паре
расстояние межд абелями по
верти али равно небольшой л бине б сиров и при стандартной расстанов е с высо им разрешением (обычно менее 6 м)
и дв х ровневая пара с небольшим расстоянием межд абелями б сировалась на значительной л бине (обычно свыше
15 м), то да объединенный массив данных по дв м ровням б дет иметь высо очастотн ю составляющ ю бла одаря расстоянию по верти али и низ очастотн ю составляющ ю, пос ольб сиров а на значительной
л бине.
• Более простой волновой пает с расширением диапазона до
более высо их частот обеспечивает повышенн ю разрешающ ю
способность и позволяет проводить более детальн ю страти рафичес ю интерпретацию.
• Более высо ое значение соотношения си нал – внешняя помеха является следствием б сиров и пар сейсморазведочных
абелей на большей л бине.
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Амплит да, дБ
• Более продолжипротивоположным
тельный период бла озна ом полярности в
приятных по одных свиде волны-сп тни а
ловий позволяет б от приемни а. Сложсировать пары абелей
ная интерференция
Волна-сп тни от
Волна-сп тни
на большей л бине.
азанных волн-сп тВерхний источни
сейсмоприемни а
от источни а
Потенциальные
ни ов вызывает появНижний источни
Верхний абель
преим щества пол челение срывов в спе тния данных с дв х
рах амплит д заре исНижний абель
ровней за лючаются в
трированных сейсмислед ющем.
чес их данных. Та ие
• Предложение схем
срывы определяют о Первичное, распространяющееся вниз волновое поле
подавления ратных отраничения по ширине
ражений типа донно о
диапазона сейсмочасРис. 1. Дв х ровневая система пол чения данных в ходе 2D-сейсабеля для данных, потот.
моразвед и
л ченных с использоваРазр шающая иннием б сир емых ос.
терференция проис• Устранение влияния повер- РЕГИСТРАЦИЯ ДАННЫХ
ходит на частотах со ласно форхности моря на ачество данных ДВУХУРОВНЕВЫМ
м ле:
3D и, следовательно, л чшение МЕТОДОМ
воспроизводимости сейсми и
На рис. 1 по азана еометрия
fnotch=Wvel /(2Cdepth x Cos(phi)),
4D.
дв х ровнево о метода: разме(1)
Концепция ре истрации дан- щенные попарно на дв х разных
ных с дв х ровней известна и
л бинах источни и си налов, а
де fnotch - частота, на оторой
разрабатывалась с середины та же парные сейсморазведоч- произошел срыв волны-сп тни а;
1980-х одов. Методи а была ные абели на дв х л бинных Wvel - с орость прохождения сейвпервые предложена Зоннеланровнях. Сейсмичес ие волны смичес их волн в воде; Cdepth - л дом и Бер ом [1], и вс оре пос- распространяются по ради с из бина по р жения абеля, phi - ол
ле это о омпания «Geco-Prakla» сейсмоисточни а не толь о вниз, выхода сейсмичес о о л ча, первпервые попыталась применить но и вверх. Распространяющееся пенди лярно о расширяющеее в Баренцовом море. Попыт а вверх волновое поле отражается м ся волновом полю от источнине венчалась спехом, пос оль- от поверхности моря, приобретая
а (рис. 2).
не далось держивать абе- полярность с противоположным
Основной принцип дв х ровли в паре стро о один над др - зна ом в виде волны-сп тни а от невой системы - применение
им. Бла одаря разработ е мето- источни а. Распространяющееся данных, заре истрированных ада правляемых ос стало воз- вниз волновое поле отражается от белями на дв х ровнях, для расможно использование э ономи- нижней поверхности и направля- членения волново о поля на сочес и спешной дв х ровневой ется вверх. Распространяющееся ставляющие, распространяющиметоди и. Системы онтроля вверх волновое поле та же отра- еся вверх и вниз. Распространярассматриваемых абелей по- жается от поверхности моря с ющаяся вверх составляющая это
зволяют держивать правляемые осы в оризонтальном и
Спе тры волн-сп тни ов при л бинах источни ов 7,5 м и абелей 7,5; 15,0 и 22,5 м
верти альном положении один
над др им в пределах небольших доп с ов, необходимых для
Спе тры амплит д
эффе тивной работы метода.
дв х ровневой
системы
Первая э ономичес и приемлемая про рамма пол чения данных
2
1
3
от одиночно о л бинно о источни а и дв х ровневых ос была
реализована в де абре 2004 . В
2005 . были пол чены дв х ров1 - Гл бина абеля 7,5 м
невые данные о профиле протя2 - Гл бина абеля 15,0 м
женностью свыше 3,5 м, с широ3 - Гл бина абеля 22,5 м
им использованием одновременСрывы волн-сп тни ов
от абелей
но расположенных на дв х ровнях сейсмоисточни ов и сейсмоЧастота, Гц
разведочных абелей. В 2006 .
развитие техноло ии продолжиРис. 2. Амплит дные спе тры волн-сп тни ов при л бине станов и источни а
7,5 м и л бин абелей 7,5; 15 и 22,5 м. Резонансный эффе т приводит появлелось с промышленным использонию пи ов на спе тре, а разр шающая интерференция вызывает срывы.
ванием дв х ровневой техноло ии
и 3D-сейсмичес их исследований.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Интервалы вдоль линии
наблюдения, м
Интервалы по линии
пересечения, м
К м лятивная ривая по
линии пересечения
Ближний
онец
Верхний источни
Нижний источни
9000 м абеля
м
9000 м нижне о абеля
Рис. 3. Геометрия дв х ровне о размещения ос в ходе 2D-сейсморазвед и
первичное волновое поле; направленное вниз - паразитное отражение от от рытой поверхности. У направленно о вверх волново о поля более простой волновой па ет - е о спе тр свободен от срывов, вызванных волнами-сп тни ами, и не о намно о более широ ий диапазон
по сравнению со стандартной
системой наблюдений с б сир емой осой.
Для подавления волн-сп тниов с использованием дв х ровневой системы пол чения данных
предложены различные методы
[2,3,4]. В приведенном ниже примере для обоих сочетаний дв х ровнево о расположения сейсморазведочных абелей и источни ов был использован метод
Пост м са [3]. Данный метод
сравнительно надежен, но е о
применение треб ет чет о о определения оэффициента отражения от поверхности моря, л бины станов и источни а и абеля, а та же с орости прохождение сейсмоволн в воде.
Спе тр амплит д, пол ченный
в рез льтате дв х ровенно о подавления волн-сп тни ов с применением рассматриваемой методи и, представляет собой взвешенн ю с мм спе тров амплит д
верхне о и нижне о массивов
данных, де веса ма симизир ют
в лад си нала аждо о массива
данных в с ммарный массив. Пол ченные в рез льтате спе тры с
подавлением волн-сп тни ов не
имеют соответств ющих срывов,
а спе тральная ширина диапазона величивается с охватом ма симальной частоты перво о срыва или армони и, общей для всех
л бин источни ов и абелей.
Спе тры данных с подавлением
волн-сп тни ов от системы абе26
Все о вдоль осы
8500 м абеля
м
Все о вдоль осы
9000 м
сейсморазведочно о абеля
Дальний
онец
П н т взрыва
П н т взрыва
Интервалы по линии пересечения, м
Рис. 4. Диа ности а разницы межд расположением вдоль линии наблюдения и по
линии пересечения для сл чая недавне о применения единичной дв х ровневой
осы в ходе 2D-сейсморазвед и
лей, расположенных на дв х ровнях на л бинах 15 и 22,5 м, шире,
чем спе тры данных с применением стандартной системы б сир емых ос, со ласно оторой
абель б сир ют на л бине 7,5
м, и э вивалентной расстоянию
межд
абелями по верти али
(см. рис. 2).
Дв х ровневая система наблюдений в ходе 2D-сейсморазвед и (рис. 3) состоит из четырех сейсморазведочных абелей:
пары абелей на дв х ровнях и
одно о абеля, б сир емо о по
обе стороны от дв х ровневой
пары абелей. Целью при этом
является построение сети сейсмоа стичес о о позиционирования, необходимо о для определения местоположения пар абелей. В оп бли ованных методи ах подавления волн-сп тниов треб ется, чтобы волновое
поле, заре истрированное верхним абелем, являлось замедленным вариантом волново о
поля, заре истрированно о нижним абелем. С точ и зрения использования это означает держание верхне о и нижне о абелей на постоянных л бинах при
постоянном расстоянии межд
ними по верти али и без расхождения по оризонтали. Следовательно, основное требование
системе абелей на дв х ровнях
– их держание стро о один над
др им на протяжении все о периода работ.
На рис. 4 по азан хара тер правления осами при типичном
расположении их на дв х ровнях. Левый рафи иллюстрир ет разниц вдоль линии наблюдения межд соответств ющими
правляющими стройствами а
на верхнем, та и на нижнем абеле. В начале абеля (точ а,
ближайшая
с дн ) разница
вдоль линии наблюдения межд
соответств ющими положениями
правляющих механизмов для
пары расположенных на дв х
ровнях абелей, равна н лю.
Одна о азанная разница величивается в зависимости от положения правляюще о стройства вдоль обоих абелей.
В связи с производственной
необходимостью длина нижне о
абеля незначительно больше,
чем верхне о для то о, чтобы хвостовые б и, свободно плавающие по онцам обоих абелей, не
зап тались на поворотах. Из-за
разной длины нижний абель
более сильно натян т и поэтом
немно о более растян т. Кроме
то о, небольшие различия в балластиров е мо т с азываться на
разнице вдоль линии наблюдения. Одна о орот ий р пповой
интервал (3125 м) в пределах
осы позволяет в процессе обработ и данных правильно сориентировать по верти али датчии верхне о и нижне о абелей.
В рез льтате азанная разница
страняется.
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Длина сейсморазведочно о абеля, м
Гл бина по р жения абеля, м
Кабель на л бине 10 м
Кабель на л бине 20 м
Кабель на л бине 30 м
Рис. 5. Информация о л бине абеля от аждо о правляюще о стройства для
э спериментальной системы трех абелей на разных ровнях. На рис н е сведения о л бинах по р жения абелей, основанные на 2500 п н тах взрыва, нанесены на рафи др над др ом.
Графи в центре (см. рис. 4)
иллюстрир ет разниц по линии
пересечения межд положениями
соответств ющих правляющих
стройств а на верхнем, та и
на нижнем абеле. В этом сл чае
разница по линии пересечения
намно о меньше 5 м. К м лятивная ривая распределения по линии пересечения представлена на
правом рафи е (см. рис. 4); примерно для 84% линии разница по
линии пересечения составляет
4 м или менее. Э вивалентная диа ности а при использовании
дв х ровневых ос по азывает на
данный момент, что степень правляемости абелей находится
в норме, т.е., намно о ниже доп с а эффе тивной работы по
данной методи е.
Почти все величины л бин
расположения этих трех абелей
не выходят за пределы ±0.5 м от
желательных л бин по р жения
абелей (рис. 5). Это намно о
ниже стандартной специфи ации
для обычно о б сирования ос
означает, что онтроль абеля по
оризонтали не становится л чше за счет онтроля л бины абеля.
В за лючение, направленное
подавление волн-сп тни ов в
данных, заре истрированных с
применением а дв х ровневых
источни ов, та и дв х ровневых
абелей, обеспечивает полное
подавление волн-сп тни ов, связанных с источни ами и сеймо-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
приемни ами. Это позволяет странять эффе ты полосовой
фильтрации на низ их и высо их
частотах, вызванные резонансным эффе том и ослабляющей
интерференцией, т.е., пол чать
данные в более широ ом диапазоне. Ширина диапазона для дв х ровневых данных теперь определяется шириной диапазона
само о источни а, по лощением
высо очастотно о рая спе тра и
фильтрами прибора на низ очастотном рае спе тра.
ПРИМЕР
Осенью 2005 . омпания
«Western Pride» завершила р пный прое т дв х ровневой
2D-сейсми и для омпании
«Chevron». Работы проводились в
Северной Атланти е, восто от
Фарерс их о-вов и запад от
Шетландс их о-вов. Целью было
пол чение л чшенно о сейсмичес о о изображения недр ниже
базальтов. Пос оль наложенные др на др а пото и базальтов обычно придают низ очастотный хара тер сейсмичес им волнам [5], пол чение хороше о
изображения толщ, подстилающих базальты, цели ом зависит
от техноло ии расширения использ емо о диапазона с охватом
очень низ их частот. В данном
сл чае это дв х ровневое подавление волн-сп тни ов.
Ма симальная частота, ожидаемая при применении азан-
№ 9 • cентябрь 2006
но о расположения абелей –
о оло 75 Гц, де мы наблюдаем
первый срыв волн-сп тни ов.
Этот верхний предел диапазона
частот более чем достаточен для
пол чения л бо о о изображения объе тов данной он ретной
съем и. Но если бы в др их обстоятельствах потребовалась более высо ая верхняя частота,
цель можно было бы ле о дости н ть, изменив расстояние
межд л бинами источни ов и
абеля та , чтобы первый срыв
произошел на более высо их частотах.
Гл бинаверхне о
Гл бинаверхне о
источни а,м
12 абеля,м
20
Объемверхне о
Длинаверхне о
источни а,м
5085 абеля,м
11600
Гл бинанижне о
Гл бинанижне о
источни а,м
20 абеля,м
30
Объемнижне о
Длинанижне о
источни а,д3
5085 абеля,м
12400
(1 дюйм = 25,4 мм)
Обработ а данных дв х ровневой морс ой сейсми и.
Ниже приводится общее описание основных этапов обработ и
данных дв х ровневой сейсми и.
Дв х ровневый принцип применяется на самых ранних этапах
последовательной обработ и
данных до с ммирования с тем,
чтобы орре тно с омпенсировать анизотропию волн-сп тниов от источни ов и абелей. Ка
по азывает равнение 1, частота срыва волны-сп тни а для
данной л бины абеля зависит
от ла трае тории л ча, перпенди лярно о расширяющем ся
волновом полю.
Ключевыми этапами обработи данных, пол ченных по рассматриваемой методи е, являются след ющие.
1. Ре истрация полевых данных при р пповом интервале
3125 м.
2. Ре ляризация данных:
• выравнивание приемни ов
верхне о абеля с приемниами нижне о абеля.
3. Система «верхний источни и верхний-нижний абели»:
• волна-сп тни от верхне о
источни а в этом массиве
данных остается, но направленная волна-сп тни от абеля полностью подавлена.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полное время пробе а, с
Полное время пробе а, с
применением идентичных параметров; они ми рир ют с одним
и тем же с оростным полем, с ммир ются с одним и тем же с оростным полем, и ним применена одна и та же обработ а после ми рации. Данные до с ммирования, использ емые для создания ми рационно о изображения на рис. 6а, являются лючевыми составляющими дв х ровневой онфи рации, при помощи оторой пол чено изображение на рис. 6b.
Из рис. 6 след ет, что с ммарный массив данных дв х ровневой онфи рации намно о бо аче на низ их частотах, чем в сл чае б сиров и за л бленной
осы. Качество изображения толщи, подстилающей базальты, в
сл чае применения дв х ровневых ос намно о выше, чем в сл чае стандартной б сиров и
осы на л бине. Следовательно,
стр т рная интерпретация данных, пол ченных при применении
дв х ровневых ос, вызывает ораздо больше доверия.
Перевел В. А ранат
Рис. 6. а) Ми рированное во временной области изображение Кирх офа до с ммирования по данным, заре истрированным верхним источни ом на л бине
12 м и верхним абелем на л бине 20 м. Кровля базальтов отмечена стрел ой.
b) Ми рированное во временной области изображение Кирх офа до с ммирования по данным с полностью подавленными волнами-сп тни ами в рез льтате
расположения источни ов и абелей на дв х ровнях.
4. Нижний источни , верхнийнижний абели:
• волна-сп тни от нижне о
источни а в этом массиве
данных остается, но направленная волна-сп тни от абеля полностью подавлена.
5. Конфи рация верхне о и
нижне о источни а на дв х ровнях:
• данные этапов 3 и 4 объединяются; рез льтат – полное подавление направленной волны-сп тни а от источни а.
6. Использование онфи раций дв х ровневых ос позволяет подавить волны-сп тни и от
источни ов и приемни ов. Далее
последовательность обработ и
данных идет по более стандарт28
ной схеме, но при этом она параметриз ется та им образом,
чтобы ма симизировать преим щества величения диапазона на
этапах работы с онфи рациями дв х ровнево о расположения ос.
Сравнение рез льтатов. На
рис. 6а по азана ми рация от
верхне о источни а на л бине
12 м и верхне о абеля на л бине 20 м. Это э вивалентно данным, заре истрированным стандартной онфи рацией б сиров и за л бленной осы. На рис.
6b по азана соответств ющая
ми рация от данных с полностью
подавленными волнами-сп тниами при применении дв х ровневых источни ов и абелей. Оба
массива данных обработаны с
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Sonneland, L. and E. Berg, Abstract
B-46, 47th Meeting, European
Association
of
Exploration
Geophysicists, Extended Abstract,
1985.
2. Sonneland, L, Berg, E., Eidsvig, P.,
Haugen, B. F. and J. Vestby, 56th
Meeting, Society of Exploration
Geophysicists, Expanded Abstract, pp.
516—519, 1986.
3. Posthumus, B. J., Geophysical
Prospecting, Vol 41, pp. 267-286,
1993.
4. Amundsen, L, Geophysics, Vol. 58,
pp. 1335-1348, 1993.
5. Ziolkowski, A., Hanssen, P., Gatliff,
R., Jakubowicz, H., Dobson, A.,
Hampson, G., Li, X., and E. Liu,
Geophysical Prospecting, Vol. 51, pp.
169—182, 2003.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
ЛИТЕРАТУРА
Parkes, G. and L. Hatton, D. Reidel,
pub, ISBN 90-277-2228-5 SEG 4,
1986.
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УСПЕШНАЯ БОРЬБА
С НЕЖЕЛАТЕЛЬНОЙ ДОБЫЧЕЙ
Д. Смит, Oxy Permian, Б. Отт, Well Completion Technologies
Всесторонний обзор техноло ии «соответствия»
Часть 1: из чение проблемы
Всестороннее исследование техноло ии «соответствия», известной а средство борьбы с нежелательной добычей, б дет рассмотрено нами в серии п блиаций. Эта тема породила оживленные дис ссии в промышленных р ах, в рез льтате нес оль ими операторами были предприняты попыт и онтролировать нежелательн ю добыч воды или аза. В основном в статьях внимание фо сир ется на проблемах, связанных
с соответствием воды, но в не оторых сл чаях рассматривается проблема на нетания аза в пласт.
ОБЗОР
Фо сир ясь на техноло ии «соответствия», было разработано основное положение, в соответствии с оторым
наиболее важные решения техноло ии начинаются с понимания проблемы. Человечество часто задается вопросом, почем возни ают проблемы с водой. Специалисты
пытаются разъяснить, что вода является все о лишь симптомом проблемы. Раньше нефтяни и не знали ,«хороший» ли это симптом или «плохой». «Хорошая» вода может быть рассмотрена а часть обычно о процесса заводнения, оторый та же вносит не оторое преставление
о добыче нефти. Вместе с тем, отличие с ществ ет, мы
фо сир ем внимание на процессе понимания проблемы и по возможности разрабатываем решение.
Мы реализ ем наши представления очень просто,
но по опыт можно с азать, что «ле о забл диться в
трех соснах, если не обращать внимания на ориентиры». Все да след ет помнить два основных вопроса,
являющихся основными в техноло ии «соответствия».
1. Ка флюиды движ тся по пластам и почем ?
2. Ка влияет с важина на свойства пласта?
Во мно их сл чаях простые ответы на эти два вопроса оворят о непрод тивности с важины или пласта. След ет найти источни проблем. Затем надо попытаться подразделить элементы, чтобы л чше их понять и сфо сировать свое внимание на их адаптации и
взаимосвязи с различными омпонентами.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТА
Пытаемся ли мы величить добыч на одной с важине или на всем месторождении, опыт по азывает, что
всесторонний обзор еоло ии месторождения может
стать первым п н том. Бла одаря этом специалисты
л чше пойм т, а движется вода (или аз) в пласте и
пост пает в с важин . По этой причине разработ а месторождений все да начинается с подробных еоло ичес их исследований, в рез льтате оторых мы пол чаем хара теристи пласта, в лючающ ю в себя рез льтаты аротажных исследований, анализа ернов, сейсмичес ие данные и др ие.
За пониманием словий отложения пород след ет
л чшее представление о движении пластовых флюидов.
Исслед ются та же расслоение (слоистый разрез) и из-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
менение пород по сложению и состав , а та же механизмы изменения пород, та ие а сбросы и разломы.
Без этих исследований было бы сложно составить точн ю пластов ю хара теристи или трае торию пото а.
После пол чения хара теристи и пласта можно составить историю добычи и разработать страте ию правления месторождением.
Мониторин пласта. В процессе мониторин а измеряется объем всех трех фаз: нефти, аза и воды, давление и время. Норма отбора выражается отношением
известной величины объема о времени. С ществ ют
различные рафичес ие и аналитичес ие методы пол чения данных, оторые мы хотели бы обс дить. Приведенный ниже план анализа поможет л чше понять движение пластовых флюидов. Отс тствие данных и та оо анализа значительно осложняет исследования движения пластовых флюидов. Известно, что анализ расчета баланса веществ, азывающе о на состав флюидов, очень важен. Возможность сравнить рез льтаты
анализа добычи на нес оль их част ах одно о месторождения та же поможет определить потенциальн ю
природ проблемы или часто , на отором мо т возни н ть наиболее серьезные проблемы.
• Отношение нормы отбора нефти сово пной добыче (в соответствии с анализом или по данным отдельно о оператора).
• Отношение водонефтяно о фа тора сово пной
добыче нефти или оэффициент отбора.
• Отношение фа тора отбора объем порово о
пространства, заполненно о леводородами или нанетанию.
• Отношение на нетания с целью величения объемов отбора о времени.
• Базовая ривая снижения добычи, оторая выражает отношение объемов добычи о времени.
• Отношение нормы добычи или нормы на нетания
о времени.
С ществ ет та же по азатель, описывающий хара тер всех трех фаз (нефти, аза и воды), оторый может
азать на изменения движения пластовых флюидов.
Кроме то о, пластовые воды в разных зонах мо т иметь
различные свойства. Достаточно часто инстр ментом
диа ности и соответствия может стать анализ ми роэлементов воды или исследование температ ры. Использование это о инстр мента может, например, обле чить диа ности внезапно о прорыва воды или течи в обсадной олонне.
После исследований дост пные данные мониторина пласта мо т быть использованы для более детально о анализа. В этих сл чаях мы достаточно часто повторяем всестороннее исследование пласта.
Исследование пласта. В основе исследования
пласта лежит проведение не оторых важных замеров
физичес их параметров или хара теристи . Кроме то о,
29
ХАРАКТЕРИСТИКА
СКВАЖИН
Та же, а и при выполнении анализа флюидов,
очень важно понять хара теристи и с важин.
Описание с важин. Начнем с б рения с важины.
Отб ренная порода и по лощение б рово о раствора
зачаст ю обеспечивают необходимой информацией,
оторая не может быть пол чена из а их-то др их источни ов. Данные с важинно о аротажа, в лючая данные о сцепления цемента, мо т та же предоставить
дополнительн ю информацию. Та же необходимы данные о том, а ос ществлялись цементные работы, и о
свойствах цемента.
Данные о апитальных ремонтах, проводившихся на
с важине, очист ах, в лючая ислотн ю очист и идравличес ий разрыв пласта, помо т определить потенциальные проблемы. В отличие от описания данных о пласте,
описание с важинных данных зависит от времени.
Мониторин с важин. Достаточно часто данные, использ ющиеся для описания пласта, мо т помочь охара теризовать взаимодействие с важины и пласта. Кроме то о, с этой целью использ ются и др ие данные,
та ие а от лонения температ ры, пол ченные при помощи аротажных исследований в процессе б рения или
на нетания. Пол чение аротажной диа раммы можно
отнести одной из форм исследования с важин, та а
точные данные о профиле пото а пост пают с достаточной частотой. Ключевыми данными, а же поминалось, являются объем добычи (всех трех фаз), давление
и время. Хотя с ществ ют различные виды анализов, при
помощи оторых можно составить хара теристи с важины, в данном сл чае чаще все о использ ется отношение нормы добычи или нормы на нетания о времени
и рафи Плотта.
На рис. 1 по азан рафи Плотта, оторый точно поазывает изменение добычи воды в с важине. Ключевым параметром является среднее значение пластовоо давления. Без этих данных этот рафи может быть
неточным. Ита , исследование любой проблемы часто
приводит том , что дост пные данные не обеспечивают достаточный объем информации для правильно о
понимания проблем. В та ом сл чае проводится исследование с важины.
30
лон Плотта
с ществ ет еще достаточно мно о разновидностей пластовых исследований, оторые можно применить. Рез льтаты исследований, перечисленных ниже, мо т
значительно дополнить информацию.
• Исследование давления или анализ изменения
давления:
1) сбор и передача данных;
2) вибрация или исследование помех.
• Сейсмичес ие исследования:
1) 4D-сейсмичес ие исследования;
2) томо рафия.
• Межс важинные исследования.
Одним из основных отличий межд мониторин ом и
исследованием пласта является время передачи данных.
В основном мониторин пласта ос ществляется в течение длительно о периода времени. Исследования пласта
проводятся на отдельных с важинах или на месторождении в целом, но в течение орот о о временно о периода. Каротажные исследования в процессе добычи или
на нетания та же можно отнести исследованиям.
Настало время задать второй вопрос техноло ии «соответствия», а с важина влияет на свойства пласта. Чтобы ответить на вопрос, нам придется рассмотреть три
темы: описание, мониторин и исследование с важин.
Сово пное давление, psi х с т/брл.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сово пное на нетание воды, млн брл.
Рис. 1. Типичный рафи Плотта
Исследование с важин. В с важине мы проводим
исследование, подобное исследованию пласта, и после
пол чения анализа рез льтатов вводим не оторые изменения, оторые несложно онтролировать. В процессе
это о исследования ос ществляется аротаж. Кроме то о,
снимается аверно рамма с целью определения повреждения обсадной олонны или использ ется более сложный инстр мент, та ой а 3D а стичес ое изображение.
К наиболее часто использ емым методам относятся:
• аротажное исследование водно о пото а (проводится RA анализ, определяется пост пление воды
в с важин и ос ществляется онтроль);
• аротаж обсадной олонны:
- использование аверномера;
- 360- рад сное а стичес ое изображение;
- онтролир ющая амера (видео аротаж).
О др их тестовых исследованиях, оторые обеспечивают данные о с важине, поминалось в пара рафе
«Исследования пласта», де с азано, что данные, оторые мы пол чаем в рез льтате этих исследований, мот использоваться и для с важины и для пласта. Для
л чше о исследования проблем была создана база данных о с важине. Эта база данных та же использ ется
для описания прис важинной зоны, что дает значительные преим щества, оторые до это о времени не использовались.
ИНТЕГРИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ,
ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ И ПРИМЕРЫ
Информация в статье дается достаточно сжато, поэтом невозможно связать межд собой всю информацию, содержащ юся в пара рафах. Если вы обладаете
достаточными техничес ими навы ами и опытом, то в
сл чае необходимости специалисты вашей омпании
смо т из чить и детально понять мно ие из описанных
нами методов или испытаний.
Попытайтесь разобраться, что, по вашем мнению,
является наиболее тр дным в техноло ии «соответствия».
Попытайтесь инте рировать всю информацию и представить всестороннюю « артин » месторождения и механи с важинных пото ов. При этом мы часто стал иваемся с отс тствием или очень о раниченным объемом
информации, что заставляет нас делать предположения.
Эти предположения мо т быть выражены след ющим
образом: мы провели довлетворительные цементные
работы; обсадная тр ба поставлена два ода назад, поэтом нет смысла беспо оиться о состоянии обсадной
олонны; исследования ернов, аротаж, сейсмичес ая
съем а и др ие с важинные данные описывают естественный сброс или трещины пласта. Во мно их сл чаях
эти прощенные предположения мо т быть достаточно
важны для форм лирования неэффе тивных решений.
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. В с важине были просверлены одина овые отверстия.
Но на л бине примерно 3000 м было обнар жено отверстие, образовавшееся в рез льтате разрыва обсадной тр бы, что мешало проведению цементных работ
Рис. 3. В рез льтате анализа была выявлена о ромная трещина, возни шая из-за высо о о давления и растворения
отб ренной породы
На основании приобретенно о опыта специалисты,
тем не менее, не смо ли выработать эффе тивное решение соответствия; послед ющий анализ по азал, что
о азалась неправильной методи а. Недостато методии за лючался в невозможности ее применения, поэтом не было найдено решение проблемы. В соответствии
с исследованиями, проведенными на нес оль их частах, 75–80 % времени тратится на исправления в сл чае
принятия неправильно о решения и толь о 20–25 % времени тратится в сл чае использования неверной техноло ии. Ка правило, специалисты ошибаются в процессе диа ности и проблемы, поэтом онечным рез льтатом является неправильное использование техноло ии.
Заполнение цементом под давлением. Интервал,
де, а пола али специалисты, в обсадной тр бе должны были находиться одина овые отверстия, пытались
заполнить цементом (под давлением). Попыт а о азалась не дачной. После исследования было обнар жено
большое отверстие, образовавшееся в рез льтате разрыва тр бы (рис. 2), роме то о, была обнар жена трещина в обсадной олонне. В рез льтате были разработаны альтернативные решения, оторые о азались эффе тивными бла одаря точном пониманию проблемы.
О ромная трещина. В течение нес оль их лет на
одном из месторождений мы пытались отремонтировать
необсаженный ствол с важины, использ я сравнительно небольшие объемы наполнителя и еля, пола ая, что
на этом интервале не может быть значительной трещины. Рез льтаты проведенных анализов породы не по азывали наличия большой трещины или растворения отб ренных частиц. Всесторонняя диа ности а, в лючая
исследование рез льтатов обработ и с важины, вн трис важинное поинтервальное тестирование и исследование при помощи вн трис важинной амеры, по азала наличие о ромной трещины, образовавшейся из-за высоо о давления и растворения отб ренной породы
(рис. 3). В рез льтате правильной диа ности и было найдено и оптимальное решение проблемы. В с важин
было за ачано 8000 брл. еля (с высо им моле лярным
весом) и 2000 брл. пенно о цемента.
Пос оль о ончательная обработ а с важины была
выполнена в рез льтате правильной диа ности и, с ис-
пользованием техноло ии «соответствия», рез льтат
работы о азался довлетворительным.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • cентябрь 2006
ВЫНУЖДЕННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
Специалисты на промыслах считают, что в процессе
э спл атации месторождения либо не происходят, либо
происходят незначительные изменения пластовых хара теристи . Одна о проблемы «соответствия» и опыт оворят о др ом. Это в особенности асается зон, расположенных рядом со с важиной. Мы пола аем, что затопление растворителями, водой или СО2, олебание давления,
добыча из нефтеносных пес ов, на нетание жид остей в
пласт и мно ое др ое мо т повлиять на пластовые хара теристи и и создать проблемы. Рез льтат та о о вмешательства челове а имеет не оторые диа енетичес ие особенности, а правило, в пластах появляются п стоты или
разломы, но в не оторых сл чаях может произойти за пор а пор пласта или величение проницаемости.
В течение мно их лет специалисты исслед ют проблем интенсивно о наб хания лин. В связи со сл чаями затопления с важин из чается проблема совместимости воды. Одна о немно ие специалисты пытаются понять или охара теризовать причины, стим лир ющие этот процесс. Эти свойства не измеряются при
первоначальном исследовании р нта. Они выявляются по прошествии определенно о промеж т а времени
после построения модели пласта.
Если из чить последствия, оторые мо т быть в рез льтате влияния этих особенностей, можно ле о разобраться в механизме процесса и разработать правильное решение. Ни один из инстр ментов исследования,
дост пных нам в настоящее время, не разработан с целью проведения анализа или оцен и этих особенностей.
В настоящее время оцен а процессов, происходящих в
л бо озале ающих пластах, по а нам недост пна либо
из-за слиш ом высо ой стоимости исследований, либо
из-за недостаточных возможностей обор дования.
В след ющей статье мы планир ем обс дить различные проблемы «соответствия», возни ающие в промышленности. Мы охара териз ем эти проблемы и рассмотрим варианты их решения.
Перевел Г. Кочет ов
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НОВОЕ
НА ГЛАВНОЙ НЕФТЯНОЙ ВЫСТАВКЕ
Одно из наиболее р пных событий в нефтяной и азовой промышленности с присоединением
новых частни ов и проведением Фор ма по тяжелой нефти приобрело новый хара тер
Более 50 тыс. частни ов из 85 стран приняли частие в проведении Главной нефтяной выстав и (Global
Petroleum Show – GPS), проходившей в Кал ари (Канада) 13–15 июня 2006 . Выставочный омпле с, на отором были представлены самые последние инновационные техноло ии и прод ты со все о мира, занимал площадь 500 тыс. ф т2 (1 ф т = 0,304 м). Выставочный омпле с разместили на территории пар а Стэмпед в Калари. В рам ах мероприятия была та же строена отдельная выстав а обор дования в нат ральн ю величин , оторая позволила посетителям озна омиться и осмотреть представленные э спонаты.
На нефтяной выстав е 2006 . были представлены
три новых се ции: страте ия планирования, про ноз
рын а и спрос, постав и тяжелой нефти. В число новых
частни ов выстав и входили Б. Уайт (мэр . Нью-Йор ),
представивший до лад «Новый мир и дефицит энер орес рсов», и К. Бл мер, вице-президент Heavy Oil и
финансовый дире тор Petrobank, обс ждавший вопрос
добычи нефти на нефтеносных песчани ах.
На выстав е та же была представлена серия презентаций, на оторых обс ждалась проблема, связанная с
б д щим мировым дефицитом энер орес рсов. Среди
до ладчи ов можно было отметить Р. Госсена, президента 19- о мирово о нефтяно о он ресса, вице-президента Safety, Environment and Social Responsibility
Nexen.
В настоящее время взоры нефтяных омпаний мира
обратились нефтеносным песчани ам Альберты и прое т их разработ и Heavy Oil Alberta Project (HOAP), созданном омпанией Economic Development. Кроме то о,
анадс ая Ассоциация тяжелой нефти (Canadian Heavy
Oil Association) представила до лад на тем «Возможности добычи тяжелой нефти». Эт тем представляли
та же специалисты Китая, Бразилии и Индии, оторые
обс ждали возможность расширения добычи это о вида
леводородов и перспе тивы развития отрасли. До лады представляли Н. Черверо, вице-президент омпании Petrobras, Х. Хан, президент итайс ой омпании
China National Petroleum Corporation и м-р С. Ройчадхари, вице-президент ONGC Videsh Ltd.
«Тяжелая нефть и нефтеносные песчани и стали на
выстав е наиболее обс ждаемыми темами, – заявил В.
С отт, менеджер по ор анизационным вопросам GPS. –
На GPS были представлены последние достижения национальной и межд народной нефтяной и азовой инд стрии. Кроме то о, на выстав е можно было пол чить
обширн ю информацию о нефтеносных песчани ах и
перспе тивах развития лобальной энер ети и.
В рам ах выстав и проводилась Межд народная нефтяная онференция (International Petroleum Conference
– IPC), ор анизованная Petroleum Society of Canadian
Institute of Mining, Metallurgy & Petroleum. На онференцию прибыли деле аты со все о мира, на заседаниях обс ждались вопросы исследований и перспе тивы разработ и современных техничес их решений,
оторые б д т способствовать дальнейшем развитию
инд стрии.
32
ОБЗОР ЭКСПОЗИЦИЙ
Посетители смо ли оценить размеры выстав и, в лючая 250 тыс. ф т2 за рытых площадей и 50 тыс. ф т2 отрытых площадей, на оторых были выставлены образцы б ровых станово , насосных бло ов, омпрессоры
и др ое р пно абаритное обор дование. На выстав е
представляли свою прод цию примерно 1500 омпаний.
Наиболее р пные э спонаты представила омпания
National Oilwell Varco (12 тыс. ф т2), Leader Energy (10 тыс.
ф т2) и Foremost Industries LP (9,5 тыс. ф т2). Четыре омпании были отмечены за наиболее интересные презентации. К ним относятся Tyco, Cameron, Halliburton и
Emerson Process Management.
«Участни и выстав и мо ли представить свои достижения и сравнить их с техноло иями др их омпаний», –
отметил м-р С отт. В основном частни и выстав и фосировали внимание на индивид альных техноло иях.
Участие World Oil. В выставочном центре, ор анизованным World Oil, было представлено более 60 презентаций современных техноло ий, прод тов и систем обсл живания. В рам ах этих презентаций проводилось из чение современных страте ий развед и, б рения и добычи,
а та же последних информационных техноло ий.
Межд народная ярмар а ва ансий. В рам ах выстав и проводилась межд народная ярмар а ва ансий. На
ярмар е, от рытой в связи с со ращением в отрасли числа
валифицированных специалистов, были представлены
разнообразные ва ансии, обеспечивающие развитие и
перспе тивный рост молодых специалистов.
Использ я систем онлайн, специалисты мо ли озна омиться с ва ансиями, предъявляемыми требованиями, словиями работы, возможностями арьерно о
роста и др ими интерес ющими данными.
Межд народный бизнес-центр Альберты. Еще
одним инновационным решением выстав и стал бизнес-центр Альберты, де представители омпаний, представивших свои э спонаты на выстав е, мо ли напрям ю встретиться с по пателями, чтобы подробнее обс дить заинтересовавший прод т и за лючить онтра т.
Для межд народных представителей бизнес-центр имел
официально заре истрированный сайт.
КАНАДСКАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ
НЕФТЯНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
В рам ах выстав и проводилась Межд народная нефтяная онференция (International Petroleum Conference
– IPC), ор анизованная Petroleum Society of Canadian
Institute of Mining, Metallurgy & Petroleum.
На онференции обс ждались вопросы возможности развития промышленности, правления рис ами,
добычи тяжелой нефти, л чшения извлечения традиционных запасов нефти и аза, техноло ии б рения,
развития мощностей, а та же здоровье, безопасность,
моделирование процессов, влияние добычи нефти и аза
на о р жающ ю сред , хара теристи а пластов и флюидов и мно ие др ие. На выстав е проводилась та же
презентация ст денчес их работ.
Перевел Д. Баранаев
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЧТО НОВОГО
В МЕХАНИЗИРОВАННОЙ
ДОБЫЧЕ НЕФТИ
(Часть 1)
Дж. Ли, Mewbourne School of Petroleum and Geological Engineering, Oklahoma University; Н. Вин лер,
Texas Tech Uneversity; Р. Снайдер, реда тор
В статье описаны 20 техноло ичес их новшеств в области штан овой л биннонасосной э спл атации, подъема нефти с применением винтовых насосов, пл нжерно о лифта и азлифта
Штан овая л биннонасосная
э спл атация – наиболее широо использ емый метод механизированной добычи нефти, при
отором размещаемый на стье
с важины дви атель через олонн штан обеспечивает возвратно-пост пательное движение
поршня л бинно о насоса и
подъем прод ции с важины на
поверхность вн три олонны насосно- омпрессорных тр б. Работа винтовых насосов основана
на вращении с поверхности олонной штан ротора винтово о
насоса вн три эластомерно о
статора. При пл нжерном лифте
в олонне НКТ свободно движется пл нжер, обеспечивающий
подъем с важинной жид ости
стью с важины под давлением
пластово о или за ачиваемо о
аза.
ШТАНГОВАЯ
ГЛУБИННОНАСОСНАЯ
ЭКСПЛУАТАЦИЯ
К техноло ичес им новшествам, недавно использовавшимся пятью омпаниями или находящимся в онечной стадии испытаний, относятся: длинноходовая станов а Rotaflex*; инстр мент для временно о стра ивания
и подъема олонн штан и насоса; азовый дви атель а замена эле тродви ателя насосно о
а ре ата; две низ опрофильных и
недоро остоящих насосных станов и; омпьютеризированная
система для ре истрации данных
работы насоса; новая станов а
мачтово о типа с анатным приводом вместо штан овых олонн.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 1. Длинноходовые насосные станов и с длиной хода 30,5 ф та (9,3 м)
Рис. 2. Стальной переходни для подвес и олонны штан над олонной НКТ
№ 9 • cентябрь 2006
Кр пнейшая
станов а
Rotaflex*. Установ а Rotaflex*
омпании Weatherford представляет собой (рис. 1) длинноходов ю насосн ю систем для штановой л бинно-насосной э спл атации с важин. В системе использ ется же заре омендовавшая себя техноло ия и прое тные
инновации, повышающие эффе тивность и снижающие затраты
на отбор нефти из сложных л бо их и высо опрод тивных
с важин. Установ а дает возможность применять штан овые л бинные насосы в сит ациях, о да нежелательно или невозможно использовать по р жные эле тронасосы или идравличес ие
насосы. Большая высота станови Rotaflex* обеспечивает длин
хода до 9,15 м, а низ ая частота
ачаний и большая длина хода
станов и – более полное заполнение цилиндра насоса и меньшение динамичес ой на р з и. К
числ основных преим ществ станов и относятся величенная
производительность, стойчивость высо им на р з ам и возможность использования в налонно-направленных с важинах.
Кроме то о, меньшее число ходов
и использование реверса дают
возможность меньшить износ
штан и насосно- омпрессорных
тр б. Эффе тивность механичесо о реверсивно о механизма
же до азана в процессе спешно о промыслово о использования 800 станово типа Rotaflex*.
Система Rotaflex* хара териз ется длительным сро ом сл жбы, использ емая в ней линоре33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
менная передача по лощает
дарные на р з и и меньшает
дарные напряжения, действ ющие в онстр тивных элементах
системы. Небольшой ради с поворота балансира меньшает
треб емый вращающий момент,
что дает возможность использовать небольшой по мощности
дви атель и небольшой ред тор.
При обсл живании станов и
после отсоединения стройства
для подвес и штан и балансира
ее просто от атывают от стья
с важины. После о ончания ремонтных работ станов а возвращается на стье с важины и производится обратное подсоединение.
Инстр мент для подвес и
олонны насосных штан . Компания Harbison-Fisher из ФортУорта (шт. Техас) за ончила испытания и предла ает промысловиам ни альный инстр мент (Hand
Off Tool – НОТ) для подвес и олонн насосных штан (рис. 2). Ко да в с важине, э спл атир емой
штан овым насосом, возни ает
необходимость в стра ивании насоса и подвес е е о в олонне насосно- омпрессорных тр б, насос
поднимают, приворачивают верхней штан е на поверхности описываемо о стройства, после че о
насос сп с ают и приворачивают
тройни
над олонной НКТ.
Описываемый инстр мент из отовлен из стали, в нем пред смотрен встроенный переходни для
подъема и сп с а олонны штан .
Не оторые операторы за репляют
на описываемом инстр менте
специальный патр бо , чтобы отпала необходимость в провороте
олонны штан при ее сп с е.
Описываемое стройство НОТ
обеспечивает более надежн ю
подвес
олонны штан по сравнению с стройствами анало ично о назначения собственно о
производства омпаний-операторов. Констр тивно НОТ соответств ет специфи ациям NACE на
неза аленные стали. Инстр мент
НОТ вып с ается нес оль их размеров.
Газовый дви атель для л биннонасосной станов и.
Компания DynaPump, Inc. из Нортбриджа (шт. Калифорния) объявила о разработ е новой л биннонасосной станов и Natural Gas
34
Рис. 3. Гидравличес ая насосная станов а с приводом от азово о дви ателя, использ юще о в ачестве топлива
аз из ольцево о пространства обсадной олонны или привозной пропан
Рис. 4. Штан овая л биннонасосная станов а небольшой стоимости с ре лир емой длиной хода до 72″″ (1,83 м)
хара териз ется небольшим числом ходов и высо ой подачей
DynaPump (рис. 3) с приводом от
азово о дви ателя, а не эле тродви ателя, а обычно. Мно ие
нефтяные и азовые с важины
мо т эффе тивно и рентабельно э спл атироваться с использованием азово о дви ателя,
высвобождая эле троэнер ию
для др их промысловых н жд.
Вариант с применением азовоо дви ателя является оптималь-
ным с точ и зрения обеспечения
ма сим ма добычи при минимальных расходах на подъем
жид ости. Потребление аза азовым дви ателем составляет
о оло 20 % обычно о потребления (в пересчете) энер ии штановой л биннонасосной становой. Газовый дви атель использ ется та же и для др их основных и вспомо ательных систем
штан овой л биннонасосной станов и.
П льт правления силовой станов ой позволяет преобразовать механичес ю энер ию в
идравличес ю и ре лировать
(в сл чае необходимости) длин
хода насоса. При помощи системы правления можно та же релировать с орость перемещения поршня насоса при ходе а
вверх, та и вниз. Возможен та же вариант автоматичес о о отлючения насоса при периодичес ой от ач е прод ции. Кр пные операторы использ ют описываемые станов и с азовым
дви ателем на част ах, состоящих из 50 с важин и более, что
дает э ономичес ю вы од и
л чшает состояние о р жающей
среды.
Штан овые л биннонасосные станов и невысо ой стоимости. Компания DynaPump недавно разработала нов ю малоабаритн ю станов для штановой л биннонасосной э спл атации (рис. 4). Установ а настоль о омпа тна, что ее можно
перевозить на обычном р зовом
автомобиле. В то же время станов а обеспечивает возможность
отбора до 640 брл/с т жид ости
с л бин менее 225 м, а с л бины 1500 м – 40 брл/с т; ма симальная на р з а на штан и –
7000 ф нтов (1 ф нт = 0,453 ).
При длине хода 72″ (1 дюйм =
25,4 мм) возможно ре лирование с орости движения олонны
штан в словиях более высо их
отборов, чем обычных штан овых л биннонасосных станово . В описываемой станов е
ре оменд ется использовать
штан и диаметром 5/8″. Установ а позволяет ре лировать
с орость движения олонны
штан при ходе а вниз, та и
вверх. В схеме станов и пред смотрена та же возможность
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Общая длина
хода
Газ
Усад а
На р з а по жид ости
Утеч а
Трение
за
я а
сси
е
р
п
Ком
Н левая
на р з а
Плав честь
Трение
Чистая
длина хода
Рис. 6. Диа рамма работы л бинно о насоса дает возможность определения мноих параметров
Рис. 5. Низ опрофильная насосная станов а высотой менее 3 м, спрое тированная для орошаемых земель
автоматичес ой от ач и прод ции из с важины. Уплотнения
цилиндра в схеме станов и мот обсл живаться в промысловых словиях. В ачестве дви ателя в станов е использ ется
трехфазный эле тродви атель на
напряжение 480 В или ( а вариант) однофазный эле тродвиатель на 220/480 В. Констр тивно станов а соответств ет
стандарт API 500.
Низ опрофильная л биннонасосная станов а. Еще одним онстр тивным достижением омпании DynaPump является низ опрофильная станов а
DynaLow (рис. 5) с та ой же производительностью и анало ичными специфи ациями,
а
DynaSave. Фи сированная высота новой низ опрофильной станов и составляет менее 3 м, ма симальная длина хода 40″. Установ а была спрое тирована с четом применения ее на орошаемых сельс охозяйственных землях, что свидетельств ет о высоом ровне ее э оло ичности.
Общий вес станов и составляет
менее 1400 ф нтов. Особенности онстр ции станов и обеспечивают ее высо ю надежность.
Ре лирование давления на
приеме насоса с использованием омпьютера. При периодичес ой э спл атации с важин
все шире использ ется р лос точная динамометрия. Точные измерения на р з и и положения
олонны штан , давлений, темпе-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 7. Высо ая мачта насосной станови со сп с ом насоса на анате вместо
олонны штан обеспечивает больш ю
длин хода
рат р, дебитов и т.д. в настоящее
время обычно производятся с
использованием омпьютеров. В
связи с этим омпания Lufkin
Automation разработала систем
SAM Well Manager, обеспечивающ ю точное измерение на р зи на поверхности в зависимости от положения олонны насосных штан . Вся информация фи сир ется на диа рамме работы
насоса (рис. 6) для аждо о хода
насосной станов и; рассчитывается та же давление на приеме
насоса. Та ой подход онтролю
№ 9 • cентябрь 2006
работы с важин позволяет правлять отборами прод ции из нее
и давлениями на стье с важины
и приеме насоса, причем процесс
правления может быть непрерывным, в отличие от метода онтроля (вр чн ю) ровня жид ости
и др их параметров.
С использованием приведенной на рис. 6 диа раммы может
быть рассчитано давление на
приеме насоса. Из диа раммы
может быть та же пол чена информация о на р з е насоса по
жид ости, общей и чистой длине
хода, смещениях НКТ. На р з а
по жид ости – наиболее важный
параметр – может быть определена а отрезо межд верхней
и нижней на р зочными линиями,
по азанными на диа рамме. При
определении на р з и нет необходимости оценивать инерционный эффе т и трение. В идеальном сл чае нижняя на р зочная
линия должна снижаться ниже
н лево о значения. Точность расчетов плав чести олонны в жидости зависит от точности измерений на р з и, информации о
онстр ции олонны штан и
значения жид остно о радиента
для олонны НКТ. С четом всех
этих данных рассчитывается давление на приеме насоса.
Использование аната вместо олонны штан . Новая система от ач и нефти из с важин
с использованием стально о аната вместо олонны насосных
штан разработана и испытана
омпанией Vann Pumping Systems, Inc. (Тайлер, Техас). На поверхности при этом монтир ется специальная длинноходовая
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
приводная станов а Tower Lift
(рис. 7). Насосная система онтролир ется омпьютером. Разработаны, испытаны и запатентованы стройства, предназначенные для меньшения образования азовых пробо и от лючения насоса. Патентованный
инстр мент Vent Tool сп с ается
нижней части цилиндра насоса, чтобы при необходимости
обеспечить пост пление в не о
жид ости из олонны насосноомпрессорных тр б. Недавно
разработанные инстр менты
дают та же возможность стра ивания насоса с седла и ввода химичес их реа ентов в с важин .
Рез льтаты испытаний по азали мно ие преим щества анатных станово , например, меньшее число ходов в мин т и большая длина хода, величенная подача насоса и возможность р лос точной работы. Для онтроля и ре лирования работы системы и держания необходимо о
ровня жид ости в ольцевом
пространстве использ ется омпьютер. В ачестве исходных данных для омпьютера в реальном
времени использ ется информация о числе ходов в мин т и значение подъемно о давления вместо значений возни ающих напряжений.
Э ономичес ие по азатели новой станов и можно б дет оценить после проведения ее техничес о о обсл живания или ремонта, для че о потреб ется поднять насос и после ремонта верн ть е о обратно. При этом не потреб ется транспортировать на
с важин специальное подъемное стройство, та а подъемный анат просто наматывается
на барабан лебед и.
Описываемая насосная станов а анатно о типа проходит
испытания, она б дет предложена операторам в недале ом б д щем.
ВИНТОВЫЕ
НАСОСЫ
В области применения винтовых насосов омпании предложили та ие новшества, а трех омпонентный бло от ач и воды из
азовых с важин; силовой бло на
салаз ах с идравличес им двиателем и онтроллером; мони36
Рис. 8. Трех омпонентный верхний привод обеспечивает автоматичес ю отач воды из азовых с важин
Рис. 9. Силовой бло на салаз ах с азовым дви ателем или эле тро идравличес им дви ателем обеспечивает
привод с важинно о винтово о насоса
тор ровня жид ости в с важине
и частоты вращения винтовых насосов; бло моделирования словий работы винтовых насосов;
новая версия про раммы для онтроля работы винтовых насосов.
Система для обезвоживания азовых с важин. Компания Hydraulic Energy (HEP), Inc.
(Денвер, Колорадо) разработала
систем для автоматичес ой отач и воды из азовых с важин (а
именно с важин, использ емых
для отбора метана из ольных
отложений). Вся система способна саморе лированию, роме
то о, может извещать оператора
об изменениях частоты вращения
ниже или выше заданной. При
применении верхне о привода и
идравличес ой приводной ста-
нов и возможно та же р чное релирование частоты вращения.
Эле тродви атель идравличес о о верхне о привода от НЕР
обеспечивает четыре значения
вращающе о момента и использ ет обычный фри ционный бло
для соединения с полированным
што ом диаметром 1 1/4″ (рис. 8).
Наибольший по мощности дви атель способен поддерживать олонн и вод в ней до л бины
с важины 1500 м с обеспечением
подачи воды 2000 брл/с т; с л бины 750 м подача составляет
4000 брл/с т. Не треб ющий хода привод передает вращение
через поворотн ю м фт , а не
через идравличес ий сальни .
Полный онтроль обратно о
вращения дости ается совместно с идравличес им силовым
бло ом, смонтированным на отдельных салаз ах. Две отдельных
тормозных системы обеспечивают высвобождение или рассеивание энер ии. Привод может быть
смонтирован на резьбовом адаптере, тройни е или за реплен на
стандартном 8-болтовом фланце.
Привод в настоящее время вып с ается на две подачи – 12 и
26 бичес их дюймов на один
оборот винтово о шпинделя и на
10 различных значений развиваемых напоров.
Гидравличес ий силовой
бло . Система НЕР использ ет в
ачестве привода азовые дви атели 2,5 или 4,0-1 или эле тродви атели напряжением 460 В и
мощностью до 75 Вт (рис. 9).
Подача идравличес о о насоса
ре лир ется с помощью эле тропропорционально о ре лятора, обеспечивающе о треб ем ю
точность ре лирования и правильное соотношение межд
объемным заполнением и рабочим давлением. Компьютер оптимизир ет под отов топливной
смеси и рабочий режим бло а, а
та же онтролир ет давление
масла в дви ателе, температ р
в радиаторе, ровень и температ р рабочей жид ости в идросистеме. Возможно обратное
вращение верхне о привода с о раничением вращающе о момента и частоты вращения с целью
рассеивания энер ии или быстро о выравнивания ровней жидости. Использование эле тро-
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
дви ателя постоянно о то а дает
возможность ре лирования частоты
вращения
(Variable
Frequency Drive – VFD).
Монитор и онтроллер
ровня жид ости. Компания
Applied Energy Products разработала систем мониторин а, алибров и и изменения частоты
вращения винтовых с важинных
насосов и поддержания необходимо о ровня жид ости. Система работает на основе сбора
физичес их данных и с четом
объемов пост пления жид ости
из пласта в аждой он ретной
с важине. Переход на др ю частот вращения происходит при
изменении словий работы с важины. Контроллер ровня жид ости (Liquid Level Controller – LLC)
имеет два раздельных омпьютера. Первый собирает информацию или определяет величение
или меньшение прито а жид ости из пласта в с важин , второй
– анализир ет информацию и
выдает соответств ющие оманды идравличес ом насос на
величение или меньшение подачи, а та же изменение частоты вращения винтово о насоса.
Контроллер ровня жид ости релир ет этот параметр в интервале до нижних перфорационных
отверстий (или в пределах любоо ровня, заданно о оператором) с целью ма симизации добычи аза.
Контроллер обеспечивает та же р чной режим ре лирования
частоты вращения винтово о насоса и др их параметров. Если
параметры выходят за предельно доп стимые значения, си налы о сложившейся сит ации мот быть переданы на п льт оператора через систем SCADA.
Э спериментальная моделир ющая станция. Фирма CFER Technologies (Эдмонтон, Канада) недавно объявила о вводе
в э спл атацию э спериментальной станции для моделирования
с важинных словий и насосных
систем в прое тах, использ емых
для от ач и тяжелых нефтей под
воздействием пара (sleamassisted gravity drainage – SAGD)
(рис. 10). На станции мо т проводиться испытания насосно о
обор дования длиной вплоть до
24,4 м при ма симальных давле-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
оцен хара теристи ново о обор дования в более расширенных
словиях е о применения.
Рис. 10. Э спериментальная станция для
испытаний омпонентов с важинных
насосных систем
ниях на их вы иде 7,58 Па, температ рах до 200 °С и подачах до
800 м3/с т.
Э спериментальная станция
способна работать с мно офазными пото ами (нефть, вода, возд х) и полностью оснащена инстр ментом для измерения разнообразных параметров пото ов
(давлений, температ р, расходов, частоты вращения насосов,
вращающих моментов и т.д.). Таим образом, станция может
быть идеальным инстр ментом
для определения хара теристи
ново о обор дования для механизированной добычи нефти при
онтролир емых словиях перед
тем, а применять новин и в
нефтепромысловых словиях.
Уже завершены испытания четырех новых насосных систем.
В перечень сл , предла аемых
C-FER, входят прое тирование,
из отовление и анализ работы
новых насосных систем и омпьютерных про рамм а для омпаний-операторов, та и для изотовителей насосно о обор дования.
Про рамма для прое тирования и оцен и работы винтовых насосов. Новая версия прораммы PC-Pump (2.67) – широо известной про раммы для интера тивно о прое тирования и
оцен и хара теристи винтовых
насосов – оп бли ована омпанией C-FER Technologies. В число изменений, внесенных в нов ю
про рамм , входят: расширенная
база данных от из отовителей на
поставляемое ими обор дование
(насосы, штан и, приводные стройства и т.д.); более точные рез льтаты расчетов профилей температ р и прито ов жид остей в
с важин и т.д., что обле чает
№ 9 • cентябрь 2006
ПЛУНЖЕРНЫЙ
ЛИФТ
Ниже рассматриваются пять
новых инновационных систем
пл нжерно о лифта, в лючая полностью омпьютеризированн ю
систем онтроля и сбора данных
о работе пл нжерно о подъемниа; саморе лир ющийся ал оритмичес ий онтроллер; байпасные пл нжеры величенно о диаметра; способ применения нес оль их пл нжеров в одной с важине и новые онтроллеры для
пл нжерных подъемни ов.
Система сбора и онтроля
данных о работе пл нжерноо лифта. Компания Ferguson
Beaureguard (FB) (Тайлер, Техас)
разработала полностью омпьютеризированн ю систем AutoCycle* для сбора и онтроля данных о работе пл нжерно о лифта, в оторой сбор и передача
информации ос ществляются с
использованием
системы
SCADA. Система работает на основе инт итивно о рафичес оо пользовательс о о интерфейса омпании Microsoft. Операторы мо т правлять процессом
добычи через мно опользовательс ю омпьютеризированн ю систем , оторая дает возможность операторам с р ппировать с важины и приемные
ем ости. Дополнительная информация ре истрир ется вр чн ю.
Система ACP Scada Client* инте рирована с онтроллером
RTU5000* и предварительно запро раммирована с использованием патентованно о правляющео ал оритма AutoCycle омпании
FB, созданно о специально для
онтроля и ре лирования пл нжерно о лифта.
Контроллер добычи нефти
пл нжерным методом. Наиболее привле ательной особенностью это о онтроллера омпании
FB является, роме величения
добычи нефти, е о простота. При
работе онтроллера использ ется ал оритм, позволяющий отбирать нефть одновременно а из
олонны НКТ, та и из обсадной
олонны.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ал оритм хара териз ется
способностью саморе лированию онтрольных параметров в
зависимости от словий в с важине, а та же ре лированию
отборов прод ции из олонны
НКТ и обсадной олонны, или из
дв х олонн одновременно. Большее поперечное сечение обсадной олонны обеспечивает больший объем добычи. При трех лапанном методе добычи отбор
прод ции может производиться
из олонны НКТ; одновременно
из олонны НКТ и обсадной олонны; или толь о из обсадной
олонны. При использовании этоо метода с важины в Техасе,
Канзасе и О лахоме дали дв хратное величение добычи.
Байпасные пл нжеры. В рез льтате постоянных л чшений в
области прое тирования и применения пл нжерный лифт находит все большее распространение в самых различных с важинных словиях. В ачестве примера можно привести байпасные
пл нжеры омпании FB, оторые
мо т быть разделены на две ате ории – для непрерывно о и периодичес о о пото а. Пл нжеры
для непрерывно о пото а использ ются в с важинах, в оторых
словия э спл атации ди т ют
необходимость быстро о возврата пл нжера вниз. Выполнение
та о о словия обеспечивается
за счет величения проходно о
сечения байпасной линии. Та ие
с важины мо т обеспечивать
дебиты, близ ие
ритичес им,
при этом отпадает необходимость в останов е с важин с целью нарастания в них давления.
Байпасная линия от рыта на стадии падения пл нжера, и перерывается после дара е о о бамперн ю пр жин . После достижения пл нжером поверхности байпасная линия от рывается для
жид ости, расход последней снижается и пл нжер вновь падает в
с важин .
Пл нжеры для периодичес оо пото а использ ются в с важинах, в оторых дебиты жид ости
меньше ритичес их значений и
оторые за рываются на оротое время с целью нарастания в
них давления. К та им с важинам
мо т быть отнесены с важины
л биной, например, 3600 м, в
38
Верхняя бамперная
пр жина
Всасывающий
лапан
Крыш а сваба
Стопор НКТ
Нижняя бамперная
пр жины
Рис. 11. Промеж точный посадочный
зел пл нжера имеет верхнюю и нижнюю пр жины для верхне о и нижне о
пл нжера
оторых важно обеспечить а
можно более быстрое падение
пл нжера на забой, что невозможно при применении обычных
пл нжеров. Байпасный пл нжер
Super Flow омпании FB во мноих сл чаях обеспечивает время
до пере рытия ствола с важин
л биной до 3600 м менее чем за
15 мин. Успешность применения
байпасных пл нжеров создает
предпосыл и для их эффе тивноо использования в л бо их
с важинах.
Использование нес оль их
пл нжеров в азлифтных с важинах. Компания Weatherford
разработала (рис. 11) систем
(Progressing* plunger system –
PPS), пред сматривающ ю применение нес оль их пл нжеров в
одной и той же с важине, э спл атир емой азлифтным способом. Система для подъема жидости использ ет аз, прис тств ющий в с важине межд ци лами. Процесс оптимизации азлифтной добычи эффе тивно
меньшает азовый фа тор добываемой прод ции. Систем PPS
целесообразно применять в с важинах, о да: 1) азовый фа тор
незначителен; 2) недостаточен
объем лифтово о аза для обеспечения оптимально о времени
посад и пл нжера; 3) с важины
должны быть за рыты после посад и пл нжера вследствие переполнения пластовой жид остью;
4) давление в с важинах снижается до ровня, не обеспечивающе о нормальн ю э спл атацию;
5) э спл атация омпрессорным
способом становится нерентабельной; 6) о да штан овая л биннонасосная э спл атация остается техничес и возможной, но
нерентабельной.
Контроллер пл нжерно о
лифта. Компания Weatherford
вып с ает линей эле тронных
онтроллеров для пл нжерно о
лифта и азлифта. Контроллеры
использ ют специальн ю прорамм с меню для обеспечения
оптимальной работы с важин.
Последняя модель CEO IV
Plunger Lift Controller спрое тирована специально для применения
в словиях недостаточно о эле троснабжения, та а она хара териз ется весьма низ им потреблением энер ии.
ГАЗЛИФТНЫЕ
СИСТЕМЫ
Компаниями разработаны три
новшества применительно азлифтной добыче нефти, направленные на повышение эффе тивности использования аза, находяще ося в ольцевом простран-
№ 9 • cентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Непрерывный пото
добываемой жид ости
На нетаемый
аз высо о о
давления
Добываемый и
прод вочный аз
Камера прод воч.
лапана с тремя
плотнениями и
сп с аемым
на анате инстр м.
с бо . арманом
Верхний обратный
лапан
Промеж точная
на опительная
амера
Обсадная олонна
с важины
По р жная тр ба
Прод тивный
пласт
Нижний обратный
лапан
Рис. 12. Газлифтный инстр мент с боовым арманом, предотвращающий
идравличес ю связь межд олонной НКТ и ольцевым пространством
обсадной олонны
стве, для подъема жид ости в олонне НКТ.
Устройство для предотвращения идравличес ой связи
олонны НКТ с ольцевым пространством. Компания Weatherford разработала стройство
SBRO-DVX (рис. 12), предотвращающее прони новение жид ости из олонны НКТ в ольцевое
пространство в азлифных с важинах. Устройство вып с ается
диаметром от 2 3/8 до 7″ из различных материалов для словий
высо о о давления и оррозионно о о р жения.
Газовые насосы для непрерывной э спл атации. Фирма
BST Lift Systems (Вент ра, Калифорния) ищет партнеров для
проведения испытаний дв х разработанных ею стройств для
азлифтной э спл атации, заяви на оторые находятся на стадии патентования. Первое из стройств представляет собой насос, сп с аемый в с важин и непрерывно работающий от давления аза, на нетаемо о в с важин . Новая система хара териз ется он рентоспособностью с
обычными штан овыми и эле т-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
роцентробежными насосами.
Новый азовый
насос (рис. 13)
обеспечивает
отбор из с важин азированных и вяз их
жид остей, а
жид ости с твердыми частицами
отбирает даже
л чше, чем эле троцентробежные насосы. Газовый насос может быть сп щен
в с важин на
иб их тр бах.
Клапаны на
давление 5000
ф нтов/дюйм2.
Второе нововведение – азлифтные лапаны,
рассчитанные на
рабочее давление от 0 до 5000
ф нтов/дюйм 2
(1 ф нт/дюйм2 =
6,85 Па). Клапаны предназначены для предотвращения
нарастания давления свыше
предельно о.
Уни альная онстр ция сильфонов лапанов
обеспечивает
дол ий сро их
сл жбы.
Газлифтная
система для
перфорированной зоны. Компания Schlumberger разработала азлифтн ю
систем PerfLift
(рис. 14) для использования в
Рис. 13. Извле амалодебитных
емый на анате
нефтяных с вадв хст пенчажинах, а та же в
тый с важинный
с важинах для
насос
отбора метана из
ольных пластов. В системе использ ется азлифтная технолоия омпании Camco, она предназначена для станов и в перфорированных зонах с важин совме-
№ 9 • cентябрь 2006
Рис. 14. Новая система реализ ет азлифтный способ добычи через протяженные интервалы под э спл атационным па ером
стно с па ерами диаметром
4 1/2, 5 1/2 и 7″.
Перевел Б. Пл жни ов
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБЗОР ЕВРОПЕЙСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 2005, часть 1
ВЕЛИКОБРИТАНИЯ
РЕМОНТНЫЕ НАКЛАДКИ
(ПЛАСТЫРИ) С ШИРОКИМИ
ВОЗМОЖНОСТЯМИ
УСТАНОВКИ
Расширительный
инстр мент
К. Н ссба м, READ Well Services
Герметичное
плотнение
В настоящее время основными разработчи ами новых идей
для месторождений Северно о
моря и не толь о являются не
очень р пные омпании, распола ающие значительным интелле т альным потенциалом. READ
Well Services – одна из та их омпаний, и она продемонстрировала свой подход при разработ е
тр бных систем с идравличес им
расширением (Hydraulically
Expanded Tubular System – HETS),
использовав идравличес ое давление непосредственно вн три
тр бы для ее расширения. Этот
процесс, известный а автофреттаж, довольно давно и широ о
применяется в промышленности
(например, для ремонта ор жейных стволов). Компания использовала этот процесс для проведения вн трис важинных работ.
Бла одаря применению запатентованной плотняющей системы, рассчитанной на перепад давления до 30 000 psi (1 psi = 6,89 x
103 Па) процесс расширения тр бы и применяемые решения совершенно отличаются от др их
систем расширения. Инстр мент
может одновременно расширить
две онцентрично расположенные
обсадные тр бы, в том числе изотовленные из высо опрочной
стали мар и Р110, и толстостенные тр бы. Вн тренняя тр ба прижимается внешней, и затем они
совместно расширяются с образованием плотно о соединения металла с металлом (рис. 1).
Применение для расширения
идравличес о о давления арантир ет, что форма расширяемой
тр бы точно соответств ет внешней тр бе, даже если она имеет
неправильн ю форм , что обеспечивает хорошее плотнение.
40
Стальная
на лад а
Ин апс лированное
эластомерное
плотнение
Рис 1. Вн тренняя на лад а (пластырь)
станавливается прямым приложением
идравличес о о давления, размещается на иб их НКТ, б рильных тр бах,
анате
За последние три ода омпания разработала расширяемые
изделия для строительства с важин. Системы мо т быть размещены на иб их НКТ в действ ющих с важинах, б рильных тр бах, а в этом од б дет зап щена система размещения на стальном анате. Мно ие эти разработи поддерживались и продолжают поддерживаться омпанией
Statoil, обеспечившей финансирование и возможности для промысловых испытаний, оторые та
важны при разработ е новой техноло ии.
Промысловые приложения.
Первым разработанным приложением была заплата на внешней
поверхности обсадной тр бы,
ино да называемая заплатой с
овершотом, оторая использ ется для повторно о соединения
ново о част а с остальной частью обсадной тр бы, о да треб ется обрезать не оторый часто тр бы, возможно, с целью
даления поврежденной се ции,
из-за теч и или прихвата (см.
World Oil, июнь 2003 .).
Система HETS использ ется
для расширения обсадной тр бы
вн три профилированно о овершота, в рез льтате че о создается соединение, способное выдержать сотни тонн растя ивающих
или сжимающих на р зо . Оно
может быть испытано на высо ие
разрывающие напряжения, использ я толь о азонепроницаемое плотнение металла с металлом.
Заплата на внешней поверхности тр бы может быть использована для ремонта обсадных тр б
или для обработ и щелей. Компания Statoil на одном из своих
месторождений с высо им давлением и температ рой использовала резервн ю систем на лад и с
овершотом при сп с е 14-дюймовой обсадной олонны из стали
мар и Р110 на сл чай прихвата
олонны; система рассчитана на
500 т растя ивающей, 300 т сжимающей на р з и и давление аза
440 бар (1 бар = 105 Па).
«Применение внешней на лади при разработ е месторождения Кристин обеспечило реальн ю и надежн ю альтернатив доро остоящей операции заб ривания ново о ствола в сл чае прихвата обсадной олонны», – омментир ет Э. Матиассен, инженер
отдела E&P – TAIL Production, омпании Statoil. Образование азонепроницаемо о плотнения и
способность та о о соединения
выдерживать на р з и была полностью подтверждена во время
испытаний.
«Компания Statoil связывает с
этой разработ ой большие надежды, – добавляет -н Матиассен, – пос оль мы видим и др ие применения для этой техноло ии – на лад и больших размеров можно с спехом применять
для замены олонны и ремонта с
целью наложения заплаты».
Еще одним приложением в Северном море является на лад а
для наращивания олонны а
часть апитально о ремонта с важин. При извлечении ольцево о
предохранительно о лапана в
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с важине была повреждена обсадная олонна. Поврежденная
10 3/4-дюймовая олонна была
отрезана ниже 9 5/8-дюймово о
переходно о зла испытана система внешней на лад и. Испытание проводилось а на на р з ,
та и на разрывное силие при
давлении до 2300 psi чтобы обеспечить затр бный азлифт межд
9 5/8- и 7-дюймовой э спл атационными НКТ.
Вторым направлением разработо HETS, оторое спонсировалось ис лючительно омпанией
Statoil, является цельная тр бная
вн тренняя на лад а длиной до
10 м, оторая сп с ается и станавливается на месте с помощью
иб их НКТ или б рильных тр б и
использ ется для ремонта и репления тр б в с важине. Компания Statoil распола ает большим числом подводных и старых
с важин в норвежс ом се торе.
«Система вн тренней на лади использ ется лавным образом
при проведении работ в с важине или апитальном ремонте для
странения тече , обеспечения
защиты тр б при роторном б рении или механичес о о репления орродированных интервалов
в стволе с важины, – объясняет
Матиассен. – Система дает нам
возможность ремонтировать
с важины, даже подводные, вместо то о, чтобы проводить их апитальный ремонт. При высо их
став ах за аренд б ровых станово отс тствие расходов на
проведение полномасштабно о
апитально о ремонта дает с щественн ю вы од », – добавляет
он.
«Нынешняя версия вн тренней
на лад и предназначена для с важин диаметром 7″, и тот фа т, что
она может быть размещена в действ ющей с важине на иб их НКТ
обеспечивает пре расн ю э спл атационн ю иб ость. Первая система была разработана в расчете на основной фонд с важин в
Норве ии, но след ющее по оление систем меньших размеров
же разрабатывается», – отметил
-н Матиассен.
В настоящее время внимание
омпании привле ают сложные и
проблемные с важины, начиная
со с важин с высо им давлением
и температ рой, и за анчивая аз-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
лифтными и л бо ими на лонными с важинами.
Продвижение техноло ии.
Б д щее автофреттажа для использования в с важинах ясно.
Компания считает, что операторов привле ает лавным образом
плотнение металла с металлом,
оторое способно выдерживать
высо ие растя ивающие и сжимающие на р з и. Ряд операторов
в Северном море считают техноло ию перспе тивной и а тивно
поддерживают разработ и омпании. В настоящее время пять
р пных операторов присоединились разработ е HETS. Тем не
менее, отрасли прис щ онсерватизм и новые методы принимаются медленно – до внедрения новой техноло ии проходит немало
времени, после то о, а то-то
спешно применяет ее в первый
раз.
НОВАЯ КОМПОНОВКА
НИЖНЕЙ ЧАСТИ КОЛОННЫ
ГИБКИХ НКТ ДЛЯ БУРЕНИЯ
ПРИ ПОНИЖЕННОМ
ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ
ДАВЛЕНИИ
После нес оль их лет прое тирования, разработ и и испытания
Рис. 2. Новая омпонов а нижней части
б рильной олонны на иб их НКТ в два
раза ороче др их омпоново
№ 9 • сентябрь 2006
в различных словиях омпания
Antech предложила нов ю омпонов
нижней части б рильной
олонны иб их НКТ Colt, оторая
отова для промысловых испытаний в нефтяных с важинах (рис.
2). Начиная с 2002 . версия омпонов и использовалась одной из
японс их омпаний для б рения
ряда с важин с целью определения возможных мест тилизации
отходов. Во время б рения омпонов а спешно замеряла данные б рения и направления. Компания отправила в Японию перв ю станов в 2002 ., втор ю –
в 2004 . и продолжает о азывать
поддерж в об чении и модернизации.
Новая омпонов а, была впервые представлена в 2001 . Она
предназначена для б рения при
пониженном идростатичес ом
давлении на иб их НКТ не л боих с важин на аз. Азотные пены
и ле ие растворы, использ емые
для б рения на аз, не обеспечивают эффе тивно о демпфирования, поэтом в процессе б рения
забойные инстр менты подвер аются сильной вибрации и дарным на р з ам. Чтобы выдержать
та ие словия работы, омпонова инстр мента и е о па ов а
спрое тированы та , чтобы противостоять вибрации.
В два раза ороче обычных
омпоново , этот инстр мент
весьма ч вствителен и ле о может набирать ол. Использ я таой инстр мент, б рови и ч вств ют себя более свободно, чем
работая с более длинными омпонов ами.
Компонов а обеспечивает точный онтроль ориентации б ровоо долота с помощью стройства
ориентирования с эле тричес им
приводом, оторое обеспечивает
периодичес ое или непрерывное
вращение. Е о размеры та овы,
что обеспечивают вращение при
б рении и ис лючают потери времени при смене направления.
Система позволяет б рить налонные част и и верти альные
стволы без смены инстр мента.
Чтобы обеспечить данные в
реальном времени об словиях
забоя, положении инстр мента и
еоло ичес ом пласте, омпонова снабжена датчи ами для анатной телеметрии. Сюда входят дат41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чи и давления, на р з и на долото, системе наведения и аммадатчи . Информация с этих датчи ов непрерывно передается на
поверхность.
Компания Antech пола ает, что
в области высо оэффе тивно о
надежно о способа несбалансированно о б рения на иб их НКТ
не л бо их с важин на аз разработано недостаточно техноло ий.
Специалисты омпании отовы
предложить приемлемое решение. Ка толь о новая омпонова до ажет, что возможно ос ществлять б рение в тяжелых словиях, б рови ов- азови ов появится метод л чшения прод тивности с важин. Компания занята поис ом с важин для проведения промысловых испытаний.
ВИДЕОКАМЕРА
ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК,
РАЗМЕЩАЕМАЯ НА КАНАТЕ
ИЛИ ГИБКИХ НКТ
С оро появится новая видеоамера для обследования с важин в реальном масштабе времени, размещаемая на анате или
иб их НКТ. Новая система, разработанная
омпанией EV
Offshore, представляет собой самое последнее достижение в области видеосистем для обследования с важин. Новая видео амера, рис. 3, обеспечивает передач изображения в реальном масштабе времени и использ ется
под водой. Механизм поворота на
360° обеспечивает полное пол сферичес ое изображение. Цифровая запись позволяет пол чать
неподвижные и движ щиеся
изображения и м новенно передавать их через Интернет. Система может быть сп щена в работающ ю с важин .
Система обеспечивает цветное или черно-белое изображение на л бине свыше 2000 м.
Эле тропитание
амере пост пает по анат , та им же способом передаются данные и видеоизображения, со с оростью 25
цветных адров высо о о разрешения в се нд .
Помимо инновационной техноло ии амеры был разработан
ни альный инстр мент для промыв и о р жности амеры чистым
флюидом, фильтрованной морсой водой, ПАВ и фло лянтами.
42
Рис. 3. Новая цифровая с важинная
видео амера размещается на анате
или иб их НКТ
Рис. 4. Подводная видео амера обнар живает расный раситель, использ емый для определения тече ; обратите
внимание на светодиоды в отражении
Обор дование – переносное и
ле о транспортир ется на вертолете. Камера монтир ется на инстр менте, сп с аемом на б рильных тр бах, переходни е лебед и, тросе или иб их НКТ. Затем амере присоединяется анат и проводится провер а ф н ционирования. Если операции
ос ществляются в действ ющей
с важине, амера проп с ается
через стол ротора и л бри атор
сальни а.
При размещении видео амера
передает на поверхность изображение, оторое записывается на
цифровой носитель. Передача
изображения в реальном масштабе времени в процессе сп с а
позволяет оценить с важин , обсадн ю олонн и стоя .
Время размещения зависит от
л бины, ф н ций, способа размещения и просвета ствола с важины. При размещении на б рильных тр бах с орость сп с а
может составлять от 750 до
1000 ф т/ч, на анате – до
5000 ф т/ч (1 ф т = 0,3048 м).
Пос оль
планир ется использование видео амеры при
морс их разработ ах, новая техноло ия от роет новые возможно-
сти для проведения обследования, особенно онтроля состояние с важины.
Видео амеры и мониторы мот постоянно находится на месте. Ко да потреб ется провести
обследование с важины, опытный
персонал на месте немедленно
прист пит работе, э ономя затраты и время.
Компания та же разработала
новый подводный видеомод ль
EVOL-SL60HT для виз ально о
определения тече на стьях
с важин, тр бопроводах, платформах и азохранилищах использ я новые высо одисперсные
расные расители (рис. 4). Фл оресцентная жид ость, применяемая в настоящее время для обнар жения тече , 2020 . б дет
вероятно заменена из-за ее небла оприятно о воздействия на
о р жающ ю сред . Компания
Romex разработала альтернативный безопасный расный раситель-инди атор для обнар жения
тече .
Новый мод ль снабжен зелеными светодиодами, оторые возб ждают раситель, поэтом лампы внешне о освещения не н жны. Оптичес ие фильтры видеоамеры взаимодейств ют с изл чаемым цветом возб жденно о
расителя.
Стандартная видео амера может обнар живать теч и на л бине до 1 м. При диаметре 2,3″
и длине 120 мм амера весит 1,1
ф нт (500 ). В настоящее время
в Северном море завершается
серия испытаний по обнар жению
тече с использованием новой
видео амеры.
НОВЫЕ МОДУЛИ
ДЛЯ ПОЛУПОГРУЖНОЙ
УСТАНОВКИ
Компания Ferguson Modular
недавно поставила Transocean
девять жилых мод лей (рис. 5)
для л бо оводной пол по р жной станов и Sedco 709. Мод ли разработаны для проведения
б ровых работ омпанией Shell в
прое те Бон а в Ни ерии, Западная Афри а.
Мод ли были из отовлены и
введены в строй на заводе
Inverurire и доставлены в апреле
2006 . В омпле т входят девять
систем: шесть 10,3-метровых
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
набор, обеспечивая безопасность
персонала, а лю и аварийно о
выхода при необходимости мо т
заменить о на.
Рис. 5. Девять мод лей создают бла оприятные словия для 36 челове
жилых, два офисных и один с ладс ой мод ль. Мод ли рассчитаны
на размещение 36 челове .
Один жилой мод ль обеспечивает безопасные и омфортные
словия для проживания 4–8 челове . Системы выполнены в соответствии с сертифи атом
DNV 2.7-1/EN 12079. Высо оинте рированная стальная онстр ция обеспечивает оптимальное
использование пространства.
Сбор а происходит быстро, онстр ции ле о вписываются в
бортов ю тр бопроводн ю и эле тричес ю сеть. Констр ции ле о разбираются и с ладир ются.
Для аждо о отсе а пред смотрен отдельный ондиционер,
приспособленный для широ о о
диапазона о р жающих словий.
Мод ли имеют отличн ю зв оизоляцию для р лос точно о
сна. Отопление проложено под
полом, что обеспечивает омфорт
и безопасность. Дете торы пожара и аза входят в стандартный
ИСПЫТАНИЯ НА ТОЧНОСТЬ
ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОМЕРА
КОРИОЛИСА
При высо их ценах на сыр ю
нефть даже небольшие л чшения точности измерений означают большие день и. Новые техноло ии обеспечивают повышение
точности и снижение расходов на
обсл живание при измерении
расхода нефти и природно о аза
и, следовательно, л чший мониторин потребления и использования.
Массовые расходомеры Кориолиса работают под действием
сил инерции, оторые возни ают,
о да частица, дви аясь в ис ривленной тр б е во р центра, перемещается - или от оси вращения (рис. 6). Расходомеры
Endress+Hauser Promass использ ются для замера сырой нефти,
прод тов нефтепереработ и,
СПГ и природно о аза.
В о тябре и ноябре 2004 .
массовые расходомеры Кориолиса типа Promass F прошли алибров
на нефть в Societe du
Pipeline Sud Europeen (SPSE),
Франция. За этой процед рой
последовало обс ждение провери в соответствии с лавой 5, раздела 6 API, чтобы пол чить одобрение систем от ач и нефти в
соответствии с ре омендациями
OIML R117, Class 0,3.
Рис. 6. Испытание 6- и 10-дюймовых массовых расходомеров Кориолиса с использованием 24-дюймовой проверочной ем ости с однонаправленным шаром
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
За испытательными подсчетами наблюдал инстит т
Nederlads Meetinstituut (NMi).
Они проводились на четырех
видах нефти: сырая нефть,
нефть мар и Урал, онденсат и
отельное топливо различной
плотности и вяз ости. Для всех
значений плотности и вяз ости
были пол чены рез льтаты, поазавшие точность и повторяемость трех (OIML) или пяти (API)
последовательных испытаний
проверочной ем ости. Обеспечив линейн ю хара теристи на
всем диапазоне, расходомеры
Кориолиса станавливают новые
стандарты для фис альных измерений и измерений в системе от ач и нефти в нефте азовой и нефтехимичес ой отраслях.
В де абре 2005 . в рез льтате
дополнительных испытаний были
пол чены рез льтаты с использованием 24-дюймовой проверочной
ем ости объемом 15 000 л с однонаправленным шаром. Двенадцать 10-дюймовых массовых расходомеров Кориолиса прошли алибров с использованием четырех различных видов нефти плотностью 690–960 /м3 и вяз остью
0,7–180 сСт.
Дв направленная алибров а
в лючала прям ю и обратн ю проач черед расходомер без изменения в схеме обвяз и. В настоящее время NMi в лючает дв стороннее использование расходомера Кориолиса типа Promass
для системы сдачи нефти. Два
10-дюймовых расходомера типа
Promass работали параллельно с
дв мя Y-соединениями для тандемной алибров и. При расходе
нефти мар и Урал от 200 т/ч
(36 000 брл/с т) до 2200 т/ч
(400 000 брл/с т) оэффициент
расходомера был намно о ниже
предела 0,0004 или 0,04 %.
Имея та ие рез льтаты, этот
расходомер объединяет точность
объемно о расходомера с повторяемостью т рбинно о расходомера. В нем отс тств ют подвижные части и имеется более широ ое рабочее о но по сравнению
с льтразв овым расходомером.
Расходомер Кориолиса не зависит от изменения вяз ости и не
треб ет ре лярно о подтверждения при одности.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗАМОК
ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ
НЕЖЕЛАТЕЛЬНОГО
ДОСТУПА
Гарантир я, что лапанами и
приводами б д т правлять тольо специально об ченные мастера, замо для предотвращения
нежелательно о дост па, разработанный омпанией Smith Flow
Control, обеспечивает безопасность обор дования, снижая рис
возни новения ошиб и или нежелательно о непрофессионально о
вмешательства (рис. 7).
Замо строен очень просто.
Стандартное положение обсл живаемо о стройства фи сир ется
(без люча) с помощью свободно
вращающе ося махови а (стандартный замо имеет два размера и подходит о всем типам задвиже с приводом от р оят и или
махови а). Операция проходит в
три этапа:
1) оператор вставляет за одированный люч, а тивир я привод;
2) задвиж а станавливается в
н жное положение;
3) люч вынимается, и задвижа фи сир ется в н жном положении.
Пос оль адаптер зам а из отавливается на стан е, расходы
со ращаются. Замо можно из отовить на месте или же поставить
е о со ласно специфи ации. Установ а зам а заменяет имеющиеся махови и или р оят и.
В целях безопасности орп с
выполнен из нержавеющей стали
и по рыт желтой полиэстеровой
смолой. Зам и из отовлены из
за аленной стали и имеют защитн ю «юб » безопасности. Оба
типа зам а работают при температ ре от -8 до 212 °F (от -50 до
100 °С).
ПРОВЕДЕНО
ИСПЫТАНИЕ КОМПАКТНОЙ
СИСТЕМЫ
РАДИОМОНИТОРИНГА
Компании Zencus International
и Radio-Tech совместно разработали нов ю стьев ю систем радиомониторин а для нефте азовой промышленности (рис. 8). В
реальном масштабе времени система передает данные на п льт
промысловых операторов, инженеров и менеджеров.
44
Рис. 7. Замо для предотвращения
нежелательно о дост па обеспечивает
безопасность обор дования, снижая
рис ошиб и или непрофессиональноо вмешательства
Рис. 8. Новая радиосистема в реальном масштабе времени передает данные о добыче на п льт
Основным сдерживающим
фа тором для станов и стьевых
приборов на даленных с важинах является необходимость
обеспечить эле тропитание, абели и абелепроводы. Компания
Zencus решила эт проблем ,
объединив датчи , радио, стройство сбора информации, процессор си налов и небольш ю эффе тивн ю схем с питанием от
батареи с большим сро ом сл жбы в омпа тное водонепроницаемое стройство. Устройство
имеет низ ое энер опотребление
от батареи с 5-летним сро ом
сл жбы.
Система состоит из четырех
бло ов: монодатчи а, полево о
передатчи а, офисно о приемниа и сервера данных, а та же мод ля виз ализации данных. Монодатчи представляет собой омпа тное стройство размером
50 х 200 мм, в отором отс тств ют провода, абели, проводни и,
пос оль он работает от батареи.
Имеется нес оль о типов датчиов, в том числе датчи и давления, перепада давления, пото а,
ровня, температ ры, имп льса,
положения «в лючено-вы лючено». Дальность действия стройства зависит от места расположения и частоты и составляет от 100
до 1000 м.
Полевой радиопередатчи состоит из четырех бло ов: модема, центрально о процессора, передатчи а и источни а питания.
Питание обеспечивает солнечная
панель и бло батарей с системой правления питанием. Модем
может обрабатывать си налы от
100 монодатчи ов, а передатчи
может поддерживать связь на
расстоянии 35 м с помощью ретрансляционных станций и на
большие расстояния.
Офисный приемни и сервер
данных мо т быть с онфи рированы в соответствии с требованиями за азчи а. Основной радиомодемный приемни питает
сервер данных, оторый через Интернет может быть связан с третьей стороной. Полевой офис
может быть связан с нес оль ими радиопередатчи ами для сбора и д блирования данных. Специалисты мо т виз ализировать
или диа ностировать данные, а
та же становить аварийн ю си нализацию.
Мод ль виз ализации данных
связан с сетью и может в реальном масштабе времени передать
промысловые данные в информационн ю баз омпании. Дост п
защищен паролем, но обеспечивает орпоративное использование. Мод ль позволяет обрабатывать данные, ос ществлять анализ и т.д. Таблицы данных мо т
быть переданы третьей стороне
в формате Excel.
В настоящее время мониторин ом давления, температ ры и
дебита с важины на стье занимается обсл живающий персонал. Система идеально подходит
а для старых, та и для новых
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 9. Композитные шаровые и дроссельные лапаны были подвер н ты с орению
до 200 g для моделирования дара торпеды или ра еты в орабль
месторождений и же спешно
прошла пилотные испытания с
частием ос дарственных нефтяных омпаний Ме си и, Катара и
Аб -Даби.
КОМПОЗИТНЫЕ
КЛАПАНЫ ПРОШЛИ
ИСПЫТАНИЯ
Композитные шаровые и дроссельные лапаны омпании
Advanced Valve Technologies прошли испытания для одно о из
р пнейших военно-морс их флотов мира (рис. 9). Впервые неметалличес ие лапаны испытывались в жест их словиях, от рыв
преим щества неметалличес ой
техноло ии.
Клапаны были подвер н ты сорению до 200 g, чтобы смоделировать дар торпеды или ра еты в орабль. В ходе др их испытаний лапаны подвер ались
та называемом баржевом испытанию, о да заряд был взорван непосредственно под испытательным с дном. В обоих сл чаях
шаровые и дроссельные лапаны
выдержали испытания.
Для за азчи ов, работающих в
море и на шельфе, эти испытания являются подтверждением
механичес их хара теристи омпозитов. Композитные лапаны
привле ают своим весом, ценой,
стоимостью станов и и незначительным сро ом из отовления.
Компания предла ает омпозитные лапаны для промышленно о использования в химии, нефтехимии, нефтепереработ е, морс ой воде, целлюлозно-б мажном
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 10. Хом ты с набором разрезных
вт ло мо т быть наложены на любое
место с целью ремонта или силения
тр бопровода без е о останов и
производстве, обработ е воды,
производстве стали и эле троэнер ии. Композитные лапаны
мо т заменить лапаны из металла с PTFE-ф теров ой, бронзовоо сплава, Nil-Cor/Pureflex,
Hastelloy, титана, находящихся в
онта те с соляной ислотой,
морс ой водой, рассолами, серной ислотой, а стичес ой содой, сероводородом, фосфорной
ислотой, растворителями и др ими хими атами.
Композитная техноло ия с армированным сте лом предла ает
рентабельные с низ им оэффициентом рис а решения для использования шаровых и дроссельных лапанов в словиях оррозии. Композитные лапаны омпании применяются в военноморс ом флоте США и Вели обритании, омпаниях Dupont Dow,
Akzo-Nobel, Petrobras, Exxon,
Occidental Chemocal и др.
№ 9 • сентябрь 2006
Шаровые и дроссельные лапаны рассчитаны на температ р до 120 °С (250 °F) и давление
20 бар (300 psi); они стойчивы
оррозии, на 60 % ле че металличес их, обладают отличной хара теристи ой давление-температ ра и находят применение в
химичес ой промышленности, в
море и на шельфе. Компания
объявила о разработ е ново о
оррозионностой о о материала,
рассчитанно о на работ при постоянной температ ре до 180 °С.
Этот материал под названием
AVT525 обладает повышенной
оррозионной стой остью, прочностью, стойчивостью истиранию. Клапаны из это о материала ле че и дешевле металличесих.
Новый материал был разработан для использования в системах
пароснабжения, печах для производства о са, испарительных станов ах, системах отработанных
азов и т.д. Новый материал в
пять раз стойчивее
оррозии,
на 60 % ле че, имеет меньш ю
стоимость и дост пен по сравнению с металличес ими лапанами, работающими в орячей оррозионной среде. Новый материал стойчив внешней оррозии,
невосприимчив пористости и
просачиванию, работает в широом диапазоне давлений при температ ре 180 °С и дешевле.
ПЛАНИРОВАНИЕ
НЕПРЕДВИДЕННЫХ
ОБСТОЯТЕЛЬСТВ
НА ТРУБОПРОВОДЕ
МОЖЕТ СЭКОНОМИТЬ
ДЕНЬГИ
Обычно ремонтные хом ты для
ли видации тече за азываются
и поставляются то да, о да в
этом возни ает необходимость,
но можно сэ ономить день и и
время, имея в своем распоряжении нес оль о хом тов на сл чай
непредвиденной аварии тр бопровода (рис. 10).
Новейшие само плотняющиеся хом ты омпании Furmanite
предназначены для тр б разно о
диаметра. Та ие хом ты же использ ются в Северном море; эта
система вызывает интерес операторов в Каспийс ом море, на
Дальнем Восто е и в Ме си ансом заливе.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Чтобы избежать выдавливания
и сохранить плотнение, необходима точная под он а хом та
тр бе. Если хом т слиш ом вели , то из-за наличия зазора
межд тр бой и хом том плотнение б дет выдавлено давлением. Предла аемые масштабир емые хом ты использ ют систем взаимозаменяемых в ладышей и плотнений, чтобы «приспособиться» изменению нар жно о диаметра тр бопровода
в пределах 30 мм.
Хом ты с набором разрезных
вт ло мо т быть наложены на
любое место с целью ремонта или
силения тр бопровода без е о
останов и. Для это о не треб ется введения плотняющей смази, наоборот, фторэластомерные
резиновые плотнения сжимаются и на р жаются с помощью болтовых соединений, распложенных
по о р жности аждо о торца хом та и межд е о половин ами,
обеспечивая эффе тивное механичес ое плотнение.
Кольцевые плотнения на р жаются в осевом направлении и
а тивир ются с помощью отдельно о фланцево о или сальни овоо стройства на аждом торце
м фты, оторое вызывает радиальное расширение и сжатие
поверхности тр бы.
Основа хом та – в ладыши
разных размеров, поэтом один
и тот же хом т подходит тр бам
разно о диаметра. В ладыши образ ют противовыдавливающ ю
систем для предотвращения выдавливания плотнений давлением. Они с ользят на он сах и пере рывают ольцевое пространство межд внешней поверхностью тр бы и вн тренней поверхностью хом та. При с ольжении
вн трь они прижимаются тр бе.
Чтобы на р зить плотнение, о раничить из иб и деформацию и
сохранить плотнение, за р чивающий момент болтовых соединений онтролир ется.
Использ ется два набора плотнений. Прежде чем восстановить давление в тр бе, стройство можно испытать ерметизацией пространства межд дв мя
плотнениями. Это не подвер а-
ет тр б дополнительной на р зе или давлению. Двойное плотнение позволяет проводить периодичес ие повторные испытания
для подтверждения целостности
плотнения в течение 25-летнео прое тно о сро а сл жбы хом та. Применение расход емых
анодов обеспечивает атодн ю
защит .
Анализ онечно о элемента и
орп с из литой стали позволяют
оптимально использовать материал и меньшить общий вес, сохранив при этом толщин орп са и
требования болтовым соединениям при высо их давлениях.
Впервые омпания спрое тировала и из отовила хом ты для
омпании BP с целью их использования в Северном море. В настоящее время омпания вып сает хом ты для напорных тр бопроводов диаметром 8, 14, 16 и
24″. Партия хом тов была отправлена в Азербайджан омпании
International Operational Company.
Уже разработаны хом ты диаметром от 8 до 36″; они испытаны на давление свыше 400 бар.
ГЕРМАНИЯ, ФРАНЦИЯ
УВЕЛИЧЕНИЕ
ПРОЧНОСТИ ПОВЕРХНОСТИ
БУРОВЫХ ИНСТРУМЕНТОВ,
ИЗГОТОВЛЕННЫХ
ИЗ НЕМАГНИТНОЙ
СТАЛИ
Усиление прочности поверхности стали с использованием ислородно-ацетиленовой свар и
для наложения тр б и из низ олеродистой стали, заполненной
арбидом вольфрама, впервые
предложенное братьями Ст ди в
1926 ., до азало свою эффе тивность. Но процесс о раничен тем,
что он должен проте ать при высо ой температ ре, что приводит
о ислению наплавленно о слоя
и о р жающей е о поверхности.
Использование эле тричес ой
д и для образования слоя вредно а для с бстрата (чрезмерным
прони новением в основной материал), та и для частиц лерода, пос оль они помещаются в
раствор теплом д и.
46
Рис. 11. С помощью ново о лазерно о процесса проводится прочнение поверхности
дв х нема нитных за отово
Внедрение сварочно о аната,
из отовленно о из ни еля, хрома,
бора и ремниево о сплава для
формирования матрицы и арбида вольфрама для образования
элемента износа, значительно
л чшило процесс и повысило стойчивость износ . Введение
сферичес о о лито о арбида в
прод т л чшило процесс и сро
сл жбы (рис. 11). В настоящее время этот процесс широ о применя-
ется для величения прочности стабилизаторов и б ровых долот.
Даже после внедрения этих
новшеств повышение прочности
поверхности инстр ментов, из отовленных из нема нитной стали,
представляло реальн ю проблем . Тр дность за лючалась в том,
что основной материал и величивающий прочность имеют разный оэффициент теплово о расширения.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Например, оэффициент расширения низ о леродистой стали в интервале температ р от 0
до 600 °С составляет 8 х 10-6, а
оэффициент расширения большинства нема нитных сталей, использ ющихся для из отовления
б ровых инстр ментов, составляет 15 х 10-6 в этом же интервале
температ р. Та ая большая разница при охлаждении прочняюще о слоя приводит появлению
вн тренних напряжений и дефе т межд твердой поверхностью
и наплавленным слоем.
Проблема была решена франц зс ой фирмой Technogenia.
Компания использовала лазерный
процесс, де мощный лазер был
соединен с мно оосно расположенным обор дованием и снабжен специальной оа сиальной
форс н ой. Установ а плавит поверхность основы и присадочный
металл, образ я межд ними металл р ичес ю связь. Компьютерное правление позволяет наносить по рытие с особой точностью и воспроизводимостью.
Этот способ и использование
ни ально о сферичес о о литоо вольфрама, смешанно о со
специальной матрицей, позволяет пол чить слой, пол чивший название Lasercarb. Чтобы решить
проблем нанесения арбидсодержаще о слоя на нема нитный
материал, был использован след ющий процесс.
Слой мя о о нема нитно о
материала наносится непосредственно на нема нитный основной материал. Поверх это о слоя
с помощью лазера наносится
слой сферичес о о лито о вольфрама. Применение лазера о раничивает вред нема нитной основе, пос оль
зона на рева
онтролир ется и прони новение
б дет минимальным. Слой арбида везде имеет одина ов ю толщин и обладает ма сим мом износостой ости и хорошей оррозионной стой остью. Увеличение
прочности может быть выполнено на стали, нержавеющей стали
и нема нитной стали. Особенно
полезен этот процесс для нема нитных б ровых инстр ментов. В
настоящее время р пные омпании использ ют этот метод для
повышения прочности б рово о
инстр мента.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 12. Отложения парафина на торце
ат ш и
МОНИТОРИНГ ОТЛОЖЕНИЙ
НА СТЕНКАХ ТРУБОПРОВОДА
С ПОМОЩЬЮ НОВОГО
УСТРОЙСТВА
Ф. Бр си, IFP, Rueil-Malmaison, и
Т. Романэ, Cybernetix, Франция
Недавно омпании Cybernetix
и IFP совместно с омпанией
Total разработали новое стройство для обнар жения отложений, оторые образ ются на
стен ах тр бопроводов и вы идных линий при добыче нефти
(рис. 12). В начале 2005 . в течение 100 дней на ю о-западе
Франции на тр бопроводе омпании Geopetrol проходило испытание этой системы.
Тр бопровод расположен на
месторождении Монтаср . От
с важины МТС4 на л бине 1,8 м
проложен 2-дюймовый тр бопровод длиной 500 м. Дебит с важины
составляет 12 м3/с т (75 брл/с т)
безводной нефти. Тр бопровод периодичес и очищают с помощью
пенно о с реб а.
В демонстрационных целях недале о от стья тр бопровода были
становлены два стройства. Одно
– на выходе станции зап с а с реба и месте ввода химреа ента. Др ое – на входе станции зап с а
с реб а на ат ш е тр бопровода,
оторая сначала была разобрана,
промыта водой под высо им давлением и вновь собрана. В процессе наблюдалось прис тствие значительных отложений парафина
толщиной от 2 до 10 мм. Температ ра начала выпадения парафина
добываемой нефти составляет
28 °С, хотя на образцах было пол чено значение 53 °С.
№ 9 • сентябрь 2006
Дете торы были становлены
на внешней поверхности тр бопровода и связаны с системой
сбора данных. Действие системы
обнар жения отложений было основано на простом тепловом
принципе: стен а тр бопровода
про ревалась в течение орот оо промеж т а времени, а датчи
записывал теплов ю реа цию. Задавался часовой ци л измерения,
в лючая 5-мин тный на рев. Запись производилась аждые 2 сенды. И та повторялось аждый
час в течение 100 дней. Данные
замеров обоих дете торов отложений обрабатывались на омпьютере в реальном масштабе времени для определения толщины
отложений. Метод разработан
при моделировании теплопереноса в стен ах тр бопровода и жидости при различных словиях.
Ежедневные замеры записывались в 23 ч из-за л чшей ночной
внешней тепловой стабильности, а
затем обрабатывались. Определение с помощью омпьютера толщины отложений на выходе станции
зап с а с реб а не по азало значительных изменений за 100 дней,
в то время а толщина отложений
на входе станции равномерно росла. Это объясняется тем, что в месте станов и перво о датчи а периодичес и проводилась очист а,
а в месте станов и второ о датчи а она не проводилась.
Кроме то о, после то о, а на
восемьдесят седьмой день часто тр бопровода на входе станции был очищен, толщина отложений, определенная на омпьютере, верн лась первоначальном значению, в то время а поазания перво о датчи а не изменились. Во время очист и можно
было непосредственно наблюдать
наличие отложений парафина,
образовавшихся в этой части тр бопровода; их средняя толщина
составила 10 мм, что совпадает
со значением толщины, пол ченной на омпьютере.
Промысловые наблюдения и
данные оличественно о определения отложений, пол ченные при
проведении испытаний на месторождении Монтастр , по азывают, что вполне возможно измерять
толщин отложений методом невмешательства. Размещение датчи ов отложений и связанных с
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ними техноло ий необходимо,
особенно в ходе морс ой добычи.
Система определения отложений состоит из набора датчи ов
и омпьютера для правления
про раммой сбора данных и моделью определения толщины отложений. Компания предла ает
систем в рам ах прое та, в лючающе о менеджмент прое та,
детальное описание, постав ,
строительство и все сл и, начиная от станов и и за анчивая
под отов ой, вводом в э спл атацию и обсл живанием.
ЭЛАСТОМЕРЫ
ДЛЯ ГИБКИХ
СОЕДИНЕНИЙ
Для линий от р з и нефти прое та Гирассол необходимы иб ие
соединения. Франц зс ая омпания
TECHLAM разрабатывает слоистые
эластомерные изделия для морс ой
добычи, оборонной, осмичес ой
промышленности и железных доро . С середины 2005 . омпания
входит в состав Hutchinson Group,
мирово о лидера в производстве
резино-металличес их изделий.
Первые иб ие соединения линий от р з и нефти (Oil Offloading
Lines – OOL) омпания поставила в
де абре 2001 . С тех пор она за лючила еще шесть онтра тов на
подобно о рода работ : на месторождение Кизомба (A & B), EHRA
(ExxonMobile), Греэйтэ Пл тонио
(BP) и А бали (Chevron), что означает 100-процентный охват OOL в
Западной Афри е (рис. 13, 14).
Кроме то о, омпания подписала
четыре онтра та, на из отовление
водоотделяющих олонн и/или соединителей водоотделяющих олонн для Кизомба (A & B), Роза
(Total) и Греэйтэ Пл тонио (BP).
В иб их соединениях применяется онцепция слоисто о резиново о омпонента, оторая широ о
использ ется в промышленности,
например в противовибрационных
реплениях, амортизаторах, пр их м фтах. Техноло ия за лючается в соединении нес оль их слоев резины с про лад ами из металла или омпозита в ачестве
силительно о элемента. Малая
жест ость резины обеспечивает
деформацию сдви а при небольшой сжимающей на р з е, а пролад и величивают общ ю жестость при сжатии.
48
Рис. 13. Месторождение Роза: иб ий
элемент, ма симальная сжимающая
на р з а – 10 000 Н, ма симальный
из иб – 17°
Рис. 14. Месторождение Роза: испытание на стопорение, 10°
Та им образом обеспечивается
иб ое соединение дв х жест их
злов. Оно та же может выдержать
а верти альные, та и оризонтальные на р з и, сохранить ерметичность и противостоять высоой температ ре или а рессивной
среде. Для морс ой добычи из отавливаются иб ие соединения и
стопорящие системы для ибридной водоотделяющей олонны и
соединительных стройств.
Каждый слой резины подвер ается сжимающим на р з ам, вызванным натяжением водоотделяющей олонны, на р з ам сдви а на
раях резиново о слоя и послед ющим на р з ам сдви а вследствие смещения торцов соединений или про ладо (из-за взаимодействия плав чей станов и и во-
доотделяющей олонны). Гиб ое
соединение может вращаться во
всех направлениях на 22° с низ им
р тящим моментом, о раничивая
тем самым жест ость и сталость
водоотделяющей олонны.
В целях безопасности резиновый материал должен выдерживать
миним м 400-процентный сдви на
разрыв (для мод ля поперечной
пр ости 1 МПа) и соответств ющее сопротивление сталости в
рабочем интервале температ р от
-4 °С – на дне моря (соединительное стройство водоотделяющей
олонны) до 130 °С – в э спл атационных водоотделяющих олоннах ( иб ие соединения). Для водоотделяющих олонн хара терно
быстрое падение давления, поэтом н жно принимать во внимание
возможность взрывной де омпрессии вн три резины. Она может быть
вызвана внезапным выделением
п зырь ов дифф ндированно о
аза, что приведет всп чиванию
резины. Конта т с б ровым раствором или обор дованием для чисти тр б может вызвать оррозионное разр шение резины.
В настоящее время омпания
проводит полномасштабные испытания на износостой ость ново о иб о о соединения типа
«надежный двойной барьер» для
применения в нефте азодобывающей промышленности.
СПЕЦИАЛИСТЫ БЫСТРО
ВЕРНУЛИ ЛЕБЕДКУ В СТРОЙ
В январе 2006 . побережья
Франции тан ер Cape Bradley
стол н лся с р зовым с дном.
Пол чили повреждения носовая
часть тан ера и в значительной
степени обор дование лебед и.
С дно было отправлено в до
Lloyd-Werft на верфи . Бремерхавен, а фра менты лебед и, отор ю норвежс ая омпания в
2004 . отправила на верфи
Hyundai Mipo Shipyard, были переправлены в омпанию HATLAPA
для восстановления и замены неоторых деталей (рис. 15).
Все о лишь за две недели омпания из отовила новые лебед и
право о борта собственной онстр ции. Узлы были испытаны и
пол чили одобрение лассифи ационной омиссии и р оводства
с дна. Бри ада рабочих тр дилась
р лос точно.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 15. До и после, через две недели
Тан ер Cape Bradley пол чил
два новых стопорных стройства
с роли овой цепью, часть с довой
лебед и для 70-миллиметровой
плос озвенной цепи, дв хбарабанн ю причальн ю лебед с тяой 150 Н и лебедочн ю передач с идравличес им приводом
высо о о давления.
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ
ЦИФРОВОГО СКАННЕРА
КЕРНА
Немец ая омпания Deutsche
Montan Technologie (DMT) разработала второе по оление запантетованной системы измерения
Corescan (рис. 16). Компания тверждает, что на се одняшний
день она довлетворена реа цией промышленности, продемонстрированной на мартовс их промышленных выстав ах PDAC в
Торонто и Geo 2006 в Бахрейне.
Рис. 16. С помощью портативно о с анир юще о стройства можно записать трехмерное изображение ерна длиной до 1 м
Переносное стройство обеспечивает пол чение изображения,
хранение и анализ б рово о ерна полно о диаметра, а та же нар шенно о ерна. Керн полно о
диаметра вращается на 360° во р своей оси; при этом с анир ющая амера, становленная параллельно оси вращения, захватывает поверхность. Трехмерное
изображение ерна длиной до 1 м
записывается с помощью прораммно о обеспечения, прила аемо о стройств . С анирование
ерна происходит со с оростью
1,5 м/мин, а изображение может
храниться в файлах формата BMP,
TIF или JPG.
Цифровые изображения б ровых ернов архивир ются. Цифровое с анирование дает точн ю
артин из чаемо о объе та. По
словам омпании, система анализир ет и точно изображает сдви
породы, стр т р пласта, трещины и пористость. Управляемая
лазером видео амера высо о о
разрешения 40 п с/мм обеспечивает л бо ое прони новение в
еоло ию ерна.
Более то о, портативная система со встроенным про раммным обеспечением способна
различать минералы, дифференцировать размер зерен и проводить оличественный анализ, например спе тральный и трещинный.
Разведочные партии мо т использовать сетевые техноло ии,
чтобы пол чить дост п данным
из любой точ и мира. Отс анированные данные систематизир ются а пространственно, та и хроноло ичес и. Отдельные изображения можно смонтировать та ,
чтобы пол чить образец ерна во
всю длин .
щью с дна Kang Sheng Kou 15 февраля 2006 . была спешно доставлена и становлена в Сиамс ом заливе. Это же вторая операция для
омпании Talisman, выполненная с
помощью пол по р жных с дов с
динамичес им позиционированием
(Dynamic Positioning – DP).
Бла одаря DP по р з а платформы на с дно ос ществилась за
шесть часов (рис. 17). Та ая с орость по р з и позволила омпании
Talisman воспользоваться орот им
л чшением по оды в феврале.
При помощи DP с дно вошло
под опоры платформы, затем
НИДЕРЛАНДЫ
ПЛАТФОРМА BUNGA RAYA E
УСТАНОВЛЕНА С ПОМОЩЬЮ
ПОЛУПОГРУЖНОГО СУДНА
БОЛЬШОЙ
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ
Построенная в Малайзии для
омпании Talisman платформа для
добычи аза Bunga Raya E с помо-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
операции перешли
мещения, что ис лючает
на джойсти овое пстол новения, по одные
равление. После зарис и и др ие непредвивершения по р з и
денные обстоятельства. Паопоры платформы
л ба с дна пра тичес и безбыли подняты, и
людна, пос оль
для ос специальные держаществления всех операций
тели защел н ты,
треб ется незначительное
что ис лючило исчисло рабочих;
пользование страхо• иб ость – транспортном
вочных тросов. Бла- Рис. 17. С дно Kang Sheng Kou отплывает с платформой
с дн не треб ется большая
одаря этом пред- для добычи аза Bunga Raya E, чтобы через два дня
л бина для выполнения опеварительно под ораций и оно может забрать
становить ее в Сиамс ом заливе
товленные (на нер з почти на любой р пной
предвиденный сл чай) швартонадводном борт перед сверфи мира;
вочные тросы не понадобились.
танов ой, снизив тем самым
• стоимость – использование
Сраж же после по р з и с дно
рис и повреждения онстодной единицы обор доваотправилось мест размещения
р ции. Маневрирование с
ния и относительно незначиплатформы. Та ая операция
помощью системы динамительный масштаб работ яввпервые ос ществлялась при почес о о позиционирования
ляется достаточно рентамощи DP – подр ливающе о сменьшает масштаб опасбельным предприятием.
тройства.
ных операций (отс тствие
Использование DP при поб сиров, я орей и т.п.) и КОМПАНИЯ JUMBO
р з е платформы на пол по повышает точность позици- ТРАНСПОРТИРУЕТ
р жное с дно большой р зоонирования и с орость по- 94-МЕТРОВУЮ
подъемности и само о с дна в
р з и. Чтобы не использо- КОЛОННУ-СТОЯК
ачестве средства транспортивать репление тросами, си- НА СЕВЕРО-ЗАПАД
ров и обеспечило спех. Кроме
стема динамичес о о пози- АВСТРАЛИИ
то о, фа торам спеха можно
ционирования использ ется
Компания Woodside Energy Ltd.
отнести:
даже то да, о да с дно на- (WEL) разрабатывает месторож• онтра т – для по р з и,
ходится под платформой. дение нефти Энфилд на част е
транспортиров и и становС дно имеет мощн ю и точ- WA-271-P побережья Западной
и необходим толь о один
н ю балластн ю систем , что Австралии. Месторождение расотносительно простой онпозволяет быстро и безо- положено в басс. Карнарвон притра т;
пасно проходить стадии бал- мерно в 40 м от Северо-запад• ор анизация – небольшая
ластиров и. После по р з и но о мыса (рис. 18).
ор анизация обеспечивает
платформы с дно быстро
В 2003 . австралийс ое праонечном потребителю боотплывает на место ее раз- вительство одобрило онцепцию
лее ле ий онтразработ и это о
роль планировачаст а, и омпания
ния, исполнения
решила разрабатыи соблюдения
вать месторождение
техничес их сЭнфилд с помощью
ловий работы;
плав чей системы
• связь – с небольдобычи хранения и
шим числом маот р з и (Floating
стеров ос щеProduction Storage
ствить проще и
and Offloading –
быстрее;
FPSO). Совместное
• ло исти а – непредприятие
обходимо ис(Technip Oceania
пользовать тольSubsea 7 Enfield Joint
о транспортное
Venture – TSEJV) пос дно, тем сал чило онтра т на
мым со ратив
станов подводнорис и, связано обор дования.
ные с обор доКонцепция разраванием и пробот и пред сматриблемы соблюдевает б рение морс их
ния рафи а;
с важин и про лад
Рис. 18. Месторождение нефти Энфилд омпании Woodside Energy Ltd.,
• безопасность –
вы идных линий на
расположенное на част е WA-271-P приблизительно в 40 м от Севениче о не надо
FPSO для приема доро-западно о мыса (Западная Австралии)
присоединять
бываемой прод ции
50
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подводный
манифольд для
на нетания воды
Подводный манифольд
для фонтанной
э спл атации
Подводный
манифольд для
на нетания воды
Рис. 21. Колонн -стоя оп стили в вод
и на нее высадили рабочих для освобождения оснаст и
С важины
для
на нетания
аза
Рис. 19. Схема зая оривания FPSO при помощи отсоединяемой одноточечной системы причаливания
Рис. 20. 8 января 2006 . По р з а олонны-стоя а в Джебель Али, ОАЭ
(рис. 19). FPSO б дет размещено на л бине 450–650 м с помощью отсоединяемой одноточечной системы причаливания – олонны-стоя а.
TSEJV предоставило омпании
Jumbo онтра т на транспортиров
олонны из Джемель Али
(ОАЭ) в Э сма с ий залив (Австралия). Работа в лючала след ющие этапы:
• от р з а олонны из Джемель Али;
• репление для морс ой перевоз и;
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
• транспортиров а олонны в
Э сма с ий залив;
• снятие реплений;
• раз р з а олонны.
Раз р з а завершилась, а
толь о олонна о азалась на плав под онтролем б сиров и ней
подцепили б сировочный трос.
Транспортиров а. Под отова транспортиров е началась в
де абре 2004 . совместно с
TSEJV и омпанией SBM, из отовителем олонны. Под отов а
транспортиров е и из отовление
олонны проходили одновремен-
№ 9 • сентябрь 2006
но, поэтом олонна из отавливалась в соответствии с возможностями с дна. Чтобы обеспечить
безопасн ю по р з , на верфи
Lamprell в Джабель Али олонн
взвесили. Размеры олонны составляли 93,9 х 12,6 х 15 м, вес –
1525 т. Вес олонны соответствовал 1600-тонной р зоподъемности с дна Fairpartner (рис. 20).
Была тщательно разработана
система репления олонны, а
та же выполнен анализ движения
с дна и приняты во внимание проиб и пере ос с дна во время
транспортиров и. Чтобы меньшить число салазо и снизить изибающий момент, два передних
лю а с дна во время движения
были от рыты та , чтобы соединительная платформа олонны
находилась ниже лавной пал бы.
Чтобы за репить 94-метров ю олонн , в ее хвостовой части становили оробчатые приспособления. Расположенная непосредственно ниже этих приспособлений силенная пал ба с дна, снизила из ибающий момент при помощи амортизаторов илевой
ач и. Для проведения операций
потребовались морс ие 160-тонные транспортные салаз и. Был
та же разработан метод безопасно о освобождения оснаст и, заводимой под нижнюю часть олонны. С помощью дв х вспомоательных рю ов по обе стороны аждой стрелы рана оснаста была заведена под нижнюю
часть олонны.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Транспортиров а из Джамель
Али в Э сма с ий залив заняла 12
с то . В онце перехода в районе
месторождения образовался ци лон. Он задержал прибытие с дна и раз р з на две недели.
Район раз р з и находился в
водах Э сма с о о залива недалео от морс о о пар а Нин ал , э оло ичес и ч вствительно о района.
В этом районе специально была
выделена зона раз р з и ради сом
2,5 морс их мили (1 морс ая миля
= 1,85 х 103 м) для то о, чтобы ма симально оптимизировать операцию и выдержать безопасное расстояние от морс о о пар а.
Раз р з а. Перед прибытием
с дна была проведена оцен а а ватории, чтобы определить, подходит ли район для безопасной
вы р з и и проведения работ на
олонне. По одные словия были
идеальными, без ци лонов; был
запланирован период времени, в
течение оторо о можно было
ос ществить вы р з
олонны,
б сиров до места, станов в
верти альном положении и зая оривание опорных соединений.
После то о, а 10 февраля
2006 . с дно стало на я орь, была
вновь становлена подъемная оснаст а, а вдоль лево о борта разме-
щены аморизаторы. При помощи
дв х б сиров, отовых принять олонн , с дно вы р зило ее на вод .
Были становлены швартовочные
тросы и олонна надежно за реплена вдоль борта в аммортизаторах.
Для освобождения оснаст и на
олонн были высажены рабочие
(рис. 21). Заведя с помощью
вспомо ательных рю ов оснастпод нижнюю часть олонны, они
быстро и бла опол чно сняли
подъемное обор дование.
С дно с за репленной вдоль
борта олонной перевело ее в положение для б сиров и. Колонн бла опол чно отсоединили, а
швартовы брали.
Затем олонн отб сировали
на месторождение Энфилд и с помощью с дна Venture становили
в верти альное положение на месте ее постоянной дисло ации
(рис. 22).
рис . Проблема за лючается в
том, а оптимально оличественно становить неопределенность. Если можно оличественно вычислить влияние неопределенностей, то можно определить ровень рис а – обычно
финансово о – в решениях и действиях.
Информацию о самых больших
неопределенностях можно та же
использовать для более подробно о анализа или сбора данных,
чтобы пол чить полное представление о олле торе. Имея более
полное представление о неопределенностях олле тора и рис е,
можно принять ясные решения с
ма сим мом дост пной информации.
Распространенные подходы. Обычный подход неопределенности за лючается в том,
что пользователь строит еолоичес ю модель, не противоречащ ю имеющимся данным. Затем во р этой основной модели определяются зоны точнения, во мно их сл чаях с использованием простых моделей Монте-Карло на основе эле тронных
таблиц. Очень часто модель
Монте-Карло использ ется для
создания идродинамичес ой
модели, на основании оторой
инженер-разработчи пытается
воспроизвести историю разработ и.
Одна о это о подхода имеется ряд недостат ов. Во-первых,
зоны точнения часто не проверяют достаточно широ ий диапазон сценариев. Во-вторых, там,
де использ ются простые методы Монте-Карло, не создается
трехмерная информация. В-третьих, варианты лассифицир ются на основе статичес их (а не динамичес их) ритериев, например, объема. И, на онец, часто
моделир ется толь о основной
вариант.
Новые подходы. Методи а,
оторая должным образом использ ет мно очисленные сценарии и варианты для анализа
рис ов, треб ет применения
сложных па етов про рамм, охватывающих весь процесс моделирования. Они должны охватывать все, начиная от планирования с важин (позволяющее ис-
Рис. 22. С дно Venturer становило олонн -стоя в верти альное положение
(фото предоставлено TSEJV)
НОРВЕГИЯ
УЧЕТ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ
КОЛЛЕКТОРА УМЕНЬШАЕТ
ФАКТОРЫ РИСКА ПРОЕКТА
Д. Харди, Roxar AS
Неопределенность олле тора
является центральным вопросом
любо о прое та разработ и, асается ли это пространственно о
распределения фаций, наличия и
местоположения сейсмичес их
нар шений или вопроса о наличии нефти в а ой-то части олле тора.
Источни ом неопределенности
может стать ошиб а измерений,
ошиб а при интерпретации, с оростная модель, л бина онта тов флюидов, проницаемость и
ввод данных при идродинамичес ом моделировании. Пос ольб рение дополнительных с важин и более тщательный отбор
пластовых проб являются доро ими мероприятиями, неопределенность это то, с чем в настоящее
время приходится мириться нефте азовым операторам.
Количественное пол чение
неопределенности меньшает
52
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользовать рез льтаты
стью оличественно опнеопределенности для
ределить влияние неоминимизации рис а при
пределенностей на попланировании) и за анведение пласта.
чивая анализом идроЗа последние неразрыва пласта и инте с оль о лет в процессе
рированным идродимоделирования пластов
намичес ом моделировыросли возможности
ванием.
измерения неопределенУправление неопреностей в динамичес ом
деленностью та же не
о р жении. Та ие продолжно о раничиваться
раммы а Tempest спотоль о еоло ичес им
собны рассматривать
моделированием, а
различные еоло ичесв лючать др ие неопре- Рис. 23. Современные трехмерные па еты про рамм моделироие сценарии для создаделенности и сценарии, вания мо т создать подробное пространственное представле- ния моделей, оторые
о неопределенностях олле тора, объединив самое л ча например стр т р , ние
полностью со лас ются с
шее в моделировании со всесторонним выбором правления и
с оростн ю модель, ео- инстр ментами поддерж и
еоло ичес ой интерпрело ичес ое о р жение,
тацией.
Компания Roxar предпола ает
песчанистость, пористость/проИнтелле т альная с важинницаемость, водонасыщенность, добавить мод ль неопределенно- ная сеть. Если пол чать ачеонта ты флюидов и планы раз- сти своей про рамме IRAP RMS, ственн ю информацию с подводоторый б дет оличественно оп- ных с важин, правление неопревития.
Современные трехмерные про- ределять влияние неопределен- деленностью можно оптимизирораммы моделирования позволя- ности на объемы и на опленн ю вать. При этом необходимо осют пол чить подробное трехмер- добыч , арантир я решения с новное средство достижения ( сное представление о неопреде- меньшими рис ами. Послед ю- танов а постоянных измерительленности олле тора. Они в люча- щая обработ а рез льтатов б дет ных приборов в с важин ) при отют самое л чшее в моделирова- пред сматривать построение тор- слеживании пластовых и с важиннии олле тора, обеспечивая все- надо- рафи ов (предназначенных ных данных (рис. 24).
сторонний выбор правления нео- для анализа рез льтатов с исДатчи и, становленные межпределенностью и инстр менты пользованием статистичес их ме- д аждым прод тивным пластом
тодов) для определения мест б - и использ емые для мониторинподдерж и решения (рис. 23).
С помощью ле их для приме- рения.
а не толь о температ ры, давлеУчет неопределенностей в ния и обводненности, но и азонения про раммных решений новые или с ществ ющие методи- динамичес ом о р жении. во о фа тора, темпа выноса песи мо т быть преобразованы в Хотя статичес ий анализ дает
а и с орости пото а, мо т пометоди и с использованием нео- мно о ценной информации о ол- стоянно отслеживать параметры
пределенности, не прибе ая на- ле торе, толь о динамичес ий добычи аждо о перфорированписанию с риптов или р чной с- анализ олле тора может полно- но о интервала с важины,
танов е. Применение
вс рывшей нес оль о
ряда инстр ментов дипластов. Создание танамичес о о анализа
ой интелле т альной
может ис лючить необс важинной сети повыходимость построения
шает информировансложных тр доем их
ность о олле торе и
мел омасштабных моменьшает неопредеделей.
ленность.
Более то о, вместо
За лючение. Хотя
то о чтобы хранить полб рение новых с ван ю трехмерн ю можин, проведение додель вместе с сотнями
полнительных сейсмивариантов, что треб ет
чес их исследований,
больших объемов паснятие омбинированмяти, современные паных аротажных диа еты про рамм моделирамм мо ло бы помочь
рования мо т хранить
меньшить неопредеор анизованные в виде
ленности. Толь о п тем
таблиц отчеты и сценаоличественно о опрерии, оторые можно
деления этих неопреле о воспроизвести Рис. 24. Создание интелле т альной сети, оторая отслеживает пла- деленностей оператою и с важинн ю информацию, повышает информированность
для ос ществления бо- стов
ры мо т более полно
о олле торе и меньшает неопределенность
лее л бо о о анализа.
оценить эти рис и.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Надежные решения с ма симальным оличеством информации мо т быть приняты п тем
выработ и разнообразных вариантов, анализом рез льтатов,
в лючением статистичес их методов при принятии решений в динамичес ом о р жении и использованием измерительных инстр ментов.
СТРОИТСЯ НОВАЯ
ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ
БУРОВАЯ УСТАНОВКА
Норвежс ая б ровая омпания-подрядчи Smedvig недавно
за лючила онтра т на строительство новой вспомо ательной б ровой станов и новой онстр ции. Самоподъемн ю станов ,
названн ю Т-10, строит в южной
Малайзии омпания Malaysia
Marine & Heavy Engineering Sdn
Bnd (рис. 25).
Стоимость толь о одно о с дна составит о оло 48,8 млн долл.
Стоимость б ровой выш и и обор дования ней составит 40,2
млн долл. В рез льтате вся онстр ция обойдется оператор в
89 млн долл. Постав а планир ется в онце второ о вартала
2007 . Фа тичес ая доля собственности омпании Smedvig
составит 49 %. Доля омпании
SapuraCrest Petroleum of Malaysia
б дет составлять 51 %.
По внешнем вид новая станов а б дет напоминать становТ-9, же находящ юся в э спл атации. Одна о б ровые возможности Т-10 выше, что позво-
Рис. 25. Новая вспомо ательная б ровая станов а Т-10 омпании Smedvig по внешнем вид б дет напоминать станов Т-9, но б дет отличаться повышенными
б ровыми возможностями и эффе тивностью, в лючая проведение параллельных
операций. Фото предоставлено Smedvig ASA
лит ей проводить параллельные
операции. Компле т ново о обор дования обеспечит повышенн ю эффе тивность б рения.
Компания Smedvig тверждает,
что новая станов а особенно
подходит для э спл тационно о
б рения в мел их и л бо их водах ю о-восточной Азии.
Компания Carigali Triton, совместное предприятие, созданное омпаниями Amerada Hess и
Petronas Carigali, же предоставила омпании Smedvig трехлетний б ровой онтра т для Т-10
стоимостью 84 млн долл. Работа начнется вс оре после то о,
а
станов а б дет передана
подрядчи . Компания Carigali
Triton является оператором расположенно о в Сиамс ом заливе бло а А-18 в совместном
малазийс о-таиландс ом районе разработ и. Установ а Т-10
предназначена для работы в
бло е, де находится месторождение Ка еравала и еще семь
азовых месторождений. Чтобы
выполнить недавнее со лашение
по продаже аза, оператор рассчитывает провести э спл атационное б рение, оторое приведет двоению до азанных запасов аза.
до 15 000 psi, среднее содержание сероводорода 18–20 %, ма симальное – 33%.
Операторы планир ют начать
добыч в 2008 . Ожидается, что
2020 . добыча нефти дости нет 1,2 млн брл/с т. Оператор
месторождения, омпании Agip и
е о партнерам, предстоит преодолеть мно очисленные тр дности. Месторождение расположено на част е моря л биной
9,3 м, хотя находится на расстоянии 60,8 м от бере а. Тем не
менее, для это о района хара терны сильные течения и высо ие
волны, э стремальные зимние
(-38 °С) и летние (40 °С) температ ры, подвижные льды зимой и
ни альная о р жающая среда,
что соответств ет стро им нормам для ее охраны.
Компания Agip и ее партнеры
решили ос ществлять обратное
на нетание аза в пласт по трем
причинам: поддержать пластовое
давление, предотвратить массов ю добыч серы и предотвратить
ИТАЛИЯ
НОВЫЕ
КОМПРЕССОРЫ
ДЛЯ ПРОЕКТА
РАЗРАБОТКИ
Нефтяное месторождение Каша ан расположено в северной
мел оводной части Каспийс о о
моря
побережья Казахстана.
Оно является одним из самых
проблемных месторождений в
мире, и, распола ая запасами нефти в 13 млрд брл, является одним из р пнейших месторождений. Пластовое давление доходит
54
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 26. Уни альный омпрессор для месторождения Каша ан
Схема EST-процесса
Газ + СНГ + сероводород
Водород
Нафта
Ва мные
нефтяные
остат и
С спензионный
реа тор
Фра ционир ющая
олонна
Катализатор
Газойль
Ва
мный азойль
Растворитель (С3 или С4)
Подача на
обычн ю
станов
S.D.A.
Рецир ляция асфальтенов/ атализатора
Деасфальтированная
нефть
Прод в а
Рис. 27. EST-процесс использ ет деасфальтирование растворителем ва мных нефтяных остат ов и онт р обратной связи для рецир ляции асфальтенов и атализатора на молибденовой основе
сжи ание аза и связанное с этим
образование дио сида лерода.
Итальянс ая омпания GE Oil &
Gas о азывает помощь оператор
в ос ществлении прое та обратно о на нетания аза. В 1994 .
омпания присоединила себе
Nuovo Pignone – из отовитель омпрессоров и имеет большой опыт
при выполнении за азов. Прое тное давление за ач и составит
13 250 psi. Потреб ются омпрессоры с давлением на вы иде
11 020 psi, что является ре ордным значением для подобно о
рода прое тов.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Новые центробежные омпрессоры б д т трехст пенчатыми и
снабжены тройным ож хом
(рис. 26). Для защиты от сернисто о аза ож хи и тр бная обвяза б д т из отовлены из оррозионностой о о хром-молибденовоо сплава. Каждая станов а б дет
рассчитана на за ач 5,4 млн м3
сернисто о аза, мощность т рбины привода составит 30 МВт. Помимо т рбо омпрессорных станово , омпания из отовит промеж точные возд хоохладители и
поршневые омпрессоры для надд ва аза. Для демпфирования и
№ 9 • сентябрь 2006
плотнения орп сов б дет использоваться азот. Любые теч и
недоп стимы, они мо т представлять смертельн ю опасность.
Недавно омпания завершила
испытания станов и, оторая
развивает самое высо ое в мире
давление. Т рбо омпрессорная
станов а, выполненная на основе хорошо заре омендовавшей
себя схемы и состоящая из дв хвальной азовой т рбины 5-2D и
трех центробежных омпрессоров, во время испытания по азала давление 820 бар, побив прежний ре орд 690 бар.
Испытания в лючали опрессов(под давлением 1050 бар) орп сов, использ емых для из отовления центробежно о омпрессора BCL304/E. Гидравличес ие испытания это о опрессора по азали, что он способен выдержать
давление 19 870 psi, что в 1,5 раза
выше прое тно о давления.
Среди основных моментов
можно выделить:
• пол чена самая высо ая
плотность аза 500 /м 3 (в
ачестве испытательно о
аза использовалась смесь
метана с
ле ислым азом);
• во время испытания с полной
на р з ой была спешно подтверждена эффе тивность
системы предотвращения
тече из орп са, что ис лючило попадание в о р жающ ю сред аза, содержащео до 33 % сероводорода;
• в ходе испытания на предельное давление на р з и
плотность аза становили
та , что потребляемая мощность станов и о азалась на
10 % ниже расчетно о значения, заявленно о в онтра тных словиях, а ровень вибрации не превышал 10 ми рон (7 ми рон при давлении
11 900 psi при доп стимых 38
ми ронах).
• проведение серии повторных
на нетаний без возни новения проблем.
Все омпрессоры были первоначально испытаны на заводе
омпании во Флоренции, затем
послед ют испытания станов и в
собранном виде на заводе в Масса при предельных плотности,
с орости, давлении и мощности
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в соответствии с требованиями
испытаниям ASME Тип I.
После испытаний т рбо омпрессорные станов и по р зят на
спаренные баржи размером
310 х 52 х 18 ф т, строительство
оторых сейчас ведется в Ла Специя (Италия). Если все пойдет
а запланировано, то осени
2006 . баржи б д т отб сированы через Средиземное и Черное моря, чтобы отправится затем в Каспийс ое море. Все о
может потребоваться 10 барж.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА
ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ
И НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
Мировые запасы тяжелой нефти и бит ма составляют триллионы баррелей, поэтом большое внимание обращено на оптимизацию п тей переработ и
этих нетрадиционных запасов в
полезное топливо и прод ты.
Компании Snamprogetti S.p.A.
(сейчас входит в Saipem) и
EniTechnologie S.p.A. разработали с спензионн ю техноло ию
(ENI Slurry Technology – EST).
Техноло ия направлена на повышение ачества леводородных
флюидов с высо им содержанием лерода, источни ом оторых
сл жат нефтеносные и бит минозные пес и Канады, сверхтяжелая нефть Венес элы или остаточные нефтепрод ты (нефтяные остат и), являющиеся важным побочным прод том при
нефтепереработ е.
С ществ ют два способа повышения ачества сырья с высо им
содержанием лерода: либо далить лерод, либо добавить водород. Процесс даления лерода дешевле, но в рез льтате пол чаются прод ты низ о о ачества и о ромное оличество о са и пе а. При добавлении водорода пол чаются прод ты высоо о ачества и не оторое оличество топлива, но при этом вам
придется пол чить этот водород
с дополнительными затратами.
Независимо от источни а пол чения, водород необходимо соединить с тяжелым леводородным
сырьем. С ществ ет три метода
идро ре ин а, с помощью оторых можно достичь это о: идроре ин в неподвижном слое,
в ипящем слое и в с спензии.
56
Рис. 28. Компания ENI э спл атир ет эт
небольш ю станов (1/3 брл/с т) с
1999 .
EST-процесс использ ет последнюю техноло ию в сочетании с
деасфальтизацией растворителем ва мных нефтяных остатов. В процессе использ ется онт р обратной связи, оторый возвращает асфальтены вместе с атализатором на основе молибдена обратно в с спензионный реа тор (рис. 27).
Этот процесс обеспечивает
высо ю онцентрацию высо оэффе тивно о атализатора, оторый
ма симально с оряет обла ораживание. Процесс отличается почти полным отс тствием отходов,
пра тичес и полной переработ ой
и возможностью выбора дистиллятов и прод тов, на пол чение
оторых направлен процесс. Потребление водорода эффе тивно,
хотя и недешево и со ласно анализ ч вствительности вполне приемлемо даже при высо их ценах
на природный аз, пос оль
онечные прод ты имеют высо ю
ценность. Хотя большинство прод тов, пол чаемых в ходе ESTпроцесса, считаются «тяжелыми»,
они пра тичес и не содержат примесей и отовы для дальнейшей
переработ и.
В целом, содержание металлов снижается на 99 %, серы – на
75 %, остато
лерода Конрадсона меньшается на 90 %. Можно пол чать дизельное топливо с
содержанием серы менее 10 промилле и цетановым числом более
52.
Сырьем мо т сл жить атмосферные нефтяные остат и, бит м,
добытый из бит минозных песчани ов нефтеносных пес ов, тяжелая и сверхтяжелая нефть, деасфальтированная нефть, ва мные нефтяные остат и и термодрон. Пол чаемые прод ты
в лючают деасфальтированн ю
нефть, ва
мный азойль, азойль/дизельное топливо, ли роин, ле ие азы и очень небольшое оличество асфальтенов.
Процесс может быть оптимизирован с целью пол чения больше о
оличества бензина или дизельно о топлива и дальнейшей переработ и ва мно о азойля или
деасфальтированной нефти на
обычной станов е аталитичесо о ре ин а или станов е идро ре ин а.
Вообще с спензионный процесс весьма привле ателен для
тяжело о леводородно о сырья.
Но по сравнению с др ими процессами это о типа EST-процесс
является в перв ю очередь процессом присоединения водорода
и имеет ряд преим ществ перед
процессом даления лерода, поэтом пол чаются прод ты л чше о ачества. Системы с дисперированным атализатором не
предрасположены за пориванию и в отс тствии о са/пе а,
способно о за поривать систем ,
что происходит при использовании
др их аталитичес их методов, в
ачестве сырья мо т быть использованы нефтяные остат и с высоим содержанием металлов и лерода Конрадсона.
Нефтяные остат и являются
постоянной проблемой на нефтеперерабатывающих заводах, пос оль
мо т производиться в
больших объемах (30–40 %). Положение с бляется тем, что
пост пающее сырье содержит в
среднем больше лерода и меньше водорода. Кроме то о, жесточаются нормы охраны о р жающей среды. В то же самое время добыча тяжелой нефти вероятно б дет величиваться. По
этим причинам, а та же в связи с
ростом спроса на ле ие и средние дистилляты, та ие техноло ии
а EST-процесс б д т оставаться предметом остро о интереса.
Венес эльс ая фирма PDVSA и
омпания ENI совместно разрабатывают техноло ию HDH+ ( идроре ин , дистилляция и идрообоащение) для обла ораживания
сверхтяжелой нефти. С 1999 .
омпания ENI э спл атир ет очень
небольш ю станов , использ ющ ю EST-процесс (рис. 28).
№ 9 • сентябрь 2006
Перевел С. Соро ин
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
МЕТОДЫ УСКОРЕНИЯ РЕАЛИЗАЦИИ
КРУПНЫХ ГЛУБОКОВОДНЫХ ПРОЕКТОВ
Д. Рапп, Р.Е., Р.М.Р., Mustang Engineering L.P., Хьюстон
Ко да имеется достаточный объем информации о параметрах пласта и предшеств ющий опыт
моделирования работы, быстрое прое тирование может быть вы одно для омпаний
Операторы л бо оводных месторождений все да стремились и,
по-видимом , все да б д т стремиться с орить разработ своих
месторождений. Ус оренное прое тирование спешно реализовывалось в нефте азовой отрасли в течение десятилетий. Термин « с оренное прое тирование» относится
та им прое там, реализация оторых позволяет пол чить пра тичесю вы од раньше, чем реализация
прое тов анало ично о масштаба,
выполненных традиционным способом. Зачаст ю э ономия времени
может составить от одно о до дв х
лет.
С ществ ет ли способ, позволяющий не толь о с орить реализацию прое тов по л бо оводной разработ е, но и снизить рис и? Может
ли та ой метод обеспечить реализацию большо о числа прое тов за
тот же сро и с теми же рес рсами,
что отводятся на традиционное прое тирование? Предла аемое обс ждение данной темы даст ответы на
эти вопросы, в том числе на преим щества, недостат и, а та же на слааемые спеха, необходимые для спешной реализации прое тов. Мысли, выс азанные в этой статье, основаны на опыте, пол ченном при
выполнении мно очисленных с оренных прое тов, в лючая четыре
недавно за онченных прое та л бооводной разработ и в Ме си ансом заливе (рис. 1).
ПРЕИМУЩЕСТВА
УСКОРЕННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Ус оренное прое тирование
имеет смысл проводить по мно им
причинам. Большинство из этих
причин относится э ономичес им
вы одам. Более орот ие сро и
прое тирования обычно треб ют
меньших затрат. Если строительство продви ается быстро, а планировалось, это та же приводит
снижению затрат и высвобождению
работни ов для разработ и новых
прое тов. Вероятно, основным ри-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 1. Гл бо оводная станов а, выполненная при с оренной реализации прое та
терием и самым большим преим ществом с оренно о прое тирования является быстрая реализация
прод ции, оторая способств ет
быстрой о паемости прое та и
величению прибыли для а ционеров омпании.
Мо т быть и др ие причины, по
оторым необходимо прибе н ть
с оренном прое тированию. В
ряде сл чаев в США и др их ре ионах та ое прое тирование можно использовать то да, о да в непосредственной близости от разрабатываемо о месторождения находятся
ещё месторождения с запасами,
оторые необходимо быстро освоить. Финансовые интересы омпании и необходимость пополнения запасов мо т заставить омпанию
начать а можно раньше э спл атировать месторождение, чтобы пол чить дополнительн ю прибыль на
рын е. Ка овы бы не были причины,
с оренный прое т может дать хорошие рез льтаты раньше предпола аемо о сро а.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕДОСТАТКИ
УСКОРЕННОГО МЕТОДА
С ществ ют ли метода с оренно о прое тирования недостат и?
Конечно, есть. Одним из лавных недостат ов является внесение минимальных изменений в процессе прое тирования, та а это работает
против та о о важно о фа тора а
время. Метод с оренно о прое тирования не позволяет проводить
расширенные исследования после
стадии онцепт ально о или предварительно о прое тирования. К том
же оптимизация производственно о
процесса должна быть выполнена
а можно раньше, причем, чем
раньше, тем л чше.
Ус оренное прое тирование может не совпадать со стандартной
методи ой тверждения хороших
прое тов. Кроме то о, может потребоваться изменение стандартных
процед р омпании для то о, чтобы
перевести прое т на с оренный метод прое тирования. План прое та
должен быть разработан, со ласован
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
и выполняться толь о с минимальным
внесением изменений в основ прое та на этапе разработ и. При выполнении с оренно о прое та появляется меньше возможностей внести в
не о серьезные изменения. Если не
придерживаться та ой философии,
то внесение изменений может привести задерж ам рафи а и эс алации прое тных затрат.
ЛУЧШИЕ «КАНДИДАТЫ»
Ка бедиться в том, что прое т
является одним из наиболее подходящих с точ и зрения метода с оренно о прое тирования? В перв ю
очередь необходимо иметь достаточн ю баз данных о разработ е
месторождения с тем, чтобы быстро и веренно прист пить прое тированию и строительств .
Далее, должна быть та ая атмосфера среди основных а ционеров
прое та (оператора, партнеров и
подрядчи ов), при оторой можно
быстро и решительно принимать
решения. Предпола ая, что эти решения раз мны, они должны оставаться в силе, без внесения в них
изменений в дальнейшем. Доверие
помо ает добиться спеха при с оренном прое тировании.
Ус оренный прое т б дет иметь
больше шансов на спех, если е о
сделать по образц ранее выполненно о прое та примерно с та ими же
параметрами а л бина моря, местоположение и хара теристи а месторождения. Сравнительный прое т позволяет внести определенный
объем стандартизации и повторяемости с целью снижения рис ов и
со ращения сро а прое тирования.
Е о использование та же создает
основ для непрерывно о л чшения
прое та без значительных силий.
И, на онец, необходимо понять,
что в процессе прое тирования необходимо доп с ать небольшие омпромиссы.
СЛАГАЕМЫЕ УСПЕХА
Чтобы простить понимание спешно о подхода быстром прое тированию, н жно обратиться четырем основным моментам: подбор
частни ов прое та, основа прое та,
масштаб плана работы/выполнения
и опыт р ппы прое тировщи ов.
Подбор частни ов прое та является решающим фа тором спеха.
Все посредни и должны до овориться
относительно определения цели прое та и п тей ее достижения. В пределах аждой ор анизации- частни а
подбор специалистов должен быть
верти альным, та , чтобы все е о члены действовали с оординированно, что
58
та же относится и привлеченным омпаниям. Среди всех частни ов прое та должна царить атмосфера от рытоо и честно о общения, а для принятия
решений и разрешения всех возни ающих вопросов владелец должен доверять членам р ппы. У частни ов
прое та, несомненно, мо т быть разные интересы, идеи и способы общения. Одна о для то о, чтобы с оренный прое т о азался спешным, все
частни и должны найти общ ю основ , чтобы рабочие отношения были эффе тивными. До начала работы должны быть ясно сформ лированы и определены цели прое та, приоритеты,
основные идеи и ожидаемые рез льтаты, а среди всех частни ов должно
быть дости н то со ласие. Эти вопросы мо т быть задо ментированы в
совместном до оворе, в изложении
требований или иных до ментах, подотовленных за азчи ом или подрядчи ом. Ка толь о они со ласованы, выбирается направление работы. Строое соблюдение требований позволит
с орить разработ прое та.
Основа прое та. Выше же азывалось, что андидатом на с оренное прое тирование может быть
та ой прое т, оторый в лючает достаточно информации о месторождении и хара теристи е пласта. В ачестве основы для прое тирования
необходимо иметь рез льтаты работы, по райней мере, одной разведочной или оценочной с важины.
Особенно важно иметь информацию
о про нозир емых давлениях, температ рах и дебитах, пос оль месторождения от рывают во все бо-
лее л бо их водах. Должны быть
приняты во внимание настоящие или
б д щие планы по за ач е воды и
азлифтной э спл атации.
Чрезвычайно важны вопросы стабильности добычи, пос оль
это
влияет на онстр цию и схем подводно о обор дования. Та же важно
рассчитать ритичес ю полезн ю
на р з на пал бы для размещения
различно о обор дования. Необходимо определиться с требованиями
б ровой станов е, особенностям
хранения прод ции. Должна быть
рассмотрена возможность э спорта
прод ции, особенно если есть информация о близ ом расположении
с ществ ющих э спортных тр бопроводов. Если это возможно, э спортные онтра ты должны быть за лючены до начала работы над прое том.
При с оренном прое тировании
точное знание требований, хотя и полезно, но стро о придерживаться их
необязательно. Можно доп стить неоторое завышение прое тных требований и даже, если это величивает
вес станов и, можно пойти на омпромисс, чтобы быстрее пол чить перв ю прод цию (рис. 2). Одна о, прежде чем прист пить прое тированию,
необходимо определить и понять возможные проблемы. Решения, основанные на знании вышеизложенных
фа тов и предположений, след ет
рассмотреть на самых ранних этапах
разработ и прое та, предпочтительно на стадии определения онцепции.
Ус оренный прое т должен
честь потенциальные проблемы и
определить возможности имеющих-
Рис. 2. Ус орение реализации прое та в действии
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
ся техноло ий работать при про нозир емых температ рах и давлениях. Можно ли с помощью имеющихся техноло ий справиться с проблемами? Хотя возможность ре лирования мно их проблем может быть
пред смотрена, с оренный прое т
это не тот прое т, де след ет предла ать техноло ичес ие новшества
без чета первоначально о плана.
Масштабы плана работ и е о
выполнение. Масштабы работ и их
выполнение след ет разрабатывать,
опираясь на требования, предъявляемые за азчи ами, основы прое та и заончить соответств ющим до овором.
Часть выполнения плана – за лючение
онтра тов/за по , азание, а след ет за лючать онтра ты или привлеать подрядчи ов на ранней стадии
прое та, чтобы избежать задерже или
передел и прое та. Кроме все о проче о, в плане должен быть пред смотрен выбор подрядчи а и поставщи а
различных сл .
При составлении плана реализации след ет честь вопросы безопасности и оцен и рис ов для арантированно о выполнения прое тных
требований. Особое внимание необходимо обратить на словия безопасности. В ряде сл чаев обзор безопасности HAZOP может быть заменен на сравним ю методи определения безопасности.
Ввид то о, что прое т выполняется быстро, прое тирование и строительство частично пере рывают др
др а. Основопола ающее значение
имеют постав и обор дования в строом соответствии со сро ами, азанными в плане. Планы прое тирования
и поставо должны разрабатываться
толь о после подбора частни ов прое та и достижения со лашения с изотовителем о сро ах постав и омпле т ющих и обор дования.
Проблемы при прое тировании
можно меньшить, если подрядчи и
же входят в состав р ппы, пос оль
предварительное обс ждение может
минимизировать вероятность то о, что
реализация прое та пойдет не в том
направлении. Поэтом подрядчи и
должны войти в р пп по разработ е
прое та забла овременно, что обеспечит эффе тивность поэтапно о ведения работ. При с оренном прое тировании ре оменд ется спешно применять методи Stage-Gate, оторая
продви ает прое т от одной стадии
др ой, но ее можно видоизменить.
При этом этапы становятся ороче и
менее стро о определены по сравнению с общепринятым использованием этой методи и.
В онтра тах на с оренное прое тирование часто использ ют сме-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Рис. 3. Завершение « с оренно о» прое та в Ме си анс ом заливе
шанн ю страте ию омпенсации затрат, оторая объединяет онтра ты
на основе рамб рса, дельной стави и па шальные онтра ты (на основе а ордной оплаты). На ранних
стадиях прое та часто вы одно оплачивать техничес ие сл и по рамб рсной став е с арантией то о, что
изменения б д т вноситься быстро
при самой раз мной цене. На начальной стадии предпочтительно пользоваться дельными став ами, пос ольонтра т можно составить заблаовременно на основе оцен и веса
онстр ции по сравнимым прое там. В онечном счете по мере выполнения прое та онтра ты на основе дельной став и можно превратить в па шальные, и все стороны остаются довольными ходом прое та.
При с оренном прое тировании
реалистичес ое планирование часто основано на знании предыд щих
прое тов. Оцен стоимости та же
можно проверить забла овременно,
если сопоставить их с предыд щими прое тами подобно о масштаба.
С точ и зрения цены и рафи а работы может о азаться вы одным
рассмотреть вариант из отовления
смонтированных на салаз ах мод лей с помощью специализированных
мастерс их. При этом можно рассчитывать на частие сборочно о завода в станов е и монтаже производственных мод лей и салазо .
И, на онец, для надзора за прое том необходимо определить соответств ющие онтролир ющие ор аны. Из-за орот их сро ов прое тирования может возни н ть больше
рис ов, связанных с онтролем, но
№ 9 • сентябрь 2006
их можно меньшить за счет заблаовременно о принятия ре ламентир ющей до ментации.
Уровень под отов и р ппы.
При выполнении с оренно о прое та решающим фа тором является
опыт подрядчи а. Ле че дви аться
вперед, если выбранной оманды
имелся прежний опыт выполнения
прое тов подобно о рода. Основным
преим ществом является сплоченность и со ласованность р ппы. Ко да частни и прое та ч вств ют себя
омфортно, есть понимание цели в
выполнении задач в соответствии с
до оворными требованиями, а та же
поддержание прежних рабочих связей, ценность прое та может с щественно возрасти. Нес оль о прое тов мо т быть выполнены последовательно одной р ппой. Та было при
выполнении четырех последних прое тов. После то о, а были завершены первые прое ты (рис. 3), аждый
послед ющий прое т быстро реализовывался с меньшим числом неизвестных. Использование предыд щео опыта и принцип непрерывности
снизили затраты времени на выполнение аждо о след юще о прое та.
Ус оренное прое тирование не
означает снижение ачества по
сравнению с традиционным прое тированием. Напротив, с оренный
прое т направлен на то, чтобы выдать за азчи
ачественн ю онстр цию. Вопросам безопасности и
э оло ии деляется та ое же силенное внимание, а и в обычных прое тах. Кроме то о, читывается надежность и иб ость онстр ции та
же, а и в традиционных прое тах.
Рис прис тств ет в любом прое те, а традиционном, та и с оренном. Но в с оренном прое те опытные прое тировщи и снижают этот
рис бла одаря своим знаниям и отработанным методи ам. С финансовой точ и зрения рис меньшается,
пос оль бла одаря ранней добыче
возрастают доходы а ционера.
Представьте, например, величение доходной статьи а ционеров,
о да л бо оводная станов а,
рассчитанная на добыч нефти
40 000 брл/с т, вст пила в строй, по
райней мере, на од раньше обычной станов и подобной мощности.
Если известны хара теристи и месторождения, твержден до овор на
прое т, определены и со ласованы
цели, подобраны опытные адры
подрядчи ов и партнеров, с оренное прое тирование станет полноправным частни ом « он и».
Перевел С. Соро ин
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING, Vol. 85, № 5-2006
Z. Juric, Mantechnologies, Plant Engineering;
A. L. Sanchez, Politechnical University of Valenia;
A. Goti, Mondragon Unibertsitatea University, Spain
MONEY-BASED OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS
J. Bothwell, Consulting Enginner, Stuart, Florida
IDENTIFYING, MONITORING AND ELIMINATING ROTATING EQUIPMRNT SHAFT VOLTAGES
A. R. Budris, Consultant, Geneva, New-York
MAXIMIZE PUMP SYSTEM ENERGY SAVINGS
S. Patel, Petro-Canada, Calgary, Alberta, Canada
OPTIMIZING О2 LEVELS IN FIRED HEATERS
S. Putek, PKN Orlen SH, Plock, Poland;
A. Gragnani, Axens, Rueil-Malmaison, France
RESID HYDROCRACKER PRODUCES LOW-SULFUR OILSEL
FROM DIFFICULT FEEDS
HYDROCARBON PROCESSING, Vol. 89, №4-2006
B. Asadi Zeydabadi, M. Haghshenas,
Namvaran Management and Engineering, Tehran, Iran;
S. Roshani, Petrochemical Industries Design & Engineering Co., PIDEC, Shiraz, Iran;
M. Moshfeghian, Shiraz University, Shiraz, Iran
PREVENT SUSTEM HYDRATE FORMATION DURING SUDDEN DEPRESSURIZATION
J. F. P. Gomes, Centro de Technologias Ambintais,
ISQ-Instituto de Solidadura e Qualidad, TagusPark, Porto Salvo, Ociras, Portugal
ESTIMATING CORROSION IN METALLIC STACKS CAUSED BY HYDROCHLORIC ACID
T. Sofronas, Consulting Engineer, Houston, Texas
PIPING FLEXIBILITY CONCERNS
2006 GAS PROCESSING HANDBOOK
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
КОРОТКО О РАЗНОМ
ПРИМЕНЕНИЕ ЭТАНОЛА
И ВЫСОКИЕ РОЗНИЧНЫЕ ЦЕНЫ
НА ТОПЛИВО
В до ладе, оп бли ованном Администрацией по
информации в области энер ети и США (EIA) в феврале 2006 ., выражалась серьезная озабоченность
по повод аде ватности поставо этанола и способности производителей и тор овцев доставлять
прод т на рын и, н ждающиеся в нем. Дополнительные затраты для производителей и потребителей бензина являются предметом л бо их исследований и споров.
«При ценах на нефть, близ их 70 долл/брл, и
нефтеперерабатывающих мощностях, э спл атир емых на верхнем пределе, понятно, что эти фа торы больше асаются потребителей, оторым приходится платить на АЗС больше, чем стоит этанол,
введенный в бензин», – ар ментированно тверждает Боб Диннеен, президент Ассоциации восполняемых топлив.
Одна о Национальная ассоциация нефтехимиов и нефтепереработчи ов США (NPRA) иначе оценивает сит ацию. «Цена за единиц этанола – это
толь о часть оловолом и, о да речь идет об определении воздействия обязательно о применения
этанола на розничные цены бензина. Это прежде
все о потом , что физичес ие свойства этанола, в
частности испаряемость, при е о введении в бензин, ди т ют необходимость внесения с щественных изменений в базовое топливо, в отором этанол использ ется в ачестве омпонента смешения, – считает -н Слотер, президент NPRA. – Таие изменения в сырье меньшают е о постав и».
С др ой стороны, даление МТБЭ из бензина означает лишение чисто о источни а повышения о тановых хара теристи бензина и потерю значительно о объема высо оо таново о омпонента
смешения. Эти фа торы и воздействия нормативных а тов, ре ламентир ющих применение этанола в бензине, рассчитаны на создание рын а для
этанола, на отором наблюдается тенденция повышению цен.
«Из-за быстро о роста цен на этанол нефтепереработчи и вын ждены по пать доро остоящий
этанол для в лючения в реформ лированный бензин, пол чаемый из нефти, пленной по ре ордно
высо им ценам. Др ие осложнения, связанные с
применением этанола, например невозможность
использования нефтепроводов, ещё больше на нетают обстанов , повышая цены на бензин и затр дняя е о постав и», – за лючает -н Слотер.
КИТАЙ – ИСТОЧНИК РОСТА
ГЛОБАЛЬНОГО ПОТРЕБЛЕНИЯ
МЕТАНОЛА
В связи с запретом на применение МТБЭ в США
центр лобально о потребления метанола в период с 2001 по 2006 . сместился в Азию. Прирост
потребления метанола в мире в этот период составлял 4,26 млн т, т.е. 2,6 % в од. Эти данные
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
приведены в недавно оп бли ованном до ладе
Methanol Market Service Asia. С ммарное мировое
потребление метанола в 2006 . про нозир ется
на ровне 35,45 млн т. В основе та о о высо о о
темпа роста лежит потребление формальде ида в
Китае. В период с 2006 по 2011 . про нозир ется рост лобально о потребления метанола на 5,17
млн т. «Глобальное потребление МТБЭ продолжает снижаться из-за выпадения рын а США, но
2010 . на опленные запасы б д т исчерпаны, и
начнется рост потребления», – про нозир ют авторы до лада. Использование метанола в этот период быстро возрастет, но на долю альтернативных топлив б дет по-прежнем приходиться сравнительно небольшая часть обще о потребления
метанола.
СОКРАЩЕНИЕ
ЭКСПОРТА СПГ
ИЗ ИНДОНЕЗИИ
В 2006 Г.
После нес оль их лет падения добычи природно о аза Индонезия – р пнейший в мире э спортер СПГ – планир ет снижение э спорта СПГ
в 2006 . на 10 %. Об этом сообщают авторы недавно оп бли ованно о до лада Nexant Chem
Systems (www.nexant.com). «Это – следствие истощения с ществ ющих промыслов и недостаточных инвестиций в освоение месторождений», –
оворится в исследовании. В последние два ода
Индонезия была вын ждена импортировать СПГ
с Ближне о Восто а для выполнения своих обязательств по онтра там на постав сжиженно о
природно о аза. Добыча нефти в стране та же
снижается, поэтом Индонезия теперь – неттоимпортер нефти. Добыча нефти и её э спорт б д т снижаться по мере истощения запасов.
ПРОГНОЗ
УВЕЛИЧЕНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ
УГЛЯ В КИТАЕ, ИНДИИ И США
В ближайшие два десятилетия потребление ля
в Китае, Индии и США величится на 3 млрд т в
дополнение 6 млрд т еже одно потребляемых в
мире в настоящее время», – про нозир ет Гре
Бойс, президент и высшее должностное лицо омпании Peabody Energy в до ладе, представленном
на онференции «Природный аз и эле троэнер ети а». Производители эле тро енерир юще о обор дования азывают на то, что впервые за мно о
лет пост пает больше за азов на обор дование для
эле тростанций, работающих на ле, чем на обор дование др их типов. По оцен ам EIA, в стадии
строительства находятся 135 новых эле тростанций мощностью 80 ГВт, работающих на ле. Г-н
Бойс про нозир ет появление и развитие новых
обширных ольных рын ов для извлечения энерии, в лючая пол чение синтез- аза и жид их топлив из ля и в онечном счете онверсию ля в
водород.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЫСОКАЯ ДОХОДНОСТЬ
МИРОВОГО НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО
ПРОИЗВОДСТВА –
ЕЖЕГОДНЫЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР CMAI
Со ласно про ноз CMAI (www.cmaiglobal.com),
в 2006 . нефтехимичес ая промышленность дости нет ма симальной доходности на вершине очередно о восходяще о ци ла, особенно в производстве базовых химичес их прод тов и пласти ов,
но в послед ющие оды возможно отст пление
словиям избыточно о производства.
Всплес доходности ощ щался 2004 ., но после это о в лад отдельных се ментов рез о изменился в сторон повышения вследствие райней
напряженности, сложившейся на высо оприбыльных рын ах этилена, пропилена, бензола и силолов.
Прибыльность производства полимеров, а
правило, отстает от прибыльности производства
их мономеров, хотя в 2004 . пол чение большинства полимеров было намно о доходнее. По
мнению аналити ов из CMAI, профиль восходяще о ци ла и впредь б дет нес оль о отличаться от прежних ци лов 1988–1989 . и 1994–1995
. «Нынешний ци л подъема не дости нет ровней прошлых дв х пи овых периодов, но б дет
намно о более продолжительным и выносливым,
та а реа ция со стороны производителей нефтехимичес ой прод ции более сфо сирована и
замедлена в своем развитии», – онстатир ет
CMAI.
Ниже приведены важнейшие моменты про ноза CMAI в со ращенном изложении.
Бензол и стиролпроизводные. Исходя из онцепции, что продолжительность и степень напряженности рын а изменяются в зависимости от р ппы прод тов, что же наблюдалось в не оторых
инте рированных системах, форма нынешне о
оживления отличается от прежних периодов. На62
% избыт. мощностей
Процент избыточных мощностей
Сово пные избыточные мощности
Млн т
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
ЗАТРАТ НА БИЗНЕС
Затраты на бизнес в Северной Амери е, Европе и Азиатс о-Тихоо еанс ом ре ионе являются
предметом сравнительно о исследования, проведенно о KPMG (www.compatitivealternatives.com).
Среди стран, подвер н тых анализ , находятся
Син ап р, имеющий самые большие преим щества
перед США – 22,3 %, Канада, являющаяся лидером среди стран G7 по самым низ им затратам на
бизнес с преим ществом в 5,5 % перед США. Среди европейс их стран самые л чшие рез льтаты
имеют Франция и Нидерланды. Италия и Ан лия
след ют за ними, то да а Германия и Япония
имеют самый доро остоящий бизнес.
США взяты за эталон для сравнения с др ими
инд стриально развитыми странами и занимают
седьмое место из девяти стран, обследованных
KPMG. В ачестве ритериев оцен и использованы 27 омпонентов затрат, оторые, вероятно, изменяются в зависимости от ео рафичес о о положения, отрасли промышленности и он ретных
бизнес-операций.
Более напряженные рын и
онц те ще о десятилетия
Годы
Рис. 1. Баланс мирово о рын а по цепоч е снабжения бензолом, стиролом, полистиролом
пример, лобальная цепоч а снабжения бензолом
и производными стирола о азалась полностью оренившейся по степени ф ндаментально о оживления в 2004 . (рис. 1). Это частично объясняется
рестр т ризацией рын а, но напряженность в постав ах бензола на рыно подняла доходность на
высочайший ровень.
Жест ие словия снабжения в 2004 . (обратите внимание, что это низшая точ а в избыточных
мощностях) ещё более обострились в связи с
предпочтительным использованием ле о о сырья
для производства олефинов, неожиданными простоями на не оторых НПЗ, недостат ом новых
мощностей по производств пара силола и е о
производства, оторое обычно обильно поставляло бензол в виде побочно о прод та на рыно .
Фа тичес и, базовый прод т в этой цепоч е (бензол) был определяющим фа тором величения
прибыльности, что значительно стим лировало
спрос на стирол и полистирол в 2005 . Рост потребления стиролпроизводных пра тичес и был
незначительным.
Величин и темпы л чшения доходности в этой
цепоч е можно оценить по её быстром снижению
в 2006 . Высо ая доходность бензола была примечательной и являлась одной из дв х основных
причин та о о быстро о поворота в ци ле подъема.
Доходность останется ниже ровня реинвестиций до онца нынешне о десятилетия, о да б д т
введены в э спл атацию новые мощности. Нес ольо л чшие словия ожидаются в онце десятилетия, но непривле ательное положение с затратами по сравнению с альтернативными прод тами,
лавным образом др ими смолами и б ма ой,
б д т о раничивать прирост прибыльности.
Хлорно-щелочные прод ты и винилы. Ещё
одна р ппа прод тов, дости шая пи овой доходности в 2005 ., состоит из хлора и а стичес ой
соды. Этилендихлорид, мономер винилхлорида и
ПВХ – эта р ппа прод тов первая претерпела спад
в доходности ещё в 1998 . После нес оль их лет
онсолидаций, слияний и за рытий ряда предприятий в 2004 . наблюдалось оживление в потреблении хлора. Бла одаря про раммам инвестирова№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
След ющий восходящий
ци л начнется в 2010 .
Годы
% избыт. мощностей
Млн т
Сово пные избыточные мощности
Процент избыточных мощностей
% избыт. мощностей
Млн т
Сово пные избыточные мощности
Сильные позиции сохранятся
до 2008 ., в лючительно
Процент избыточных мощностей
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Годы
Рис. 2. Перспе тивы рын а хлорно-щелочных прод тов и
винилов до 2010 .
Рис. 3. Перспе тивы мирово о рын а олефинов и полиолефинов до 2010 .
ния в развитие инфрастр т ры, ос ществленным
мно ими правительствами для стим лирования э ономичес ой эффе тивности, возросло потребление винилов.
Значительное повышение прибыльности в этой
р ппе прод тов произошло в 2004 и 2005 .
Потребление а стичес ой соды в мире значительно выросло бла одаря э ономичес ой поддерж е. Пи потребления хлора наблюдался в начале
2005 ., затем наст пило ослабление до тех пор,
по а ра аны в Северной Амери е не нар шили производство и снабжение (рис. 2).
CMAI про нозир ет высо ий ровень потребления ПВХ до онца 2006 ., но рыно очень перенасыщен из-за избыточных мощностей в Азии, особенно в рез льтате строительства мно очисленных
станово для пол чения винилов из ля. Прибыльность в области ПВХ меренно высо ая из-за сит ации в Азии. «Мировые рын и пытаются по лотить избыточные мощности, а поставщи и стремятся возвращению траченных позиций. Производители ПВХ в Северной Амери е б д т пол чать
вн шительные рез льтаты на вн тренних рын ах в
течение 2007 .», – считает CMAI.
Самая высо ая доходность в операциях с ПВХ
ожидается в Северной и Южной Амери е в 2006 .,
то да а др ие ре ионы испытывают серьезные
тр дности. Оживление лобальных рын ов наст пит
приблизительно в 2009 ., о да б д т по лощены
избыточные объемы винилов, поставляемые
Китаем.
Олефины и полиолефины. Нес оль о иной
профиль в оставшееся время нынешне о ци ла
подъема ожидается для большой р ппы олефинов и полиолефинов, состоящей из этилена, пропилена, трех базовых полиэтиленов и полипропилена. В сово пности на эт р пп прод тов приходятся почти 50 % мирово о потребления базовых химичес их прод тов и пласти ов, причем доходность прод тов этой р ппы о азывает дале о
ид щее влияние на весь химичес ий се тор.
Во время восходяще о ци ла середины 90-х одов доходность прод тов этой р ппы дости ла
ровня реинвестиций с 1995 по 1997 ., более продолжительно о, чем для др их р пп прод тов,
что привело дополнительным постав ам этих прод тов в не самое подходящее время. Чрезмерное
наращивание мощностей замедлило наст пление
напряженности рын а вплоть до второй половины
2004 . (рис 3).
Про нозир ются высо ие ровни роста доходности этой р ппы прод тов по меньшей мере ещё
два ода. Ул чшение доходности полиолефинов
создает словия ещё для одно о «звездно о» ода.
К 2007 . появятся первые призна и наст пающе о избыточно о предложения, оторые б д т ослаблять цены и снижать доходность, но она, тем
не менее, останется выше ровней реинвестиций
до 2009 . Весь 2008 . б дет сохраняться напряженность рын а, а послед ющее ослабление напряженности б дет зависеть от сро ов введения в
э спл атацию новых мощностей на Ближнем Восто е. Авторы обзора а центир ют внимание на э стремально высо ой прибыльности пропилена, пол ченно о в процессе ККФ, на протяжении все о
ци ла подъема.
Ре омендации CMAI и ро ам на нефтехимичес их рын ах. CMAI ре оменд ет читывать
след ющие основные движ щие силы рын а нефтехимичес их прод тов.
Китайс ий фа тор. Все больше и больше потребляемых изделий имеют мар на эти ет ах
«Made in China» (сделано в Китае), что способствовало вст плению Китая в BTO. Несомненны
преим щества Китая в валифицированной и дешевой рабочей силе. Это означает, что для Китая
потреб ется расширение импорта химичес их
прод тов, особенно пласти ов, строительство
новых портов и вн тренних транспортных систем
для полной за р з и строящихся мощностей. CMAI
отмечает, что в связи с Олимпийс ими и рами в
Пе ине в 2008 . ожидается не оторое замедление темпов э ономичес о о развития Китая в
2007–2008 .
Повышенная инд стриальная а тивность в Китае б дет продолжаться, что может превысить реальный спрос страны, особенно на товары широо о потребления. До тех пор по а веренность потребителей и, что ещё важнее, потребительс ий
спрос вн три Китая и в развитых странах мира
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б дет высо им, продажа базовых химичес их прод тов и пласти ов б дет оставаться на высо ом
ровне, обеспечивая бла оприятные словия на
рын е по меньшей мере до онца 2008 .
Новые приращения. Темпы приращений новых мощностей б д т оставаться меренными до
2009 ., потом что не оторые из объявленных
объе тов б д т введены в э спл атацию с опозданием, в частности в Иране, следовательно, серьезно о перепроизводства не ожидается. С четом
раст ще о импорта возрастает необходимость расширения производства базовых хими атов и пласти ов, полиэтилена и этилен ли оля в он рентоспособных странах Ближневосточно о ре иона и в
др их ре ионах. В связи с большим числом новых
и ро ов на рын е и с четом развития событий в
Иране, авторы исследования пола ают, что фа тичес ое воздействие новых приращений на рыно
растянется на более продолжительный период, что
позволит нес оль о смя чить последствия.
Тем не менее, э спортерам в Китай из Северной Амери и и Европы, а та же из азиатс их стран
придется состязаться за дополнительные продажи.
Инте рация. «Инте рир я энер ети , нефтепереработ и нефтехимичес ое производство,
омпании переживают самое л чшее время для
свое о бизнеса – в зависимости от базы для переноса ценообразования на химичес ие прод ты», – отмечает CMAI. Кроме то о, их дост п развивающимся странам, особенно странам, бо атым леводородными рес рсами, или странам
с сильным ростом потребления нефтепрод тов,
о пается бла одаря возможностям дополнительных инвестиций в нефтехимичес ю промышленность.
Европейс ие, североамери анс ие и южноазиатс ие производители нефтехимичес ой прод ции
владеют и использ ют полный набор современных
техноло ий и имеют бо атый опыт сбыта своей прод ции на ло альных и/или развитых мировых рынах.
«Бра осочетание» «западных» техноло ий и знания рын а с частными и/или правительственными
ор анизациями, онтролир ющими сырье по онрентоспособным ценам, породит сильнейших
он рентов и создаст словия для извлечения самых высо их прибылей в б д щем.
Все ещё с ществ ют возможности для совместных инвестиций в производство базовых химичес их прод тов, пласти ов и синтетичес их воло он. Рис инвестиций значительно снижается
бла одаря возможности пол чения высо их процентов на вложенный апитал во мно их странах,
н ждающихся в создании валифицированных
рабочих мест в настоящее время и в б д щем и
стремящихся монетизации имеющихся природных рес рсов.
Цепоч а снабжения. Пост пление импортир емых отовых товаров и пол прод тов в Северн ю Амери , Европ и на др ие потребительс ие
рын и б дет интенсивно нарастать. В рез льтате
это о темпы роста производства (но не потребле64
ния) в США и Западной Европе базовых химичесих прод тов и пласти ов б д т близ ими н лю.
«Концентрирование силий на производстве или
обеспечение н жно о прод та в н жном месте и в
н жное время с применением современной техноло ии имеет ритичес и важное значение для б д щей прибыльности в нефтехимичес ом бизнесе», – за лючают авторы обзора.
РОСТ ИНВЕСТИЦИЙ
В НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩУЮ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ МИРА
ДО 2010 Г.
Инвестиции в нефтепереработ значительно
величатся в след ющем десятилетии. С 1997 .
до 2000 . апиталовложения в нефтеперерабатывающ ю промышленность в США, а правило, находились в пределах 3–4 млрд долл/ од. В последние три ода эти затраты величились до 6–7 млрд
долл., что составляет приблизительно 2 % от стоимости основных фондов.
«Известно, эти инвестиции в основном были связаны с апиталовложениями в природоохранные,
э оло ичес ие прое ты (э оло ичес и чистые топПланы расширения мощностей НПЗ в Северной Амери е до 2012 .
Компания, ород
Мощность,тыс.брл/с т
Cofegrille
Conoco|Phillips,Вариос
FlintHills,Ро зма нт
Fronfier,Эльдорадо
Holly,Артезиа
Marufhon,Детройт
Marufhon,Гарривилл
Motiva,Порт-Арт р
Sinclair,Син лер
Sinclair,Талса
Sunocs,Вариос
Valero,Вариос
Wynnewood
Arizona
С ммарно
15
230
50
11
10
26
180
325
13
17
100
406
20
150*
1533
*
Новый НПЗ.
Источни : Turner, Mason & Co. До лад на онференции NPRA,
март 2006 .
лива) и др ие неэ ономичес ие прое ты», – оворит Май л Леджер из онс льтантс ой омпании
Turner, Mason & Co. В своем выст плении на недавно состоявшейся еже одной онференции NPRA
он про нозировал, что строительство новых НПЗ и
расширение с ществ ющих станово АВТ приведет величению мировых мощностей по первичной переработ е нефти на 10 млн брл/с т, причем
одна треть этих приращений б дет приходиться на
Азиатс о-Тихоо еанс ий ре ион.
Планы расширения НПЗ в Северной Амери е до
2012 . приведены в таблице. Среди 14 прое тов,
приведенных в этой таблице, толь о один прое т
строительства ново о НПЗ в шт. Аризона, а остальные связаны с расширением с ществ ющих заводов. В США, вероятно, б д т внедряться новые техноло ичес ие линии на с ществ ющих НПЗ в рам№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Млрд долл.
Э ономичес и привл.
прое ты
«Оборонительные»
прое ты
Все о
УДОРОЖАНИЕ
БУНКЕРНЫХ ТОПЛИВ НА 60 ДОЛЛ/Т
ДЛЯ НОВОЙ МОРСКОЙ ЗОНЫ
С НИЗКИМИ ВЫБРОСАМИ
Источни : Turner, Mason & Co. До лад на онференции NPRA, март 2006 .
Рис. 4. Капитальные затраты на нефтеперерабатывающ ю промышленность США до 2012 . На ближайш ю перспе тив планир ется больше э ономичес и привле ательных прое тов
ах инфрастр т ры и же сделанных апиталовложений для минимизации затрат и рис а.
Если все прое ты б д т реализованы, то в соответствии с этим про нозом нефтеперерабатывающие мощности величатся приблизительно на 10 %.
На рис. 4 по азаны оценочные апиталовложения в нефтеперерабатывающ ю промышленность
США вплоть до 2012 . С 2007 . до 2010 . про нозир ются затраты в размерах 8–9 млрд долл/ од.
Ка видно из рис н а, произойдет значительный
сдви в польз э ономичес и обоснованных прое тов по сравнению с «оборонительными» апиталовложениями в обозримом б д щем. Большинство прое тов в США нацелено на л бление переработ и нефти, идро ре ин и азифи ацию остаточно о сырья.
В Латинс ой Амери е в стадии прое тирования
находятся 10 новых НПЗ и расширение одно о завода (в Кол мбии). Бразилия и Венес эла доминир ют в спис е прое тов. Если все они б д т реализованы, то мощности по переработ е нефти в Латинс ой Амери е возраст т на 27 %.
На Ближнем Восто е четыре страны планир ют
строительство пяти новых НПЗ со средней мощностью 368 тыс. брл/с т аждый (считая на сыр ю
нефть). В рез льтате это о мощности ре иона по
первичной переработ е нефти величатся на 26 %.
В Азиатс о-Тихоо еанс ом ре ионе б д т построены 11 новых НПЗ со средней мощностью 300
тыс. брл/с т аждый. Китай, Индия и Вьетнам планир ют строительство нес оль их заводов. По одном НПЗ б дет построено в Индонезии, Южной
Корее и на Тайване. Общая мощность ре иона по
первичной переработ е нефти повысится приблизительно на 15 %.
Большинство приращений мощности станово
замедленно о о сования б дет наблюдаться в Северной Амери е. Потребности Европы в дистиллятных топливах б д т довлетворяться за счет расширения мощностей станово идро ре ин а. Значительные инвестиции в аталитичес ий реформин
б д т продолжаться в связи с тем, что на НПЗ с
выработ ой низ оо таново о бензина величива-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
ют производство аромати и, а в ре ионах с жестим ре ламентированием пол чения аромати и
продолжается ре онстр ция станово с переводом на низ ое давление. Б д т наращиваться мировые мощности по идрообессериванию и впредь
для довлетворения требований малосернистым
топливам.
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Тим Ллойд Райт – реда тор Европейс о о отдела HP
Продавцы б н ерных топлив в ре ионе, входящем в сфер действия первой в мире зоны о раничения выбросов о сидов серы – Sulfur Oxide
Emission Control Area (SECA), т.е. в Северном море,
озабочены неаде ватностью поставо топлива в
связи с введением в действие это о нормативно о
до мента 19 мая 2006 .
Сп стя девять лет после принятия SECA Межд народной морс ой ор анизацией основные положения Приложения до овор Marpol Pollution
Control (предотвращение за рязнения моря) вст пают в сил и распространяются на все с да, заходящие в балтийс ие порты.
В зоне SECA с да обязаны заправляться б нерным топливом с содержанием серы 1,5 % или,
альтернативно, применять с р бберн ю технолоию для снижения выбросов с отработавшими азами до э вивалентно о ровня.
Но, по мнению р пнейше о поставщи а б н ерных топлив в этом ре ионе – омпании Stena Oil,
этом не отовы ни нефтепереработчи и, ни с доходные омпании. Патри Петерссон, дире тор
Stena Oil, про нозир ет « р пный дефицит» малосернистых отельных топлив на общем европейсом рын е. «Я ожидаю ожесточенн ю борьб межд владельцами эле тростанций, сжи ающих маз т с содержанием серы 1 %, из-за высо их цен на
природный аз, и с доходными омпаниями, оторым теперь треб ется б н ерное топливо с содержанием серы 1,5 % для оперирования в зоне SECA»,
– тверждает он.
Б вально за нес оль о недель до внедрения
SECA в Швеции малосернистое отельное топливо
продавали по цене 360 долл/т против 300 долл/т за
высо осернистое топливо.
Движение нефтепрод тов. В последние оды
значительно возросли оммерчес ие постав и топлив из Восточной Европы и России, причем российс ое отельное топливо и российс ая сырая
нефть во все больших объемах поставляется в Западн ю Европ через Балти . Эта тор овля частично процветает потом , что новые требования
по снижению содержания серы в отельных (б нерных) топливах – это «твердый ореше » для российс их нефтепереработчи ов.
Владельцы современных НПЗ, расположенных
в р пных портах Северно о моря, мо т извле ать
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
большие прибыли из использования тяжелых топлив, поставляемых российс ими прямо онными
НПЗ, в ачестве сырья для пол чения высо о ачественных светлых прод тов. К том же, европейсие нефтепереработчи и произвели ре онстр цию
своих НПЗ с целью пол чения высо их прибылей
от переработ и сернистых нефтей из России. Сравнительно высо ое содержание серы в сырье делает постав и 1,5%-ных сернистых б н ерных топлив проблематичными, по райней мере, на российс ой стороне SECA.
«Россия, а правило, поставляет отельные топлива с содержанием серы 2,5 %, потом что там
нет достаточных мощностей для снижения ровней серы. Если российс ие НПЗ не пол чат дост па малосернистым российс им нефтям, то для
постав и б н ерных топлив в зоны SECA им придется импортировать малосернист ю североморс ю нефть для пол чения малосернисто о омпонента смешения», – пола ает -н Петерссон.
Нефтеперерабатывающие омпании на западном побережье Швеции тверждают, что обильные
постав и малосернистой нефти, добываемой на
североморс их промыслах, позволяют сравнительно ле о решать проблемы. В ноябре 2007 . все
европейс ие североморс ие порты, Ла-Манш и
не оторые районы Северной Атланти и б д т в лючены в зон SECA.
Независимо от то о, является та или иная страна подписантом Marpol Annex VI или нет, ее с да,
посещающие порты EC или порты припис и под
любым фла ом, мо т быть подвер н ты таможенном досмотр , штраф или поставлены на приол, если взятые пробы топлива и до менты не
отвечают требованиям SECA.
Вероятно дальнейшее расширение сферы действия э оло ичес и чистых зон на море. О раничение выбросов NOx же является частью Annex VI,
но в б д щем ожидается та же ре ламентирование выбросов твердых частиц и лет чих ор аничес их соединений. Кроме то о, др ие ре ионы
мо т создать свои собственные зоны с низ ими
ровнями выбросов со стро им онтролем со стороны США, оторые послед ют их пример .
По данным Ассоциации с довладельцев
Intertanko, нефтеперерабатывающие омпании западно о побережья США являются поставщи ами
высо осернистых б н ерных топлив, а европейсий порт Триест в Венецианс ом заливе та же является источни ом высо осернистых б н ерных
топлив.
чиваются р пнейшими производителями и далео не все да самыми язвимыми местами. Федеральное правительство и мно ие ос дарственные
а ентства порно добиваются принятия за онодательно о а та, пред сматривающе о единообразные требования безопасности для всей промышленности, независимо от размера предприятия и
типа вып с аемой прод ции.
«Если принять во внимание политичес ю направленность за олов ов в массовых средствах информации в связи с приближением очередной избирательной омпании, то ажется маловероятным,
что в этом од в Кон рессе б дет одобрено введение а их-либо стандартов безопасности», – пола ает Industrial Info Resources (IIR).
Кр пнейшие производители нефте- и нефтехимичес их прод тов добровольно тратят миллионы
долларов на дополнительные меры безопасности
после 11 сентября. Каждое предприятие HPI сталивается с ни альными фа торами рис а, в лючая близость
р пным населенным п н там и
опасность транспортиров и и от р з и о неопасных и взрывоопасных материалов. Для аждо о из
этих предприятий треб ются разные меры безопасности в зависимости от применяемой технолоии, с ществ юще о прото ола безопасности и е о
обще о режима э спл атации.
Не оторые из наиболее широ о применяемых
мер же внедрены на большинстве предприятиях
HPI. К этим мерам, в частности, относятся выявление с лонности
потреблению нар оти ов, л бо ая провер а био рафичес их сведений, интенсивное об чение персонала действиям в опасных
сит ациях, видеонаблюдения и наличие сл жб безопасности непосредственно на охраняемых объе тах.
«Каждая из этих мер связана с дополнительными расходами, оторые б д т мно о ратно величены, если эти меры б д т вменены в за онодательном поряд е, а спрос на них б дет не лонно
нарастать», – тверждает IIR.
Проблема внедрения единых требований по безопасности за лючается в том, чтобы аждое предприятие HPI превратилось в «неприст пн ю репость». Эти проблемы таят в себе мно о противоречивых моментов, оторые превратят создание и
внедрение единых процед р по обеспечению безопасности в затяжной процесс, несмотря на поддерж со стороны лидеров промышленности и а тивистов.
ВВЕДЕНИЕ
ЕДИНЫХ СТАНДАРТОВ
БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ВСЕХ ПРЕДПРИЯТИЙ
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ
И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
США В 2006 Г.
Несмотря на сотни миллионов долларов, расход емых владельцами предприятий, перерабатывающих леводородное сырье (HPI) на репление «не язвимости» своих владений в последние
оды, эти затраты в большинстве сл чаев о рани66
Перевел Г. Лип ин
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЦЕНКА ОБЩЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ОБОРУДОВАНИЯ В ДЕНЕЖНОМ
ВЫРАЖЕНИИ
С. Х ри , Mantecnologia, Plant Engineering, А.И. Санчес, Политехничес ий ниверситет Валенсии и
А. Готи, Мондра онс ий ниверситет, Испания
Описанный авторами метод позволяет идентифицировать, оличественно определить неэффе тивность обор дования и избрать приоритетные направления для внесения орре тив
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Время за р з и
От аз обор дования/полом а
Снижение с орости
Потери
ачества
Изъян ачества
Полезное рабочее время
Потери
производительности
Работа на холостом ход
и небольшие простои
Чистое рабочее время
Потери на
э спл атационной
отовности
Налад а/настрой а
Рабочее время
Снижение выходов
Управление процессом предпола ает пол чение
надежной информации о состоянии работающе о
обор дования. Определение эффе тивности работы
техноло ичес о о обор дования, е о э спл атационной отовности и рает основн ю роль в оцен е доловременной прибыльности ор анизации и все больше становится частью общей оцен и э ономичес ой
эффе тивности, наряд с др ими параметрами, например производительностью, ачеством прод тов,
безопасностью производства и охраной о р жающей
среды. Подобная оцен а необходима для л чшения
а а адемичес их, та и пра тичес их аспе тов деятельности ор анизации, она расширяет диапазон,
необходимый для обеспечения он рентоспособности в вып с е на рыно прод тов мирово о ласса.
В рам ах та их про рамм совершенствования, а
своевременное испытание, общее правление, тещее прое тирование, система обратной связи является страте ичес им фа тором л чшей реализации целей, поставленных ор анизацией для повышения он рентоспособности, л чше о обсл живания
лиентов и повышения прибылей. В рез льтате этих
мер планирование рес рсов предприятия, системы
омпьютерно о правления ремонтом и техничес им
обсл живанием и сложные балансовые отчеты являются средствами правления и мониторин а затрат,
особенно при одными для целей правления физичес ими элементами основно о апитала.
В системах измерения общая эффе тивность обор дования (overall equipment effectiveness-OEE), определение оторой было разработано На аджимой
[1], является ритерием оцен и эволюции общей
производственной реализ емости (total productive
maintenance-TPM) прое тов. Этот ритерий понимается а омбинация э спл атационной отовности,
высо ой производительности и ачества, предла аемо о обор дованием. Опираясь на данные, собранные исходным ритерием OEE, р оводители предприятий избирают приоритетные меры по ис лючению различных потерь и причин их возни новения.
Следовательно, предприятия с л чшей общей эффе тивностью обор дования с лонны самым низ им
затратам на ремонт и техничес ое обсл живание [2].
Разработаны различные варианты OEE, аждый из
них адаптирован специфичес ой проблеме. Не оторые разработ и ориентированы на измерение общей
эффе тивности предприятия вместо эффе тивности
Э спл атационная отовность=рабочее время/время за р з и
Производительность=чистое рабочее время/рабочее время
Качество=полезное рабочее время/чистое рабочее время
OEE=э спл атационная отовность×производительность× ачество
Рис. 1. Исходная OEE лассифицир ет неэффе тивности обор дования по «шести р пным потерям»
обор дования, хотя проведено мало исследований,
направленных на перевод словий OEE в э ономичесие словия. Данная статья посвящена разработ е
реально о ритерия OEE, ориентированно о на э ономичес ю оличественн ю оцен неэффе тивности. OEE можно использовать для выявления неэффе тивности и выбора приоритетных направлений для
л чшения обще о состояния слаборазвито о производства. Тем не менее, для понимания значимости
проделанной работы сначала проанализир ем исходн ю общ ю эффе тивность обор дования OEE.
Исходная OEE. По определению На аджима [1],
OEE – это ритерий оцен и трех взаимосвязанных
онцепций в общих производственных прое тах ремонта и техничес о о обсл живания:
• ма симально о величения эффе тивности
обор дования;
• автономно о техничес о о обсл живания;
• деятельности небольших р пп.
В этом онте сте OEE сочетает в себе э спл атацию, техничес ое обсл живание техноло ичес оо обор дования и рес рсов. OEE по определению
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
является произведением э спл атационной отовности машин, дост пности и ачества [2]. Исходный ритерий OEE читывает неэффе тивности специфичес о о обор дования и лассифицир ет их а
«шесть р пных потерь» (рис. 1).
По определению На аджима, неэффе тивности
подразделяют на три основные р ппы: от аз обор дования/полом а и потеря времени на налад /настрой , относящиеся
ате ории неэффе тивностей, снижающих э спл атационн ю отовность; сниженная с орость и работа на холостом ход , а та же
небольшие простои относятся потерям, снижающим э ономичес ие по азатели производства (производительность); потери ачества вып с аемой прод ции и снижение выходов прод тов на ранних стадиях производства относят потерям, снижающим
ачество прод тов. Та им образом, OEE измеряют
по по азателям этих «шести р пных потерь».
OEE=э спл атационная отовность ×
э ономичес ие по азатели × ачество
(1)
Ка видно из рис. 1, OEE станавливает «время
за р з и» а базовое время для исчисления реально о времени нахождения станов и в э спл атации. Время за р з и является продолжительностью
общей работы смены за вычетом планово о простоя.
Плановый простой может в лючать в себя след ющие виды деятельности [3]:
• ожидание завершения те щих за азов;
• отс тствие работы из-за неполадо в операторной;
• останов а на планово-профила тичес ий ремонт;
• испытание ново о обор дования и совершенствование обор дования;
• чист а машин и общее техничес ое обсл живание аппарат ры операторами;
• об чение операторов.
Основная цель OEE за лючается в измерении эффе тивности обор дования и о азании помощи операторам, вовлеченным в динами TPM, опираясь
на три выше помян тые онцепции: ма симально
возможное повышение эффе тивности обор дования, автономное техничес ое обсл живание обор дования, выполняемое операторами, и работы, выполняемые мел ими р ппами. В рез льтате менеджеры и операторы, владеющие ритериями OEE,
способны идентифицировать и измерить степень неэффе тивности. Следовательно, эти люди воор жены и способны принимать ответственные решения.
OEE является очень важным соотношением, ориентированным на неэффе тивности производства,
но пос оль мы имеем дело с бизнесом, то должны читывать тот фа т, что аждый частни бизнеса н ждается в модели для принятия э ономичес и
обоснованных решений с целью оптимизации производства. Следовательно, воор жение сотр дниов средствами превращения неэффе тивностей в
положительные э ономичес ие по азатели является объе тивной необходимостью.
OEE в денежном выражении. OEE отслеживает неэффе тивность, но 1 % неэффе тивности поазателя ачества – это нечто более доро остоящее,
чем 1 % неэффе тивности э спл атационной отов68
ности обор дования. Если это та , то во с оль о раз
дороже? Представленная модель способна становить не оторые зависимости, способные ответить
на этот вопрос. Для то о чтобы пол чить ответ,
«шесть р пных потерь» подразделяют на три вида:
потери, вын ждающие от лючение обор дования;
потери, замедляющие работ обор дования до ровня ниже номинальной производительности; потери,
вед щие вып с бра ованной прод ции. Для
оцен и OEE в денежном выражении необходимо
определить основные типы затрат, связанных с аждым из помян тых видов неэффе тивности.
Неэффе тивности, связанные с вын жденным
от лючением обор дования в лючают полом и,
неисправности в налад е/настрой е, а та же работ
на холостом ход и небольшие простои. Потери из-за
полом и обор дования, tb, потери, связанные с налад ой/настрой ой, tsu, потери от работы на холостом
ход и небольших простоев, tm, читываются а общие потери времени за весь период неэффе тивностей и выражаются э ономичес ими ате ориями. Для
это о в расчет принимают почасовые став и работы
машин Cm и работы оператора Co. В рез льтате мы
пол чаем стоимость полом и в денежном выражении
Cb, в лючающ ю ремонт, стоимости налад и/настройи Csu и небольших простоев Cmi:
Cв=tв (Cm+Co)
(2)
Csu=tsu (Cm+Co)
(3)
Cmi=tmi (Cm+Co)
(4)
Неэффе тивности, связанные с низ ой производительностью обор дования. Пониженная
производительность обор дования может та же
быть представлена в виде напрасно истраченно о
(потерянно о) времени. Например, если машина
работает два часа с производительностью S r, оторая составляет 50 % от номинальной производительности Sn, то она произведет та ое же оличество
прод тов, оторое она произвела бы за один час
работы в номинальном режиме и после это о простояла бы час, следовательно, потеря производительности может быть исчислена а потеря времени из-за снижения с орости производства, tsl, оторое можно вычислить след ющим образом:
t sl = (1 −
Sr
)( L − tb − t sn − t mi ) ,
Sn
(5)
Csl=tsl (Cm+Co)
(6)
де L – анализир емое за р зочное время. Время
неэффе тивности, связанное с от лючением обор дования, должно быть вычтено для пол чения tsl.
Ко да пол чено tsl, определяют затраты, связанные
с этой неэффе тивностью, Csl, с четом Cm и Co:
Неэффе тивности, связанные с потерями
ачества. Потери ачества и пониженные выходы
прод тов на ранних стадиях производства должны
быть выражены стоимостью ачества бра ованных
прод тов по сравнению со стоимостью высо о ачественных прод тов. Эти затраты, связанные с
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Май
Июнь
Качество
Июль
Ав ст
Производительность
Сентябрь
Стоимость, енерир емая аждым типом
неэффе тивности, %
Оцен а э спл атационной отовности, производительности
и ачества в % по месяцам (с мая по о тябрь)
О тябрь
Э спл атационная отовность
Май
Рис. 2. Очевидна полезность OEE а метода оцен и эффе тивности.
Качество
Июнь
Июль
Ав ст
Производительность
Сентябрь
О тябрь
Э спл атац. отовность
Стоимость 1 % неэффе тивности аждо о типа
Рис. 3. OEE в денежном выражении дает информацию о деньах, оторые теряет обор дование из-за аждой р ппы неэффе тивности.
Май
Июнь
Июль
Ав ст
Производительность
Качество
Сентябрь
О тябрь
Э спл атац. отовность
Рис. 4. Исчисление стоимости 1 % аждо о типа неэффе тивности
пол чением низ о ачественных прод тов, Cq, читывают осязаемые затраты на ачество, приведенные в Справочни е по онтролю ачества (Quality
Control Handbook) Дж рана [4], в лючая вн тренние,
Cqi, и внешние, Cqe, затраты. Вн тренние затраты
на ачество читывают день и, израсходованные изза плохо о ачества прод тов вн три омпании (напрасно затраченное время на из отовление дефе тной прод ции и т.д.), то да а внешние затраты
на ачество читывают общие потери из-за плохо о
ачества, достающе о внешне о лиента (затраты
по ре ламациям и т.д.)
Cq=Cqi+Cqe
(7)
Ко да разработана модель, связывающая неэффе тивности из-за неисправностей обор дования с
их стоимостью, возни ает возможность сравнения
э ономичес ой значимости неэффе тивностей различных типов. Ниже приведен он ретный пример,
иллюстрир ющий сил ново о ритерия OEE при
реализации решений, принимаемых менеджером.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Исследование на он ретном примере. Пример про рессивной модели OEE приведен для по аза способа идентифи ации неэффе тивностей на
не оторых предприятиях бизнес- р ппы Mondragon
Corporation Cooperativa“s (MCC“s). Речь идет о предприятии, производящем пластмассовые детали для
автомобильной промышленности. Пример он ретно асается станции о рас и, придающей избранный
цвет из отавливаемым деталям (называемым P-08).
Ка по азано на рис. 2, полезность OEE, а метода измерения эффе тивности, очевидна. На рис. 3
по азан рафи OEE в денежном выражении за тот же
период, разделенный на термины «э спл атационная
отовность, производительность и ачество» (значения, связанные со стоимостью приведены в процентах в связи с онфиденциальным хара тером информации).
Ка можно с дить по рис. 3, OEE в денежном
выражении дает информацию о день ах, оторые
обор дование теряет из-за аждой р ппы неффе тивности. Следовательно, менеджеры мо т направить свои силия на странение самых доро остоящих типов неэффе тивностей.
Весомость аждо о типа неэффе тивности может быть исчислена п тем деления затрат, связанных с аждым типом неэффе тивности, на величин аждой неэффе тивности. Эта зависимость поазана на рис. 4.
Перевел Г. Лип ин
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Nakajima, S., Introduction to TPM, Cambridge,
Massachusetts, Productivity Press, 1998.
2. Cunic, B., «Performance-based contracting», Hydrocarbon
Processing, December 2003, pp. 43-46.
3. Dal, B., P. Tugwell and R. Greatbanks, «Overall equipment
effectiveness as a measure of operational improvement – A
practical analysis», International Journal of Operations &
Production Management, Vol. 20. No. 12, pp. 1,488-1,502, 2000.
4. Juran, J. M. and F. M. Gryna, Juran“s Quality Control
Handbook, 4th ed., McGraw-Hill, New-York, 1988.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОБНАРУЖЕНИЕ, МОНИТОРИНГ
И ЛИКВИДАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
НАПРЯЖЕНИЙ НА ВАЛАХ МАШИННОГО
ОБОРУДОВАНИЯ
Дж. Бот элл, инженер- онс льтант, Стюарт, шт. Флорида, США
Даются ре омендации по преодолению проблем, вызываемых на оплением зарядов статичес оо эле тричества и цир лир ющими то ами
Первым свидетельством появления эле тричес их зарядов на валах машинно о обор дования не все да являются ис ровые разряды. Рез льтатом мо т быть силение вибрации или повышение температ ры подшипниов, приводящие вын жденном останов , или повреждения шей и вала, подшипни ов, м фт или ред торов,
оторые выявляются при плановых останов ах.
Основные повреждения баббитовых подшипни ов
пол чили названия «мороз» или «след червя». Повреждения шари овых и роли овых подшипни ов проявляются в виде бороздо на дорож е подшипни а. Ред торы и м фты имеют на з бьях «следы д и» или ра овины. На вращающихся деталях появляются а «мороз», та и «следы червя».
Источни и эле тричес их зарядов в машинном
обор довании. Самый общий источни зарядов в паровых т рбинах, омпрессорах и насосах с т рбоприводом – статичес ое эле тричество. Оно возни ает
все да, и поэтом для всех паровых т рбин из отовитель пред сматривает заземление.
Эле тризация роторов т рбин вызывается прежде
все о вла ой, сте ающей по поверхности лопато последней ст пени. Статичес ий заряд на роторе ищет
ближайший п ть
орп с т рбины, и, если потенциал
станет достаточно большим, возни нет д а. Ближайшим омпонентом т рбины обычно является порный
подшипни . Если заземление строено правильно, то
на опления зарядов не б дет. Разряд статичес о о эле тричества на порный подшипни приведет появлению в нем ра овины. Из-за это о расстояние до «земли» величится, и след ющий разряд произойдет же в
др ой точ е порно о подшипни а. Если заземление
действ ет плохо, то «мороз» протянется от задней роми порно о подшипни а передней ром е. Из-за «мороза» может разр шиться масляная плен а межд подшипни ом и валом, что вызовет на рев или вибрацию.
Потенциал статичес о о эле тричества в т рбине
может быть и малым (1 В), и достаточно большим (150
В). На вал одной высо ос оростной т рбины (20–30
тыс. об/мин) создался потенциал о оло 600 В. Разряд
статичес о о эле тричества на орп с через подшипни и был ловлен датчи ами вибрации, оторые выдали пи на диа рамме. Для то о чтобы на опился столь
большой потенциал, в т рбине и омпрессоре должны
быть достаточно большие зазоры межд неподвижными и вращающимися омпонентами, а смазочное масло должно быть отличным изолятором. В этом а ре а-
70
те не было заземления вала или стройства для отвода напряжения и то а от вала на орп с. После то о,
а поставили заземляющ ю полос , аппаратные средства мониторин а вибрации пи и не по азывали. Потенциал 600 В первоначально снизили до 0,01В с помощью пробно о провода диаметром 0,8 мм. То , оторый мо пройти в разряде статичес о о эле тричества от ротора
орп с т рбины, был очень малым –
поряд а нес оль их ми роамперов. Если бы стройство заземления действовало нормально, то потенциал на роторе был бы ниже 1 В.
Эле трома нитные то и, или цир лир ющие
то и. Повреждения, о оторых оворилось выше, чаще
все о вызываются эле трома нитными то ами, или
цир лир ющими то ами, оторые возни ают в ма нитном поле. Для появления переменно о напряжения
н жны три омпонента: ма нитное поле, вито провода и относительное движение. В т рбине или омпрессоре имеет место относительное движение, а ож х лопато и/или проволочный бандаж представляют
собой онт р. Что асается ма нитно о поля, то оно
чаще все о появляется в рез льтате испытаний ма нитно-порош овым методом, оторые проводятся при
диа ности е лопато т рбины или омпонентов омпрессора. Техни и-испытатели обертывают испыт емый
омпонент нес оль ими вит ами абеля, в оторый
подается большой постоянный то . После создания
ма нитно о поля на поверхность омпонента наносят
порошо , а затем рассматривают поверхность омпонента в черном свете для обнар жения трещин или
др их дефе тов поверхности.
По о ончании испытания то от лючают, но омпонент сохраняет остаточный ма нетизм. Компонент необходимо разма нитить, и не оторые техни и считают, что для это о достаточно поменять полярность
постоянно о то а примерно на та ое же время, в течение оторо о проводилось испытание. Ино да это может сл читься, но более вероятен выи рыш в лотерее.
Ита , все три словия реализованы. Цир лир ющий
переменный то , возни ающий в работающей машине,
чаще все о довольно вели , хотя напряжение мало. В
т рбо омпрессоре потенциал на вал измеряют высоос оростным осциллос опом или вольтметром. Потенциал с ществ ет, но для пробоя должна зам н ться цепь.
Замы ание цепи анало ично приложению сварочно о
эле трода поверхности металла. Межд вращающимся ротором и подшипни ом возни ает д а. Она с ще№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ств ет до тех пор, по а зазор в этом месте не станет
слиш ом большим. После это о д а по аснет и повторится при новом добном сл чае. Тр дно вообразить
возни новение д и при столь большой частоте вращения, но «следы червя» до азывают, что д а действительно была. Рассматривая эти линии в портативный
ми рос оп с 30- ратным величением и подсвет ой,
можно видеть, что они не след ют за направлением
вращения, а ид т в разных направлениях.
Компоненты т рбины, омпрессора или насоса мот нама нититься и в др их сл чаях: при онта те с
нама ниченным инстр ментом, при близ ом прохождении абеля эле тросвар и постоянным то ом или
заземляюще о абеля эле тросвар и, при за реплении омпонента с помощью ма нита для сверления или
а ой-либо др ой обработ и. Ино да омпонент мо
нама нититься еще при из отовлении.
Все омпоненты т рбины, омпрессора или насоса
после испытания ма нитно-порош овым методом или
др их операций, в оторых они мо ли нама нититься,
должны быть разма ничены до остаточно о ма нетизма менее 2 Гс (1 Гс = 10-4 Т).
На НПЗ, расположенном на о. Ар ба (Карибс ое
море), работали два параллельных насоса, аждый с
приводом от эле тродви ателя мощностью 3,7 Вт. На
одном из насосов после ремонта пришлось два раза
менять подшипни и – через 9 мес и через 6 мес. Исследование подшипни ов с помощью ми рос опа с 30ратным величением выявило «следы червя», азывающие на возможное прис тствие ма нитно о поля.
После то о а насос разма нитили, он проработал пять
лет без поломо .
С ществование «батарей переменно о то а» в
т рбо енераторах. (Автор применяет это выражение в
авыч ах, потом что батарей переменно о то а не с ществ ет, все батареи – постоянно о то а. Ка
азывается в Интернете, это выражение не оторое время назад прид мали радиолюбители «для смеха». – Прим.
перев.). В т рбо енераторах во время их работы действ ют источни и переменно о то а. Та ой источни с ществ ет на вал межд енератором и бесщеточным
возб дителем в машинах малой мощности и на вал бесщеточно о возб дителя в р пных машинах. Прис тствие
переменно о потенциала известно, и е о пытаются читывать. Опоры подшипни ов бесщеточно о возб дителя
и обоих подшипни ов енератора изолир ют. На опоре
подшипни а одно о енератора мощностью 800 МВт
обнар жили переменный потенциал – о оло 40 В. Ко да
попытались соединить эт опор с «землей» через амперметр с помощью проволо и диаметром 1,1 мм, то
амперметр по азал м новенный то 150 А, а проволо а
расплавилась, выполнив роль предохранителя.
Ни о да не измеряйте то на «землю» от валов
бесщеточных возб дителей. Ни о да не пытайтесь заземлять вал межд енератором и возб дителем или вал возб дителя.
Переменный то , инд цированный эле трома нитным полем, а же оворилось, может быть значительным, хотя напряжение мало. Разма ничивание
позволяет ис лючить эти то и. Изоляция подшипниов от орп са и изолированные м фты – вот лючевые меры, оторые позволяют не иметь проблем с «батареями переменно о то а».
Пи и, вызванные частотно-ре лир емым приводом (ЧРП). Этот привод наводит пи и эле тричесо о потенциала на вал приводно о дви ателя, раз-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
ряжающиеся на «землю» через подшипни и. Из отовители эле тродви ателей первыми поч вствовали этот
эффе т и пришли том , чтобы изолировать в эле тродви ателях оба подшипни а. След ющей жертвой
мо ли стать из отовители ред торов или, возможно,
они бы испытали те же тр дности, но не разобрались
бы столь же быстро в причинах неполадо с подшипни ами и з бчатыми олесами.
Один недавний пример относится а ре ат , оторый находился в э спл атации менее 6 мес. В состав
а ре ата входили паровая т рбина, изолированная
м фта, ред тор, еще одна изолированная м фта, мноост пенчатый омпрессор и енератор с бесщеточным возб ждением. Вал т рбины начал вибрировать,
и а ре ат остановили для инспе ции и ремонта. В подшипни ах т рбины обнар жили «мороз», и их в ходе
это о вын жденно о останова заменили. После новоо п с а а ре ата персонал заметил быстрое х дшение работы щеточно о заземляюще о стройства. Это
стройство, становленное из отовителем, не поддерживало на вал н левой потенциал, для че о оно предназначалось. Поставили дополнительн ю полос заземления, потенциал статичес о о заряда на вал снизился до 0,01 В.
Из отовитель ред тора становил или настаивал на
станов е изолированных м фт на обоих онцах ред тора – со стороны привода и со стороны приводимой
машины. В этом сл чае разряд статичес о о эле тричества из т рбины пошел на «землю» не через ред тор, а
через подшипни и т рбины. Из отовитель ред тора с
помощью изолированных м фт защитил свое изделие.
Ко да имеют дело с эле тродви ателем, снабженным ЧРП, след ет станавливать изолированные м фты межд ним и след ющим омпонентом а ре ата.
Та ие м фты должны станавливаться межд любым
приводом, в отором мо т на опиться заряды статичес о о эле тричества и омпонентом, отором передается вращение; они б д т резервом для стройства заземления ротора.
Были попыт и заземлить валы эле тродви ателей
с ЧРП, но эти заземляющие стройства не мо ли предотвратить повреждение подшипни ов. Правда, нет
до азательств, что они действовали нормально; автор та же неизвестны а ие-либо измерения потенциала на валах, оторые мо ли бы подтвердить эффе тивность этих заземлений.
Др ие источни и потенциала на валах и то а
через них. В их числе – разбалансированность эле тричес их то ов в эле тродви ателях или енераторах
из-за межвит овых замы аний в статорах, несбалансированность ма нитно о поля в роторе енератора изза межвит овых замы аний, от азов диодов в бесщеточных возб дителях или статичес их систем возб ждения. Соответств ющие фирмы занимаются разработ ой и совершенствованием приборов, оторые помо ли бы выявить эти неполад и.
Заземляющие стройства. Назначение заземляюще о стройства в т рбине – равнять потенциал
ротора и орп са, а не отводить потенциал от ротора
на «землю». Корп с заземляется абелем большо о
сечения.
На одной станов е провели провода заземления
от щето заземления на паровой т рбине станции
заземления дв мя этажами ниже. Это было плохое
решение, та а д а и ис рение межд ротором и
подшипни ами или плотнением остались. Н жно было
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сначала обеспечить онта т межд ротором и орп сом, а же потом заземлять орп с.
Для заземления мо т быть использованы след ющие стройства:
• ольные щет и,
• ольные щет и с медным наполнением,
• оплетенные медные полосы,
• оплетенные медные полосы, прижатые пр жиной,
• оплетенные медные полосы с р зом на онце,
• проволочные щет и,
• оплетенные приварные абели,
• заземленные медные полосы.
Каждое стройство имеет достоинства и недостати, а стоить они мо т и нес оль о долларов, и тысячи
долларов. Все они, независимо от типа и из отовителя,
треб ют техничес о о обсл живания и ежесменно о
мониторин а, оторый должен подтверждать равенство
потенциала ротора и орп са. Универсальных заземляющих стройств нет, для аждо о сл чая треб ется онретное решение, оторое не должно определяться ценой; одновременно должен быть выбран режим мониторин а. На одной из станово ежедневно очищали от
рязи одн из четырех проволочных щето , для то о чтобы арантировать потенциал на вал ниже 1 В. На др ой станов е постепенно перешли от ежедневной провер е полос заземления провер е через 6 мес, но при
этом обеспечили постоянный замер потенциала на вал
с передачей по азаний на п льт правления и д блированием это о замера с помощью р чных приборов.
Автор статьи, о да е о привле ают обследованию, все да привозит с собой заземляющие полосы.
Очень часто во время обследования он обнар живал
повышенный потенциал на вал , и эти временные стройства помо али снизить потенциал до 0,001–0,01 В,
прежде чем прист пали ли видации проблемы.
Размещение заземляющих стройств. В большинстве т рбо енераторов заземляющие стройства монтир ются на рыш е подшипни а т рбины, ближайше о
енератор . Назначение стройства – отвести заряд
статичес о о эле тричества с вала т рбины. Пос оль
вал т рбо енератора составлен из омпонентов, жест о
соединенных м фтами, может быть нес оль о заземляющих стройств вала т рбины – от опоры ре лятора до
м фты межд т рбиной и енератором. То же самое относится т рбо омпрессорным а ре атам с м фтами,
жест о при репленными валам. Заземляющее стройство должно быть расположено вблизи т рбины низ о о
давления в т рбо енераторе или вблизи т рбины в т рбо омпрессорах или т рбонасосах.
Размещение заземляюще о стройства на любом
машинном обор довании, в составе оторо о есть ред тор и/или шлицевая или з бчатая м фта, треб ет
чета эле тричес о о то а. Вот один из примеров. Паровая т рбина сл жила приводом трех отдельных омпрессоров. Вал межд т рбиной и первым омпрессором, а та же валы межд омпрессорами были сделаны со шлицами, для то о чтобы воспринимать расширение и сжатие омпонентов. Вал т рбины заземлялся
межд орп сом т рбины и м фтой. Каждый из трех
омпрессоров и т рбины имели порные подшипни и.
После останов и порный подшипни средне о омпрессора стал реться немно о сильнее, чем порные
подшипни и остальных машин. Во время рат о о останова порный подшипни средне о омпрессора осмотрели и обнар жили на е о под ш е «следы червя».
Компоненты это о омпрессора не были надлежащим
72
образом разма ничены после испытания ма нитно-порош овым методом, оторое проводилось в период
плановой останов и (на это не было времени). Поэтом предложили поставить заземление, для то о чтобы
до след ющей плановой останов и отводить цир лир ющие то и в обход порно о подшипни а. Предложенное заземляющее стройство б дет находиться на
среднем омпрессоре и соединять ротор (точ а межд
орп сом и м фтой на одном онце) и орп с омпрессора. С ществ ющее заземляющее стройство на т рбине б дет продолжать свою работ – онтролировать
статичес ое эле тричество в т рбине.
Та ое решение вы лядит раз мным, по а не читываются др ие фа торы. Очевиднее все о след ющий
вопрос: что произойдет при от азе с ществ юще о
заземления? Е о онт р может разом н ться, если
межд онта тными зажимами попадет рязь или масло. В этом сл чае разряд статичес о о эле тричества
пойдет не на орп с т рбины, а либо на ее порный
подшипни , либо через новое заземление, если сопротивление по этом п ти б дет меньше. Если рассматривать последний вариант, то возможно появление д и межд шлицами м фты межд т рбиной и
первым омпрессором и м фты межд первым и средним омпрессором. Д а в этих местах может привести появлению ра овин в металле и перенос частиц
металла, а далее – вибрации. Что асается ново о
заземления, то потенциал, наведенный ма нетизмом,
недостаточен для ис рения в шлицевых м фтах, но
эле тростатичес ий потенциал может о азаться вполне достаточным для это о.
Возможно ли это? Да, возможно, даже если вы лядит невозможным. Правильным решением в данном
сл чае было бы демонтировать средний омпрессор
и разма нитить, но это связано с потерей времени и
прод ции. Возможно, что дешевле б дет заменить
поврежденные шлицевые м фты. Все с азанное по азывает, нас оль о важно читывать возможные паразитные то и.
Похожая сит ация может возни н ть в а ре атах с
ред торами. Т рбина, вращающая енератор через
ред тор, ино да имеет точ заземления межд ред тором и енератором или даже на торцевом щите
енератора. В этом сл чае разряд статичес о о эле тричества из т рбины должен пройти через ред тор.
Если полосы заземления стоят на ред торе и е о з бчатые олеса стали непри одными из-за ра овин, то
для исправления сит ации н жно ввести полосы заземления в онта т с ротором т рбин.
Приборы для измерения потенциала по ход
работы. Приборы, становленные для постоянно о измерения, треб ют ре лярной провер и для подтверждения рез льтатов. Н жно определить базов ю линию, а
затем отслеживать ее изменения. Подтверждение рез льтатов означает провер работоспособности стройства
заземления и датчи а, онта тир юще о с валом.
Потенциал статичес их зарядов меняется с очень
высо ой частотой. Большинство р чных стандартных
приборов по азывают не м новенное значение, а средне вадратичное. Эти измерения не мо т заметить пи и
потенциала. Потенциалы, инд цированные эле трома нитным полем, та же меняются с очень высо ой частотой. Для измерения м новенных значений можно
ре омендовать высо ос оростные осциллос опы.
Перевел М. Фаль ович
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МАКСИМАЛЬНОЕ СНИЖЕНИЕ
ЭНЕРГОЗАТРАТ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
НАСОСНЫХ СИСТЕМ
А.Р. Бадрис, онс льтант, Дженива, шт. Нью-Йор
Предла аемый автором поход позволяет сэ ономить 2 млн долл. в од за счет снижения расхода
энер ии на насосн ю систем
В статье подробно описаны проверенные на пра ти е метод и соображения, дающие вн шительн ю
э ономию энер озатрат при э спл атации насосных
систем. Этот подход был применен на р пном инд стриальном предприятии. В рез льтате а дита 110
р пных насосов за дв хлетний период э спл атации
была выявлена еже одная э ономия энер озатрат в
размере более 2 млн долл., что составляет 31 % от
исходных прое тных энер озатрат.
Идентифи ация э ономии энер озатрат. В словиях стремительно о роста цен на энер ию инд стриальные предприятия мира стремятся со ращению э спл атационных затрат п тем снижения энероем ости обор дования. Одной из областей потенциальной э ономии энер ии являются инд стриальные насосы и их системы. На долю насосных систем
приходится о оло 20 % мирово о потребления эле троэнер ии и 25–50 % энер озатрат в не оторых процессах на р пных промышленных предприятиях. Кроме то о, мно ие насосные а ре аты э спл атир ются
не с оптимальным КПД. И эта область является объе том приложения предла аемых автором мер, направленных на ощ тим ю э ономию энер ии.
Кр пное промышленное предприятие на северовосто е США инициировало проведение энер етичесо о а дита в масштабе все о завода для апитализации на этом потенциале. Компания была отова
проведению э сперимента, потом что ранее проведенный общезаводс ой а дит вс рыл серьезные энеретичес ие потери в системах насосов и вспомо ательных стройств. На заводе насчитывается более
6000 насосов, (в лючая насосные системы стройств
ондиционирования возд ха, водоснабжения, енерирования эле троэнер ии), среди оторых 110 насосов со средней приводной мощностью 282 Вт. В рез льтате а дита была выявлена возможность сэ ономить более 2 млн долл/ од, что на 31 % снижает общие энер озатраты, причем на не оторых менее эффе тивных системах э ономия дости ает 60 %. Ниже
описаны основные особенности это о очень спешно о энер етичес о о а дита.
Про рамма а дита. Эта амбициозная про рамма энер осбережения на насосных системах была рассчитана на два ода. В значительной степени она была
спешной бла одаря том , что оценивали не толь о
те щее состояние насосов, но и состояние всей системы, ее омпонентов, в лючая разные варианты
приводных механизмов, в том числе приводы с ре лир емой частотой вращения (variable speed drive –
VSD). Основные элементы про раммы за лючались в
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
определении целей прое та/объема работ, в сборе
данных, в проведении испытаний/измерений непосредственно на объе тах, анализе рез льтатов, выдаче о ончательных ре омендаций, внедрении этих реомендаций и о ончательной повер е дости н тых
рез льтатов. Неожиданным рез льтатом исследования явилась тр дность э ономичес о о обоснования
модернизации приводов с ре лир емой частотой
вращения, высо оэффе тивных дви ателей и насосов
после первоначальной станов и насосов и системы.
Эти переналад и были э ономичес и оправданы, о да системы же были смонтированы и находились в
э спл атации. В этом сл чае приходится оправдывать
толь о дополнительные затраты.
Эффе тивность всей системы. Правильно с онстр ированная насосная система является самым
важным единичным элементом минимизации энер озатрат и затрат в расчете на весь сро сл жбы системы (LCC). Гарантийная или прое тная мощность насоса является лишь одним из мно их омпонентов КПД
насоса, причем, а правило, не самым важным. Значительная часть э ономии энер ии, дости н той в
рез льтате небольшо о л чшения (и повышения напора) после ремонта насоса, часто теряется на ре лир ющем лапане, если для системы не треб ется
более высо ий напор.
Есть и др ие, часто более значительные источни и э ономии энер ии, оторые мо т быть реализованы, если рассмотреть всю насосн ю систем в
омпле се, в лючая тр бопроводн ю обвяз , армат р и лапаны перед насосом и после не о, а та же
дви атели и приводные механизмы. С ществ ет множество различных типов насосов, эле тродви ателей
и приводных механизмов, оторые мо т быть размещены и э спл атироваться параллельно или последовательно. Насосные системы мо т быть со статичес им напором (под давлением) или цир лир ющим (толь о фри ционными системами). Параллельные насосы мо т э спл атироваться в различных омбинациях и с разной производительностью.
Режим э спл атации насосов может о азывать ощ тимое влияние на общие энер озатраты. В режим
э спл атации входит выбор насоса для параллельно о в лючения (предпола ается выбор самых энеросбере ающих насосов) и э спл атация насосов с
самыми л чшими энер осбере ающими хара теристи ами.
Энер етичес ая эффе тивность насоса определяется а потребляемая входная мощность, необходимая для подачи заданно о пото а за единиц време-
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
74
373 Вт
745 Вт
Годовые энер озатраты,
тыс. долл.
ни ( аллон в мин т на один иловатт). Чем выше расход про ачиваемой среды на единиц входной мощности приводно о механизма, тем л чше энер осбере ающие хара теристи и системы. Это означает, что
при данной производительности системы, чем ниже
напор насоса и/или чем выше эффе тивность насоса
и/или приводно о механизма, тем выше энер етичесая эффе тивность в данном он ретном сл чае применения. Система может заставить насос работать в
режиме, дале ом от эффе тивно о использования
энер ии, особенно, если станавливают насосы чрезмерной мощности. В отличие от приводов с ре лир емой с оростью вращения ре лирование системы
может дости аться п тем сильно о перепада давления на ре лир ющем лапане (с р пными энер етичес ими потерями).
Теперь рассмотрим цепоч элементов, вовлеченных в общий пото энер опотребления в насосной
системе. Каждый элемент и/или взаимодействие межд ними таят в себе не ю частиц неэффе тивности.
Цель должна за лючаться в ма симально возможном
повышении общей эффе тивности, оторая является
произведением эффе тивности аждо о энер опередающе о или энер опотребляюще о стройства. Обратите внимание на то, что насос является лишь одним из этих элементов:
• фидеры энер осистемы обще о пользования (высо ие напряжения и оэффициенты мощности
снижают эти потери);
• трансформатор;
• вы лючатель/стартер дви ателя;
• привод с ре лир емой с оростью вращения
может л чшить оэффициент мощности дви ателя;
• дви атели (имеются дви атели с разными номинальными мощностями);
• м фты сцепления;
• насосы;
• идросистемы (в лючающие ре лир ющие лапаны и тр бопроводн ю обвяз , оторые об словливают потери на трение);
• онечная цель (повышение производительности
при заданном величении идростатичес о о напора).
Потенциал э ономии на энер озатратах. Большинство ор анизаций, занимающихся ремонтом и
техничес им обсл живанием, вын ждены работать с
минимальной численностью обсл живающе о персонала. Эффе тивным способом повышения э ономии
энер ии при этих о раниченных рес рсах является
применение старо о правила 80:20. Это означает, что
80 % потенциальной э ономии энер ии на аждом
насосе мо т быть дости н ты на 20 % насосных систем. Хорошим способом идентифи ации 20 % насосов/насосных систем, таящих самый большой потенциал, является составление таблицы, в лючающей все
насосы мощностью 19 Вт и выше на предприятии с
азанием времени (в процентах) работы аждо о
насоса. Затем по рис. 1 определить приблизительные одовые энер озатраты для аждо о насоса.
Например, одовые энер озатраты насоса мощностью 186 Вт и находящихся в э спл атации 70 % времени, составляют 60 тыс. долл. Опыт на р пном старом промышленном предприятии на северо-восто е
страны по азывает, что э ономия энер ии может дости ать 60 % (и выше) от те щих затрат со средней
186 Вт
559 Вт
74 Вт
37 Вт
18 Вт
Время э спл атации, %
Рис. 1. Графи для определения приблизительных одовых энерозатрат на аждый насос (исходя из стоимости 0,5 долл/ Вт · ч)
э ономией те щих затрат на 30 %. В энер озатраты
н жно в лючать поправ и на фа тичес ю стоимость
энер ии, потом что рис. 1 основан на стоимости энерии 0,5 долл/ Вт⋅ч. И, на онец, насосы должны быть
размещены в таблице в бывающем поряд е с четом одовых энер озатрат. Верхние 20 % насосов в
этом перечне мо т представлять приблизительно
80 % обще о потенциала снижения энер озатрат на
насосы. Это насосы, оторые должны быть подвер н ты дополнительном анализ возможности э ономии энер ии.
Обычно треб ются э спл атационные испытания
для определения истинных энер озатрат насоса и
фа тичес о о потенциала э ономии энер ии для различных вариантов. Перед проведением подобных испытаний необходимо пол чить ответы на ряд вопросов, оторые помо т точнить перечень насосов и
потенциальн ю э ономию на энер озатратах в процентах те щим затратам.
• Имеет ли насос в настоящее время привод с релир емой частотой вращения VSD? Если насос же
снабжен VSD, то потенциал э ономии энер ии, а
правило, невели .
• Построена ли э спл атационная ривая лавным
образом с силием статичес о о напора с небольшими потерями напора на трение? В та ой системе тр дно оправдать затраты на VSD, пос оль снижение
с орости о раничено.
• Уменьшилось ли, потребление энер ии системой
со времени первоначальной станов и насоса? Если
ответ положительный, то это, возможно, рез льтаты
чрезмерно о дросселирования ре лир юще о лапана, и, следовательно, потеря энер ии.
• Отре лирован ли ре лир ющий лапан насоса
в положении «от рыто» менее чем на 80 %? Это значит, что энер ию можно сберечь п тем балансиров и
рабоче о олеса насоса.
• Э спл атир ются ли мно очисленные насосы параллельно? Параллельные насосы часто э спл атир ются дале о не в оптимальных режимах и омбинациях, и правильный подбор насосов может сэ ономить энер озатраты.
• Ре лир ются ли специальные высо ооборотные
насосы с помощью ре лир ющих лапанов? Расход
потребляемой энер ии и напор насоса быстро нарастают, если производительность высо ооборотных
насосов снижается. Это приводит дальнейшим потерям энер ии, если эти насосы дросселир ют на
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Расход
Средний расход
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Календарный месяц
Время с то
Рис. 3. Пример одовых олебаний
меньшие мощности. Для этих насосов часто бывает
вы однее байпасное ре лирование.
• Упала ли производительность насоса или давно
был произведен последний осмотр? Если производительность снижена из-за появления вн тренних идравличес их зазоров, оторые мо т величить расход энер ии при определенной нетто-производительности, то переналад а этих зазоров может снизить
расход энер ии.
• Снабжен ли насос «энер оэ ономичным» или «премиально-э ономичным» дви ателем? Обычно бывает
тр дно оправдать затраты на эти высо оэффе тивные
дви атели, работающие на более высо их оборотах,
чем дви атели со стандартной эффе тивностью. Повышенная частота вращения величивает напор насоса, что предпола ает обратное дросселирование релир юще о лапана при одной и той же производительности. Это меньшает эффе т энер осбережения.
• Находятся ли дви атели с низ им КПД (особенно
ниже 60–70 %) и/или слиш ом мощные дви атели в
э спл атации? Конденсаторы ре лирования оэффициента мощности мо т повысить оэффициент мощности до 95 %, что позволит снизить расход инд тивно о то а через абели и стартеры моторов.
Эффе тивность системы. Эффе тивность насосной системы с ладывается из статичес о о напора,
а основной цели, и трения в тр бах, а потери эффе тивности.
Например, система со статичес им напором 60 м
и потерями напора из-за трения в тр бопроводной
обвяз е при подаче на высот 60 м б дет иметь тольо 50%-н ю эффе тивность, несмотря на то, что небольшие изменения в тр бопроводной обвяз е в с ществ ющей системе мо т быть э ономичес и оправданы (за ис лючением возможной замены ре лир ющих лапанов), на эффе тивность системы след ет обращать большое внимание еще на стадии ее
исходно о прое тирования.
Изменения треб емой производительности.
Для вычисления потенциальной э ономии энер ии и
обеспечения треб емой производительности необходимо точное определение расхода, оторый может
олебаться на почасовой, с точной, еженедельной и
месячной основе (рис. 2 и 3). Для правильной оцен и
потенциально о энер осбережения насосной системы необходимо оценить б д щей расход.
Затем можно определить средний, минимальный
и ма симальный расход. Средний расход может быть
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Напор, ф т (1 ф т = 0,305 м)
Рис. 2. Пример с точных от лонений в расходе сырья
Кривая напора насоса
Номинальная
мощность
Кривая напора
системы
Пересечение
ривых насоса и
системы
(рабочая точ а)
Расход, алл/мин
Рис. 4. Влияние системы на э спл атационные хара теристи и насоса
использован для определения те щих энер озатрат
и потенциальной э ономии энер ии, а описано
выше. Минимальный и ма симальный расходы использ ются для определения размера насоса, диаметра рабоче о олеса и потенциально для VSD.
Влияние системы на э спл атационные хара теристи и насоса. Точ а, в оторой насос работает
в соответствии с е о мощностными хара теристи ами, зависит от пресечения ривой напора насоса и
ривой системы (рис. 4). Поэтом при планировании
энер осбережения, система должна быть спрое тирована или насосы подобраны та им образом, чтобы
насосы работали в режиме, близ ом оптимальном . Избе айте потерь энер ии из-за выбора насоса
чрезмерной мощности.
Одна из самых серьезных потерь связана с традиционной пра ти ой использования слиш ом р пных
насосов из-за выбора словий с чрезмерно « онсервативными» (с ромными) целями а по мощности,
та и по напор насоса. Эта пра ти а может привести
странной сит ации, в оторой большое внимание
деляется небольшом (0,5–1 %) выи рыш в эффе тивности насоса, и норир я потенциальн ю э ономию
энер ии в размере 15 % при правильном выборе треб емых рабочих словий.
Не оторый доп с все да должен быть в лючен
лавным образом для омпенсации вн тренних зазоров, оторые снижают фа тичес ю мощность. Традиционно прое тировщи и системы делают пор на
мерах, обеспечивающих безопасность, действ я по
принцип «безопасность, во что бы то ни стало», причем не оторые из этих мер определенно можно было
бы ис лючить.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Напор
Напор – мощность с частотой
вращения при полной на р з е, N2
Напор – мощность с
частотой вращения при
полной на р з е, N3
Напор – мощность с частотой вращения
при полной на р з е, N1
Кривая система –
напор
(точ и пересечения
Н1, Н2, Н3)
Потери
на трение
Кривая
система – напор
(Н1, Н2, Н3)
Напор
Напор – мощность с частотой вращения
при полной на р з е, N1
Потери
на
трение
Статичесое
давление
или напор
Мощность
Статичесое
давление
или напор
Мощность
Рис. 5. Влияние переменной частоты вращения на э спл тационные хара теристи и насоса
Рис. 6. Влияние дросселирования лапана на э спл атационные хара теристи и насоса
Центральный насос, работающий в данной системе, развивает мощность, соответств ющ ю точ е пересечения е о ривой зависимости «напор – мощность» с ривой «система – напор», о да фа тичесая производительность насоса (NPSH) превышает
треб ем ю мощность (см. рис. 4). Для изменения рабочей точ и треб ется изменение либо ривой «напор – мощность», либо ривой «система – напор»,
либо той и др ой. Первый вариант может быть выполнен п тем изменения с орости работы насоса (или
диаметра рабоче о олеса, рис. 5), то да а для второ о варианта треб ется изменение потерь на трение посредством дросселирования лапана на стороне на нетания насоса (рис. 6).
В словиях применения насоса мо т потребоваться нес оль о рабочих точе , из оторых самый большой расход и/или напор б д т соответствовать расчетной производительности насоса. Пользователь
насоса должен стро о читывать продолжительность
работы е о на аждой индивид альной рабочей точ е
для правильно о выбора числа насосов в системе и
онтроля производительности.
Далее автор предла ает нес оль о методов онтроля насосных систем, аждый из оторых влияет на
сро сл жбы насосов и энер озатраты, подробно описывает преим щества и недостат и приводов с ре лир емой частотой вращения, позволяющих снижать
расход энер ии.
В за лючительном разделе статьи автор дает реомендации по изменению э спл атационных хара теристи насосов на действ ющих станов ах с целью снижения энер озатрат. В том сл чае, если на
с ществ ющей станов е применяются насосы с избыточной мощностью, с перерасходом энер ии, автор предла ает построить истинн ю рив ю зависимости «система – напор» по рез льтатам испытаний
насоса, находяще ося в э спл атации. На сновании
этой ривой автор предла ает четыре возможных варианта.
1. С ществ ющее рабочее олесо может быть
меньшено для довлетворения словий, треб емых
для данной станов и.
2. Замена рабоче о олеса на олесо меньше о
диаметра может быть за азана через производителя
насосов, а исходное рабочее олеса может хранить-
ся для использования в б д щем, если потери на трение со временем дости н т предельных значений или
если о да-ниб дь потреб ются большие мощности.
3. Если для одно о и то о же насоса имеются рабочие олеса дв х разных онстр ций, одно из оторых меньше о диаметра, что ино да бывает, то производителя насосов след ет за азать олесо меньше о диаметра. Та ое рабочее олесо обеспечивает
сам ю высо ю эффе тивность при более низ ой
мощности, чем рабочее олесо с нормальным диаметром, в зависимости от исходной избыточной мощности. Опять-та и, исходное рабочее олесо след ет
сохранить для возможно о использования в б д щем.
4. Заменить ре лир ющий лапан на VFD.
В дополнение насосам больших размеров с чрезмерно высо ой мощностью в разных отраслях промышленности с мно очисленными техноло ичес ими
процессами один и то же насос может использоваться при разных онфи рациях ривой «напор – мощность». Для идеально о довлетворения этих требований автор ре оменд ет иметь насос с ре лир емой частотой вращения и с ре лир емыми лопастями в рабочем олесе. Но пос оль большинство приводов, применяемых в обрабатывающих отраслях
промышленности, э спл атир ются с постоянной частотой вращения, а ре лир емые лопасти невозможно произвести по э ономичес и оправданным затратам, то желаемые переменные э спл атационные хара теристи и мо т быть дости н ты механичес ими
средствами или ре лированием частоты вращения.
Для обеспечения иб ости ценой минимальных
затрат э спл атационные хара теристи и насоса мот быть изменены без изменения ож ха насоса. Это
можно сделать, изменив онстр цию рабоче о олеса, модифицир я е о диаметр, изменив частот вращения, модифицир я онцы лопастей рабоче о олеса, наполнив спиральный ож х ( лит ) центробежно о насоса водой или становив ре лир емое сопло на подаче насоса.
76
Перевел Г. Лип ин
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПТИМИЗАЦИЯ
СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА
В ПЕЧАХ С ОГНЕВЫМ
НАГРЕВОМ
С. Патель, Petro-Canada, Кал ари, пров. Альберта, Канада
Методи а, применяемая на станов ах для снижения расхода топлива и вредных выбросов в
атмосфер
Эффе тивность с орания топлива в печах с о невым на ревом значительно снижается, если подача возд ха с щественно выше или ниже теоретичес и обоснованных потребностей. В промышленности, перерабатывающей леводородное сырье, а правило, обращают мало внимания обеспечению избыточно о содержания О 2 в печах с о невым на ревом из-за плохо о понимания с щности этой идеи по сравнению с др ими онцепциями, направленными на повышение эффе тивности.
Добиваясь избыт а О2, одна омпания смо ла
значительно снизить расход топлива и связанные с
этим выбросы парни овых азов (greenhouse gas –
GHG) на одной из принадлежащих ей станово по
производств водорода. Толь о на этой станов е
омпания сэ ономила 3,3 млн м3 нефтяно о топливно о аза в од, что в денежном выражении составляет 460 тыс. долл. при цене на природный аз
6 долл/ГДж. А выбросы СО2 со ратились на 8176
т/ од. Воод шевленная спехом омпания с орила свою про рамм «беззатратной э ономии энерии» в рам ах все о завода и без а их бы то ни
было инвестиций смо ла добиться наличия избы-
точно о О2 на всех остальных печах с о невым наревом. Кривые расхода топлива и выбросов GHG
рез о пошли вниз.
Данная статья посвящена описанию прощенноо способа достижения от орре тированно о избыта О2 в печах с о невым на ревом.
ИССЛЕДОВАНИЯ
НА КОНКРЕТНОМ ПРИМЕРЕ
На рис н е по азана прощенная схема печи реформин а, находившейся в э спл атации более 15
лет. Печь реформин а рассчитана на выработ 2,4
млн м3/с т водорода из природно о аза. Газ, отходящий с станов и орот оци ловой адсорбции
(КЦА) сжи ают а основное топливо, а нефтезаводс ой топливный аз – а вторичное топливо. Прое тная теплопроизводительность печи реформин а
составляет 945 тыс. Дж/ч. Расчетный тепловой КПД
печи реформин а до оптимизации составлял
89,9 % при 3,8%-ном избыточном содержании О2 в
дымовом азе. Цель послед ющей ст пенчатой оптимизации за лючалась в снижении избыт а О2 до
1,2 %. После оптимизации КПД печи реформин а
повысился до 90,8 %.
До оптимизации была проверена ф н циональная исправность та их наиболее важных
Топливный аз
приборов, а топливные расходомеры и расходомеры возд ха, подаваемо о на орение,
Газ с станов и КЦА Возд х, подаваемый
на орение
термоинди атор на выходе змееви а (coil outlet
temperature – СОТ), тя омер, анализатор О2 в
дымовых азах и анализатор СО. Перед п сом оператор на центральном п льте правления бедился в том, что все предельные
Печь
значения параметров выдерживаются, ос щереформин а
ствил онтроль всех приборов и заре истрировал рез льтаты. Оператор непосредственно на объе те должен подтвердить, что:
PV 03
• все орел и в бло е от рыты;
Вентилятор
форсированной
• возд шные ре истры от рыты широ о
тя и
Водяной пар
или одина ово для аждой орел и (все
приборы, ре истрир ющие подач возд ха на неэ спл атир емые орел и,
FV 24
изолированы);
Вентилятор ис сственной
прин дительной тя и
• форма пламени довлетворительна.
Печь реформин а рассчитана на пол чение 24 млн м3/с т водорода из
Оператор на лавной панели правления
природно о аза
начинает оптимизировать содержание избы-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
точно о О2, сле а за рывая жалюзи вентилятора иссственной прин дительной тя и (FV-24). В рез льтате это о тя а величилась до -3,4 мм вод. ст. с
заданно о значения (-2,5 мм вод. ст.), бла одаря
снижению оличества возд ха, пост пающе о в дымовой аз, и снижению потерь на трение в пото е
через печь реформин а. Перед внесением еще одно о изменения оператор беждается в возвращении тя и вытяжно о стройства на заданный ровень
(-2,5 мм вод. ст.). Датчи давления (РТ-03) ас адно соединен с шибером вентилятора форсированной тя и (PV-03), поэтом PV-03 ре лир ет тя автоматичес и.
(Примечание: если та о о ас ада нет, то оператор вр чн ю доводит тя до заданно о значения
п тем ре лирования шибера вентилятора форсированной тя и.)
Оператор на центральной панели правления
продолжает сле а за рывать жалюзи вентилятора
прин дительной тя и, держивая заданное значение тя и п тем ре лирования шибера вентилятора форсированной тя и. Оператор внимательно
следит за содержанием избыточно о О 2 и СО в
дымовом азе после аждой настрой и жалюзей
вентилятора прин дительной тя и. Пост пая та ,
оператор добивается то о, чтобы в рез льтате релирования жалюзей вентилятора прин дительной
тя и или шибера вентилятора форсированной тя и
содержание СО в о невом оробе превысило 50
млн-1 (для безопасной и эффе тивной э спл атации станов и оператор не должен доп с ать ровня СО, превышающе о 50 млн -1). Это означает, что
оператор же больше не может за рывать жалюзи
вентилятора прин дительной тя и, потом что дости н то минимальное пра тичес ое содержание
избыточно о О2 для печи при данных словиях орения и данном составе топлива. В этот момент в
о невой ороб е недостаточно возд ха для сжи ания дополнительно о оличества топлива, пост пающе о на орел и. Любое величение подачи
топлива приведет
величению содержания СО и
вызовет «захлебывание» о невой ороб и (топ и)
топливом.
Ко да оператор на центральной панели правления начал этот э сперимент, по азания на приборах А1а и А1в (содержание избыточно о О2 и СО)
были 3,8 % и 24 млн-1, соответственно. Во время
э сперимента оператор постепенно за рывал FV-24
с 57 % до 52 %, сохраняя тя и др ие параметры
на заданном ровне. В рез льтате ем далось снизить содержание избыточно о ислорода с 3,8 % до
0,8 %. При 0,8 % избыточно о О2 прибор А1в по азывал 38 млн-1 СО, что было вполне приемлемо, но
о да оператор пытался еще больше за рыть жалюзи вентилятора прин дительной тя и (FV-24) с 52 %
до 51 %, о невая ороб а начала «захлебываться»,
и прибор А1в отметил величение содержания СО в
дымовом азе до 87 млн -1. Оператор пре ратил э сперимент и верн л жалюзи вентилятора прин дительной тя и в положение 52 %.
При 0,8%-ном содержании избыточно о О2 тя а,
содержание СО и др ие параметры абсолютно нормальны. Одна о заданное значение содеражния избыточно о О2 для безопасной работы должно быть
78
на 0,5–1 % выше минимально о ранее определенно о пра тичес о о ровня (0,5 % для сбалансированной тя и и 1 % для естественной тя и).
Более высо ое заданное содержание избыточно о О2 позволяет работать при изменении состава
топлива, с оростей орения и о р жающих словий.
Поэтом оператор ре лир ет подач возд ха, сле а
от рывая FV-24, для становления ровня избыточно о О2 на отмет е 1,2 % и стабилизир ет работ
станов и.
ПРИМЕЧАНИЕ
1. Если нет анализатора СО, то очень важно, чтобы оператор тщательно ре лировал температ р
на выходе. Снижение СОТ наблюдается, о да печь
дости ает состояния захлебывания.
2. Для печи с естественной тя ой вместо жалюзно о вентилятора прин дительной тя и и вытяжноо вентилятора форсированной тя и применяются
ре истры для подачи возд ха на орел и и дымовые шиберы для ре лирования пото а возд ха и
тя и.
РЕЗЮМЕ
• Оператор часто ре лир ет шибер дымовой тр бы или вентилятора форсированной тя и для величения или меньшения пото а возд ха, что создает словия для от лонения тя и печи от заданно о
значения. Это неприемлемо. Шиберы дымовой тр бы и вентиляторов форсированной тя и должны использоваться толь о для ре лирования тя и в печи,
а не для ре лирования пото а возд ха.
• Количество избыточно о возд ха, применяемое в печи, зависит от нес оль их фа торов. Тип
орел и, онфи рация печи, состав топлива, с орость подачи сырья и о р жающие словия, – все
это влияет на треб емое оличество избыточно о
возд ха или О2. Например, орел а, на отор ю
подается предварительно под отовленная топливная смесь, н ждается в намно о меньшем избыт е
возд ха, чем орел а, работающая на неочищенном азе. Операторы, не понимая это о, мо т пытаться э спл атировать печь с избыточной подачей возд ха, что обходится промышленности в
миллионы долларов в од. Очень важно объяснить
это обсл живающем персонал еще до внедрения этой или ей подобных энер осбере ающих
схем. Каждый должен сознавать, что снижение расхода энер ии – это не толь о э ономия средств, но
и в широ ом смысле повышение эффе тивности
энер опотребления и снижение выбросов СО 2. Помните, что правление энер осбережением – это
не толь о техноло ичес ая проблема, но и психоло ичес ая, во мно ом определяемая человечесим фа тором.
Перевел Г. Лип ин
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПОЛУЧЕНИЕ МАЛОСЕРНИСТЫХ
ТОПЛИВ ИЗ ТЯЖЕЛОГО СЫРЬЯ
НА УСТАНОВКЕ ГИДРОКРЕКИНГА
ОСТАТОЧНОГО СЫРЬЯ
С. П те , PKN Orlen SA, Плоц , Польша и А. Гра нани, Axens, Рюэй – Мальмезон, Франция
В Европе расширяется объем переработ и нефти
мар и «юралс» из России бла одаря ее дост пности и
привле ательности по цене (по сравнению с североморс ой нефтью).
Ва мный остато ( дрон) из этой нефти содержит мно о етероатомов (серы и азота) и тр дно поддающиеся переработ е асфальтены. Поэтом это сырье считается тр дным для переработ и на станов ах
идро ре ин а остаточно о сырья.
НПЗ омпании PKN Orlen – это старый завод, перерабатывающий нефть «юралс» в автомобильные топлива. Возни ла необходимость повышения иб ости переработ и этой нефти, одновременно по рывая сезонный
раст щий спрос на малосернистое отельное топливо
(менее 1 % серы) и величивая производство дистиллятных топлив. Новая станов а идроочист и дизтоплива была инте рирована с с ществ ющей станов ой
идроочист и остаточно о сырья для обла ораживания
азойля до сверхмалосернисто о дизтоплива.
ИСТОРИЯ НПЗ
КОМПАНИИ PKN ORLEN В . ПЛОЦК
Польс ая омпания PKN Orlen – р пнейшая в Центральной Европе нефтеперерабатывающая омпания с
НПЗ мощностью 21,7 млн т/ од. Ее инте рированный
нефтеперерабатывающий и нефтехимичес ий омпле с
в . Плоц , Польша, является одним из самых про рессивных и эффе тивных производственных омпле сов
в Европе.
Завод был введен в э спл атацию в 1964 . В 1968 .
мощности были расширены для производства топлив,
минеральных базовых масел и асфальта из нефти, а та же для пол чения пол прод тов, моющих веществ и пласти ов п тем переработ и нефтезаводс о о аза, бензина и др их леводородов (табл. 1). В 1970 . на этом
НПЗ начали вырабатывать нефтехимичес ю прод цию.
В 1996 . была приобретена лицензия на станов
идро ре ин а остаточно о сырья. Цель соор жения новой станов и за лючалась в довлетворении требований новых стандартов на выбросы SO2 с дымовыми азами эле тростанции мощностью 250 МВт, работающей на отельном топливе. Эта эле тростанция снабжает эле троэнер ией и водяным паром НПЗ и . Плоц
в зимний период. Следовательно, потребление отельно о топлива на эле тростанции носит сезонный хара тер.
Установ а идро ре ин а на НПЗ PKN Orlen – однопоточная, дв хст пенчатая. Степени онверсии находятся в пределах 52–66 % (по объем ) для довлетворе-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Массовое соотношение межд
тяжелым отельным топливом и
сырьем, %
Европейс ая нефтеперерабатывающая омпания внедрила нов ю техноло ию онверсии тяжело о ва мно о остаточно о сырья в высо о ачественные дистиллятные топлива
Годы
Рис. 1. Влияние ввода в э спл атацию станов и идро ре ина остаточно о сырья на НПЗ в . Плоц в 1999 . на выход
тяжело о отельно о топлива
ния сезонно о спроса на отельное топливо, причем
массовая доля серы в топливе поддерживается на ровне ниже 1 %. В периоды низ о о спроса на отельное
топливо НПЗ работает в режиме более л бо ой онверсии с целью величения производства высо о ачественных дизельных топлив для автотранспортных
средств в летний сезон.
Базовый прое т новой станов и был разработан в
июне 1996 ., а рабочий прое т был отов в июле
1998 . Новая станов а идро ре ин а была введена в
э спл атацию в сентябре 1999 . и выведена на прое тн ю мощность (34 тыс. брл/с т).
В январе и марте были проведены опытные пробеи с л биной онверсии 52 % и 66 % (по объем ), соответственно. На рис. 1 по азано влияние станов и
идро ре ин а на общее производство отельных топлив. Со времени п с а НПЗ с щественно снижалось
одовое производство тяжелых печных топлив.
Ввод станов и в э спл атацию и совершенствование онстр ции. С само о начала п с а станов а идро ре ин а остаточно о сырья перерабатывала ва мные остат и с прое тной производительностью, а рез льтаты э спл атации станов и по азывают, что ровень идрообессеривания превосходил
прое тные значения. Др ие техноло ичес ие по азатели процесса – идродеазотирование, о с емость по
Конродсон и идродеметаллизация – были выше прое тных ровней. Одна о озабоченность вызывало частое засорение вн тренних стройств фра ционир ющей
олонны станов и ва мной пере он и и теплообменни ов в нижней части олонны.
Ниже описаны оренные причины засорения и способы их странения.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 1. Производительность НПЗ PKN Orlen по пото ам прод тов, тыс. т/ од
Техноло ичес ие станов и
2000 .
Атмосфернаяива мнаяпере он а
Установ иреформин апол ре енера
тивно отипа
Установ иреформин аостаточно о
сырья
Установ и идроочист иреа тивно о
топлива
Установ а идроочист и азойля
Установ аККФ
Установ аал илирования
Установ а идро ре ин а
Установ аизомеризацииC5-C6
Установ а идро ре ин ава мных
остат ов
Сжиженныйнефтяной аз
13500
1230
2001–2002 . 2003–2004 .
13500
1260
13500
1260
1600
1606
1606
160
160
160
4260
2300
150
2600
600
1800
4260
2300
150
2600
600
1800
4260
2300
150
3400
600
1800
260
508
508
Остаточные фра ции нефти «юралс» – тр дное
сырье для станов и идро ре ин а. Из-за нестабильности остаточно о сырья в процессах идрирования асфальтены выпадают в осадо . Это происходит,
о да непрореа ировавшие асфальтены же не держиваются в растворе или пептизир ются. Пептизированные асфальтены а ломерир ют и образ ют осадо ,
оторый оседает на поверхностях вн тренних стройств
фра ционир ющих олонн послед ющих техноло ичесих процессов. По сравнению с сырьем, перерабатываемом на др их станов ах идро ре ин а остаточно о сырья, нефть «юралс» обладает самой низ ой степенью онверсии, совместимой с пол чением стабильно о отельно о топлива.
Нерастворимые в тол оле (toluene insolubles-TI) являются по азателями содержания в сырье самых тр дно
поддающихся онверсии асфальтенов. В та ом сырье
массовая доля TI находится в пределах 0,2–0,5 %. Операторы др их станово идро ре ин а остаточно о сырья считают, что 0,05 % TI – слиш ом большая величина.
Мно ие виды остаточно о сырья идро ре ин а пра тичес и не содержат TI. В настоящее время сырье с массовой долей TI в пределах 0,03–0,05 % является типичным,
бла одаря л чшению системы обессоливания нефти.
Катализаторная мелочь свеже о атализатора
и пыль. Анализ отложений, отобранных из холодильни ов для ва мных остат ов, по азывает различное
содержание атализаторной мелочи. Образование атализаторной мелочи является следствием ненормальной работы пневматичес ой транспортной системы атализатора. В 2000 . система была модифицирована
поставщи ом, и это позволило плавнее и спо ойнее
транспортировать атализатор в барабаны для хранения. Теперь отс тств ют призна и разр шения атализатора в пневматичес ой транспортной системе.
Констр ция теплообменни а в нижней части
ва
мной олонны. Подрядчи изменил исходн ю
онстр цию теплообменни а, направив непрореа ировавший ва мный остато в ож х теплообменни ов
(E-317 и E-318). Это было основано на опыте подрядчи а, связанном с европейс ой станов ой висбре ина. Пересмотренная онстр ция была дешевле, чем в
первоначальном варианте, предложенном лицензиаром. Одна о из-за онстр ции холодильни а для остаточно о сырья межтр бная зона теплообменни а быстро засорялась перерабатываемым сырьем.
В рез льтате л бо о о исследования было становлено, что засорение теплообменни а было вызвано
охлаждением пото а ва мно о остат а с высо ой он-
80
Таблица 2. Модифи ация техноло ии и техноло ичес о о обор дования с целью л чшения э спл атационных хара теристи вамной фра ционир ющей олонны
Март2000 .
Заменанасад ии совершенствованиеприбороввнижней
части олонны.
Май2000 .
Модифи ацияпереточнойтарел и,совершенствование
насад и, л чшениеприборно ооснащениявнижнейчасти
олонныи станов ановыхп ч овтр бдляхолодильни ов
(E-317)сбольшимша омрезьбы.
О тябрь2000 . Удалениенасад и, становлениедополнительнойсистемы,
модифи ациявп с но о стройствадлясырьяи станов а
паро енератора« отельно отипа»(E-323).
Апрель2001 . Новая онстр цияпереточнойтарел и,введение
дополнительно о оличестванасад инадзонойраспыления
и станов аядерныхдете торов.
О тябрь2001 . Установ аболее р пныхбарабанныхфильтров
(работающихпопеременно)настороневсасываниянасосов
внижнейчастифра ционир ющей олонны.
О тябрь2004 . Установ алинииотводапереточнойжид ости,подаваемой
на станов ККФсподдержаниемпостояннойс орости
отвода.
центрацией нестабильных асфальтенов в режиме ритичес их температ р. Очист а этих п ч ов тр б была
очень тр доем ой.
Было предложено добавить новый теплообменни (E323) на линии перед E-317. В новом теплообменни е
ва мный остато находится в тр бном пространстве.
В пото , роме то о, добавляют небольшое оличество
реци лово о азойля ККФ для повышения стабильности
асфальтенов во время охлаждения в диапазоне ритичес их температ р. Бла одаря этим модифи ациям на
НПЗ PKN Orlen рез о снизились затраты на техничес ое
обсл живание теплообменной температ ры.
Констр ция ва
мной фра ционир ющей олонны. Констр ция ва мной олонны была основным источни ом о сообразования и отложений, оторые сильно засоряли вн тренние стройства олонны
и холодильни ов в нижней ее части. В табл. 2 перечислены модифи ации, внесенные в техноло ичес ое обор дование в разные оды с целью л чшения э спл атационных хара теристи ва мной фра ционир ющей
олонны. В настоящее время рабочий ци л фра ционир ющей олонны величен на 50 %.
Недавно проведенный анализ по азал снижение с орости перето а, несмотря на значительное величение
с оростей подачи промывочной жид ости. Это привело
величению продолжительности ос шения промывочной
се ции и ее силенном за рязнению. Эти фа ты подтверждают теоретичес ое представление о том, что распылительные форс н и в промывочной се ции работают
плохо. По мере величения с орости подачи промывочной жид ости дости алось более тон ое распыление, и
больше промывочной жид ости вле алось с прод товым пото ом. Во время очередно о планово-профила тичес о о ремонта ва мной фра ционир ющей олонны б д т становлены форс н и новой онстр ции.
Э спл атационные хара теристи и станов и
были продемонстрированы во время опытно о пробеа на дв х ровнях онверсии. В табл. 3 приведены общие для все о НПЗ э спл атационные хара теристи и.
Один пробе с 52%-ной онверсией был ос ществлен при более низ ой рабочей температ ре, но с большей с оростью замены атализатора для довлетворения требований рын а, предъявляемых содержанию серы в прод товом ва мном остат е. Степень
идрообессеривания превышает 80 % (по массе) а
для летне о, та и для зимне о дизельно о топлива.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гарантийныерез льтатыиспытанийнаНПЗPKNOrlen
Расходсырья,брл/с т
Расход атализатора, /т
Температ ра,°C
Гидрообессеривание,%(помассе)
КонверсияККФв идро ре ин ,
%(помассе)
Деметаллизация,% (помассе)
Удалениеазота,% (помассе)
РасходH2нахимичес иереа ции,%(помассе)
52%-ная
66%-ная
онверсия,
онверсия,
зимнийпериод летнийпериод
34000
C
T
81
44
34000
0,7×C
T+8
82
44
57
73
1,25
59
88
1,67
Таблица 5. Выходы прод тов и их назначение
Прод т
Средняя
массоваядоля,%
Топливный аз
Сжиженныйнефтяной аз
Бензин
Газойль
1,0
1,2
7,3
19,8
Ва мный азойль
Обессеренныйостато 
24,5
45,6
Назначениепрод тов
Вн треннеепотребление
Компонентцелево опрод та
Напроизводствоолефинов
Компонентсырья
для идро ре ин а
Сырьедля станов иККФ
Котельноетопливо
дляэле тростанции
Выходы прод тов и их ачество. Цель онверсии сезонна, поэтом ачество сырья та же изменяется. Одна о новый процесс обладает достаточной ибостью для адаптации изменившем ся ачеств сырья. Типичные хара теристи и сырья приведены в табл.
4, а типичные хара теристи и ачества и выходы прод тов представлены в табл. 5 и 6.
Пото азойля с станов и идро ре ин а н ждается в послед ющей обработ е для довлетворения требований специфи аций на сверхмалосернистое дизтопливо, приведенных в табл. 6. Кроме то о, с ществ ет
тесная связь межд содержанием азота в ре ированном азойле и плохой стабильностью прод та. Решение этой проблемы за лючается в обла ораживании пол чаемо о азойля п тем е о подачи на станов
идро ре ин а. Одна о это решение э ономичес и непривле ательно, потом что при этом задействована часть
мощности станов и идро ре ин а ва мно о азойля (VGO), отор ю можно было бы использовать для
онверсии дополнительно о объема VGO. Была из чена возможность л чшения стабильности и ачества
дизтоплива, пол чаемо о с станов и идро ре ин а остаточно о сырья.
Проблема обла ораживания азойлей. Было проведено л бо ое исследование трех фра ций азойлей с
станов и идро ре ин а остаточно о сырья с тремя различными температ рами онца ипения. Хара теристи и
трех исследованных образцов приведены в табл. 6.
Это исследование по азало, что нестабильность
прод тов об словлена высо им содержанием азота и
олефинов в сочетании с прис тствием высо о ипящих
омпонентов. Для фра ции идроочищенно о азойля
треб ется содержание азота ниже 100 млн-1, чтобы цвет
прод та после о исления имел оцен в баллах ниже
1 по ASTM D-1500 (рис. 2).
Достижение заданно о значения содержания азота
ниже 100 млн-1 возможно при степени идродеазотирования в пределах 92–95 %. Содержание азота в трех
образцах по азывает, что онцентрация бенза ридина
выше в азойлях с более высо ой температ рой онца
ипения. Это о азывает очень большое влияние на ра-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Таблица 4. Типичные свойства сырья
По азатель
Ва мный
Газойль идро ре ин а–
остато  тяжелыйреци ловый азойль
С ммарнаямассоваядоля,%
Плотность, /м3
Сера,%(помассе)
С ммарноесодержаниеазота,млн-1
ASTMD-116010%отбор.°С
НК,°С
ASTMD-1160,%отборапри538°С
94,7
1000
2,6
5500
525
-
-
5,3
1030
0,7
-
-
320°С
87
Таблица 6. Качество прод тов
Кре ированный азойль
Непрореа ировавший
остато 
Плотность, /м3
Сера,
%(помассе)
Азот,млн-1
Цетановый
инде с,D4737
868 Плотность, /м3 995
0,11 Сера,
0,8
%(помассе)
1850 Азот,млн-1
4500
15
45,1 ASTMD-1160,
%отборапри
538°С
95 Ко совый
Температ ра
20
остато ,%
воспламенения,°С
(помассе)
Полици личес ая
9 

аромати а,
%(помассе)
Ва
мный азойль
Плотность, /м3 940
Сера,
0,55
%(помассе)
Азот,млн-1
3500
ASTMD-1160,
90
%отбора
при538°С
Ко совый
0,7
остато ,
%(помассе)


бочие словия с целью пол чения стабильно о идроочищенно о дизтоплива.
Парциальное давление водорода, необходимое для
достижения в идроочищенном прод те содержания
азота ниже 100 млн-1 и, следовательно, цвета ниже 1,
прод те находится в полной зависимости от онца
ипения сырья, а по азано на рис. 3. Пос оль азот
он рир ет с серой в «состязании» за а тивные идро енизир ющие центры атализатора, содержание
серы в прод те та же рез о снижается. Возможность
достижения сверхниз о о содержания серы в прод те тесно связана с дост пными значениями давления
на инте рированной станов е идроочист и и зависит
от послед ющих инвестиций в ре онстр цию.
Инте рированная очист а дизтоплива. Основная
цель омпании PKN Orlen в этом прое те ре онстр ции за лючалась в о раничении инвестиций и в минимизации позиций обор дования, н ждающе ося в модифи ации. С четом этих о раничений было разработано новое решение с применением инте рированной
станов и идроочист и. Для это о потребовались неоторые изменения в техноло ичес ой схеме.
Цвет по ASTM D-1500
Таблица 3. Опытный пробе с 52%-ной и 66%-ной онверсией
Содержание азота, млн-1
Рис. 2. Зависимость межд содержанием азота в идроочищенном азойле (дизтопливе) и цветом прод та по ASTM
D-1500 после о исления
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цвет по ASTM D-1500
Дизельная
фра ция С
Дизельная
фра ция В
Дизельная
фра ция А
Парциальное давление водорода
Рис. 3. Зависимость межд цветом по ASTM D-1500 после
о исления и парциальным давлением водорода
Содержание серы в прод те, млн-
Дизельная
фра ция С
Дизельная
фра ция В
Дизельная
фра ция А
Парциальное давление водорода
Рис. 4. Влияние парциально о давления водорода на содержание серы в дизтопливе
• Применение прод вочно о аза высо о о давления в ачестве техноло ичес о о аза (подпиточно о и
рецир лир юще о водорода) для ис лючения станови омпрессоров, подающих водород на подпит и
рецир ляцию. В противном сл чае н жно было бы читывать сравнительно низ ю с орость подачи технолоичес о о аза и, соответственно, высо ое парциальное давление аммиа а.
• Подача жид ости из сепаратора станов и идроочист и на с ществ ющ ю станов для ос ш и дизельно о топлива во избежание соор жения новой се ции ос ш и. Это позволяет со ратить число объе тов
обор дования и апитальные затраты.
Инвестиции в инте рированн ю станов
идроочист и дизтоплива, по сравнению с затратами на нов ю
автономн ю станов , на 25 % ниже бла одаря отс тствию омпрессоров для подпит и и рецир ляции водорода, аминно о абсорбера высо о о давления и омпрессора для барабанно о сепаратора. Базовый прое т
инте рированной станов и же завершен, и ввод в э спл атацию планир ется на четвертый вартал 2007 .
82
Таблица 7. Хара теристи и прод тово о дизтоплива после реонстр ции станов и идро ре ин а остаточно о сырья
Удельныйвес
0,857
Сера,млн-1
<50
Общийазот,млн-1
<80
Цетановыйинде с,D-4737
47,5
Ароматичес ие леводороды,%(помассе)
14,0
Ка сырье
Температ разастывания,°С
Ка сырье
Температ рапом тнения,°С
Температ равспыш и
>60
Испытаниенастабильность
ENISO12205
Цветдоиспытаниянастабильность(поASTMD-1500)
<0,5
Цветпослеиспытаниянастабильность(поASTMD-1500)
<0,5
Нерастворимыесмолы, /м3
0,0
Лип чиесмолы, /м3
3,0
С ммарноесодержаниесмол, /м3
3,0
Таблица 8. Хара теристи и фра ций азойля с станов и идроре ин а остаточно о сырья, применяемых для л чшения стабильности
Хара теристи и
Удельныйвес
ОтборT90,°С
Аромати а,%
Сера,млн-1
Азот,млн-1
Цетановыйинде с
A
Образец азойля
B
0,853
T
37,2
700
1300
46,6
C
0,868
T+35
37,5
1100
1850
45,1
0,875
T+54
37,9
1830
1800
43,5
В табл. 8 приведены хара теристи и прод тов по
рез льтатам испытаний фра ции B азойля на пилотной станов е в словиях, предписанных инстр цией
по э спл атации станов и, с применением идро реированных фра ций азойля для л чшения стабильности дизтоплива (табл. 8). Ка видно из табл. 7, прод т (дизтопливо) имеет стабильный цвет и низ ое содержание смол после испытания на стой ость о ислению по метод ISO-12205.
Из нефти мар и «юралс» райне тр дно пол чить прямо онное высо о ачественное дизтопливо. Бла одаря
принятым мерам в заданных словиях далось вырабатывать дизтопливо, довлетворяющее требованиям специфи аций по содержанию серы. Если величить расход водорода, то достижимо снижение содержания серы
в прод ции до 10 млн-1. Внедрение системы рецир ляции водорода в послед ющем позволит достичь этих
целей без величения давления или объема реа тора.
Второй способ снижения содержания серы в дизтопливе до 10 млн-1 без изменения онстр ции станов и идро ре ин а за лючается в изменении тепмерат ры онца ипения сырьево о азойля. Испытания
на пилотной станов е по азывают, что в избранных
словиях процесса достижимо 50 млн-1 серы в азойлевой фра ции B, 100 млн-1 во фра ции C и 10 млн-1 в
прод те – дизтопливе на основе фра ции A (рис. 4).
Перспе тива. При се одняшних высо их ценах на
нефть, снижении спроса на высо осернистые тяжелые
отельные топлива и раст щем спросе на сверхмалосернистые дизтоплива идро онверсия остаточно о
сырья является привле ательной возможностью для
инвестирования. Этот вариант за лючается в объединении сравнительно дешевой станов и идроочист и
дизельно о топлива с с ществ ющей станов ой идро ре ин а остаточно о сырья. Пост пая та , Вы можете извлечь большие вы оды при использовании с ществ юще о обор дования.
Перевел Г. Лип ин
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
ГИДРАТОВ В СИСТЕМЕ
ПРИ ВНЕЗАПНОЙ РАЗГЕРМЕТИЗАЦИИ
А. Зейдаба ди и М. Ха шенас, Namvaran Management and Engineering, Те еран, Иран; С. Рошани,
Engineering Co., Шираз, Иран и М. Мошфе иан, Ширазс ий Университет, Шираз, Иран.
Использование этой методи и позволит определить объем ин ибитора для азоперерабатывающей станов и
Гидраты представляют собой моле лы воды и
твердых веществ, оторые имеют одина овые ристалличес ие проявления, но различн ю моле лярн ю
стр т р . Образование идратов в азе и/или природном азовом онденсате (natural gas liquid – NGL)
может за порить тр бопроводы, обор дование и приборы, о раничить или пере рыть пото и. Гидраты имеют три ристалличес их стр т ры. В аждой моле ле воды основные моле лы образ ют решет , а леводороды, азот, сенон, ар он, дв о ись лерода
и сероводород (моле лярные « ости») занимают п стоты. Моле лы меньших размеров, та их а метан
(СН4), этан (С2Н6), СО2 и Н2S стабилизир ют объем,
с онцентрированный в веществе, называемый «стр т рой 1». Более р пные моле лы – пропан (С3Н8),
изоб тан (изо-С4Н10) и n-б тан (n-С4Н10) – образ ют
ристалличес ю решет , называем ю «стр т рой 2».
Моле лы, размеры оторых превышают размеры
n-C4Н10, не образ ют идраты, та а они слиш ом
р пные для то о, чтобы стабилизировать решет [1].
Состав аза определяет вид стр т ры, и смешанные азы обычно б д т образовывать решет и со стр т рой 2. Предельная величина идрата (отношение
моле л воды моле лам в люченно о азообразноо омпонента) определяется размерами моле л аза
и размерами п стот в решет е воды. Номер стр т ры
не влияет на внешний вид, свойства или проблемы,
связанные с образованием идрата. Одна о стр т ры
о азывают значительное воздействие на давление и
температ р , при оторых образ ются идраты. След ет заметить, что идраты стр т ры 2 более стабильны, чем идраты стр т ры 1. Гидраты стр т ры Н являются «двойными», что треб ет стабилизации дв х
видов моле л, – небольшой моле лы, та ой а моле ла Хе, Аr или H2S, и та ой более р пной моле лы
а метилци ло е сан [2, 3].
Смеси природно о аза, в оторых прис тств ет
сероводород, имеют значительно больш ю температ р образования идратов при данном давлении СО2,
о азывают меньшее влияние на процесс и способств ют снижению температ ры образования идрата
при фи сированном давлении для леводородной
азовой смеси [4, 5].
Процессы образования идратов хорошо из чены,
и это явление использ ется а средство для хранения
природно о аза и для опреснения морс ой воды. Тем
не менее, в азодобывающей отрасли образование идратов в тр бопроводах приводит значительным э спл атационным проблемам, оторые необходимо пре-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
д сматривать в процессе базово о прое тирования.
Та ие добав и, а метанол (МеОН), этилен ли оль (EG)
и триэтилен ли оль (TEG) или их смеси в составе инибиторов, внедряют в тр бопроводы, предотвращая
образование идратов. Вследствие раз ерметизации
станов и по переработ е природно о аза пол ченная вода естественным образом содержит соли и растворы та их эле тролитов а хлорид натрия (NaCl),
хлорид алия (KCl) и хлорид альция (CaCl2). Они выст пают в ачестве ин ибиторов, но не использ ются в
отдельности в ачестве среды, подавляющей идрат.
Возможность определить достаточное оличество
ин ибиторов, предназначенных для внедрения в тр бопроводы, является важным с э ономичес ой точ и
зрения. Определение свойств и оптимально о оличества ин ибитора – первый этап в разработ е та их
составов. Та им образом, имеется поб дительный
мотив, чтобы продемонстрировать прост ю методоло ию для выбора вида ин ибитора, определить е о
эффе тивность и оптимальн ю с орость пото а.
Основные равнения. Для азовой системы идраты и чистая вода сос ществ ют в равновесии. Нижеприведенные равнения определяют температ р
равновесия при наличии воды [6, 7, 18].
Δμ w0 / RTR − ∫ TTR0 (Δhw / RT 2 )dT + (Δυ w / RT )Ρ −
∑υ ln(1 + ∑ c
i
ij
i
f j ) − ln xw = 0
(1)
j
Δhw = Δh + ∫ TTR0 ΔCρwdT 
0
w
ΔCρw = a + b(T0 − TR ) 

(2)

(3)
Можновычислить онстантыЛан м йрав равнении(1)[8]: ∞
(4)
Cij (T ) = 4π / kT ∫ exp[ −ω( r ) / kT ]r 2 dr .
0
В равнении (4) w (r) является сферичес и симметричным потенциалом элемента, оторый может
быть выражен а ф н ция ради са сферы и параметров потенциала Kihara [8]. Лет честь азовой фазы
fi может быть подсчитана с использованием известно о равнения PVT состояния [9].
Для снижения температ ры идрата при данном
давлении в составах ин ибитора обычно использ ют
спирт и ли оли. Форм ла для вычисления снижения
температ ры идрата для леводородно о аза, содержаще о вод , след ющая [1, 10, 11, 14]:
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аспе том базовой разработ и является проведение
исследований по безопасности и рис [15]. Возни новение пожара, неправильное ведение процесса, отаз обор дования и др ие нежелательные сит ации
де aw – а тивность воды; ΔH – энтальпия образоварат о изложены в отчете после выполнения иссления идрата; n – оличество идрата; R – ниверсаль- дований и/или проведения совещаний по безопасная азовая постоянная; Т0 – температ ра идрата при ности под р оводством опытных инженеров. Основотс тствии ин ибиторов (чистая вода); Т – снижен- ная цель – про нозирование опасных сит аций и меная температ ра.
тоды их предотвращения.
Определим в общих чертах состояние среды в приОдним из мер предотвращения опасных сит аций
с тствии спирта, ли оля, эле тролитов и смесей.
является из чение на опления паров аза в техноло иСпирт. Для решения равнения (5) при словии, чес ом обор довании. Для разработ и эффе тивной и
что идраты сос ществ ют с раствором спирта, а - надежной системы безопасности, обор дованной изтивность воды определяется посредством равнения мерительной аппарат рой типа SIS, след ет рассмотМар лза:
реть мно ие стандарты, та ие а «API» [16]. Во время
ln a w / xw = (1 − x w ) 2 [ A + 2( A − B) x w ] . (6) рез ой раз ерметизации тр бопровода или обор доДля спиртаотношение ΔН/nR представленов вания содержимое обычно выбрасывается в атмосфер или через фа ельн ю систем сжи ания. За пор а
след ющемвиде[1]:
аварийных лапанов раз ерметизации EDPV, предохранительных лапанов (pressure safety valve – PSV) и
ΔH
2,063
=
.
(7) входов в водосборни идратами, оторые сформироnR γ 1 + γ 2 P + γ 3l n P
вались вследствие снижения давления, может вызвать
серьезные э спл атационные проблемы.
Параметры в вышеприведенном равнении та же
Впрыс ивание ин ибитора в систем – общепринядействительны для метанола (МеОН), этилен ли оля тая отраслевая пра ти а, ис лючающая образование
(EG) и лицерина [6].
идрата. Для демонстрации отбора соответств ющих
Эле тролиты. А тивность воды в идрате, сос - составов веществ, замедляющих реа цию идратообществ ющем с водными растворами эле тролитов разования, в ачестве примера использован бло для
выражена в равнении [12]:
приема и сепарации аза и онденсата нефтеперера0
0
ln aw = (mk / mk )l n aw1 k ,
(8) батывающе о завода, находяще ося на бере .
Ка видно из схемы рис. 1, станов и, принимаюk
щие сырье, разработаны для то о, чтобы принимать
0
де ln a w1k определяетсяпоразработанноймодел
аз и жид ость из тр бопровода, находяще ося на расипро раммно ообеспечения[13].ОтношениеΔH/
стоянии от бере а. Сырье из тр бопровода, находящеnвычисляетсяизвыражения[11,14]:
ося на расстоянии от бере а, пост пает в ловитель,
d1
де
происходит р бое разделение аза и жид ости.
α0 I
ΔH
.
(9) Газовый пото проходит под онтролем через сепара=
тор и пост пает на станов обессеривания. СепараnR 1 + β 0 P + β1 ln P
тор расположен ниже ловителя для даления жид оСмесиэле тролитовиспирта.А тивностьводы сти, оставшейся после р бой сепарации, оторая зав сл чае идратов, сос ществ ющих со смесью тем направляется на стабилизацию онденсата.
эле тролитовиспирта,определяется равнением:
Для ис лючения наих дше о сценария для ровня
целостности безопасности (safety integrity level – SIL)
(10) завод должен быть оснащен системой аварийно о
ln a w1mix = l n aw1al + l n aw1el ,
от лючения (energy shutdown – ESD). Это обеспечиде ln a w1al определяетсяиз равнения(6), ln a w1el
вает безопасн ю изоляцию от люченно о обор дова–из равнения(8).
ния в словиях неисправности. В азоперерабатываДля определения энтальпии образования идрающей отрасли вследствие то о, что вода «сос ществ та надо рассмотреть метод, оторый не читывает
ет» с леводородами аза и онденсата, во время
состав смеси, п тем среднения энтальпии образоаварийной раз ерметизации вероятность образования
вания в отдельных соединениях из эле тролитов с
идрата в техноло ичес их тр бопроводах достаточно
водой и спирта с водой. Для этой цели может быть
высо а. Следовательно, все тр бопроводы межд прииспользована методи а армоничес о о средне о:
емни ом, ловителем и сепараторами пост пающе о
⎛ ΔH ⎞ ⎛ ΔH ⎞
аза (см. рис. 1) должны быть хорошо оснащены эф2⎜
⎟ ⋅⎜
⎟
фе
тивной и надежной системой ESD.
ΔH
nR ⎠al ⎝ nR ⎠el
Все тр бопроводы, соединенные с лапаном ESD,
= ⎝
,
(11)
nR ⎛ ΔH ⎞
⎛ ΔH ⎞
оторый обор дован системой для впрыс ивания ин⎜
⎟ +⎜
⎟
ибитора, являются частью ESD-системы. Схема рас⎝ nR ⎠al ⎝ nR ⎠el
положения тр бопровода, обор дованно о измерительной аппарат рой, демонстрир ет связь межд лови⎛ ΔH ⎞
⎛ ΔH ⎞
де ⎜
⎟ и ⎜
⎟ определяютсоответственно телем и одним из входных сепараторов аза (рис. 2).
Клапан ESD разработан для защиты пост пающе о в
⎝ nR ⎠ al ⎝ nR ⎠ el
сепаратор аза. Термодинамичес ий процесс проте ает
по равнениям(7)и(9).
то да, о да находящаяся под давлением система осОпределение состава замедлителей реа ций. вобождается от аза. Та им образом, давление Р и темВ нефте- и азоперерабатывающих отраслях важным перат ра Т системы изменяются во времени. Табл. 1
ln aw = −
ΔH
nR
⎛1 1 ⎞
⎜⎜ − ⎟⎟ ,
⎝ T T0 ⎠
(5)
∑
84
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Метанол из распределительно о
олле тора
К станов е обессеривания
(последовательность 1)
К фа ельном
олле тор
К фа ельном
олле тор
К станов е обессеривания
(последовательность 2)
Система «HIPs»
К станов е
обессеривания
(последовательность 1)
HIPs лапаны
Сжатый аз из станово сжатия
Ввод аза
в сепаратор (В)
Ввод аза
в сепаратор (А)
Уловитель
Газ / онденсат из
тр бопровода,
находяще ося на
далении от бере а
Приемный
резерв ар
(pig receiver)
К/от стройства
для на ревания
топливно о аза
К оператор
стабилизации онденсата
(последовательность 2)
К сепаратор стабилизации
онденсата (последовательность 1)
К станов е сжи ания отходов
Рис. 1. Схема переработ и сырья с хара терной станов ой для приема/сепарации аза и онденсата
по азывает состав аза, использованный в исследовании, а фра ция С6+ хара териз ется а n-де ан, ле ие ароматичес ие соединения – а бензол.
Изменение давления – температ ры. Если металл подвер ается действию о ня с одной стороны и
наличием пара/жид ости с др ой, то температ ра металла может достичь ровня, при отором может произойти разрыв от напряжения, даже несмотря на то,
что давление вн три сос да не б дет превышать доп стимое избыточное давление, составляющее 110 % от
расчетно о давления. Именно на этой основе использ ется аварийная система снижения давления пара.
Снижение давления пара треб ется а по э спл атационным соображениям, та и в сл чае аварийных сит аций. При аварии давление в станов е быстро снижается и становится значительно ниже рабоче о давления. Чтобы быстро снизить давление,
станов а разделяется на отдельные бло и при помощи системы аварийно о от лючения. Каждый бло
пред сматривает наличие, по райней мере, одной
аварийной точ и от лючения (см. рис. 1 и 2).
Каждая система аварийно о от лючения имеет специальн ю аварийн ю линию для снижения давления,
соединенн ю с системой для сжи ания аза в фа еле.
В аждой линии для снижения давления пред смотрена о раничительная диафра ма (restriction orifice –
RO), при помощи оторой снижается давление. Клапан системы аварийно о от лючения находится на
пото е выше от RO и пред сматривает операции по
в лючению / от лючению и введению ин ибитора.
С орости снижения давления. Они определяются
в соответствии со стандартом API RP 54 с использова-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Таблица 1. Состав природно о аза, использованный в исследовании
Компонент
моль,%
N2
CO2
H2S
CH4
C2 H 6 
C3H8
изо-C4H10
N-C4H10
изо-C5H12
N-C5H12
Ле иеароматичес иесоединения
С6+
3,12
1,85
0,50
86,08
5,45
1,79
0,30
0,45
0,13
0,12
0,01
0,20
Таблица 2. Номинальный расход аза при снижении давления,
вычисленный для лапана аварийно о от лючения в соответствии
со стандартом API RP 521
Этап
1
2
3
4
5
Время,ч
0,000
0,125
0,375
0,500
0,625
0,750
0,875
1,125
1,375
Номинальныйрасходвозд шно о лапана
/ч
м3/ч
22209,7
18719,1
11205,1
6132,5
4345,4
3095,9
2218,2
1405,5
731,8
278,9
275,2
268,0
263,0
261,0
258,6
256,0
252,3
246,3
нием мод ля раз ерметизации в про рамме моделирования процесса [16, 17]. Он может использоваться в
сл чае возни новения пожара, причем сверхзв овой
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
N2 из распределительно о
олле тора
От рыто
За рыто
Система
аварийно о
от лючения
Установленное
давление – 79 бар
К фа ельном
олле тор
К фа ельном
олле тор
Установленное
давление – 78 бар
Предохранительный
лапан
Метанол из
распределительно о
олле тора
Возд шный
лапан
Возд шный
лапан
Клапан
раз ерметизации
К последовательности станов и
обессеривания 1, 2
Система
аварийно о
от лючения
Из сепаратора
входяще о аза (В)
Ввод аза в
сепаратор
Из ловителя
Рис. 2. Хара терная схема тр бопровода межд
ловителем и сепаратором входяще о аза
лапан воспроизводит снижение давления под действи- теристи ами ин ибитора являются е о тип и расход.
ем на ревания с места пожара. В этом примере раз- Эти два параметра определяют при помощи про ноерметизир ющий пото смоделирован на основании зирования изменения давления – температ ры и темперехода от рабоче о давления системы ее прое тно- перат ры образования идрата.
м давлению и подводом тепла с постоянным Таблица 3. Изменение давления – температ ры, определенное для EDPV,
объемом системы (с постоянной плотностью по- расположенно о вверх и вниз пото а, а та же про нозир емая температ ра образования идрата на аждом этапе процесса понижения давления
то а). В табл. 2 приведены эти рез льтаты.
Температ ра при снижении давления. Для Этап Время,ч Давление Температ ра Температ ра Давление Температ ра Температ ра
вверх
вниз
вверхпо
идратавверх низпо
идратавниз
разработ и техноло ичес о о обор дования слепото ,бар попото ,К попото ,К пото ,бар попото ,К попото ,К
д ет определить минимальн ю температ р при
1 0,000 79,0011
287,2
290,4
1,40
236,2
236,5
снижении давления. Это позволит подобрать он2
0,375
24,18
228,7
281,2
1,32
206,4
233,3
стр ционные материалы, а та же треб емый ин3 0,500
16,97
216,3
277,6
1,31
200,1
231,4
ибитор. В про рамме моделирования процесса
4
0,750
8,47
196,0
263,9
1,30
187,8
227,6
анало ично расход при снижении давления, тем5 1,125
3,03
173,4
237,7
1,30
171,2
223,1
перат ра при снижении давления определяется
6 1,375
1,57
162,7
224,3
1,30
162,3
221,2
с использованием мод ля раз ерметизации. Он
использ ется в адиабатичес ом режиме, позво- Таблица 4. Анализ освобожденно о аза на аждом этапе изменения давляющем смоделировать раз ерметизацию ста- ления – температ ры при понижении давления
нов и, с изоэнтропичес им оэффициентом и
Мольнаядоля
Компонент
площадью передачи тепла. Величины темпераЭтап1
Этап2
Этап3
Этап4
Этап5
Этап6
т р освобожденно о аза с использованием ла- N2
0,0312
0,0319
0,0321
0,0324
0,0325
0,0322
панов EDP в верхней и нижней части пото а и CO2
0,0185
0,0185
0,0185
0,0184
0,0182
0,0183
состав аза приведены в табл. 3 и 4.
H2S
0,0050
0,0048
0,0046
0,0042
0,0036
0,0034
Образование идрата. Для определения C1
0,8608
0,8742
0,8801
0,8898
0,8998
0,9030
температ ры образования идрата на аждом C2
0,0545
0,0527
0,0512
0,0476
0,0423
0,0405
этапе процесса раз ерметизации использ ет- C3
0,0179
0,0141
0,0113
0,0068
0,0034
0,0024
ся па ет про рамм математичес о о обеспе- iC4
0,0030
0,0016
0,0010
0,0004
0,0001
0,0001
чения и моделирование процесса. Условия n-C4
0,0045
0,0018
0,0010
0,0003
0,0001
0,0001
образования идрата были определены и при- iC5
0,0013
0,0002
0,0001
0,0001
0,0000
0,0000
ведены в табл. 3. Здесь принята смесь насы- n-C5
0,0012
0,0001
0,0001
0,0000
0,0000
0,0000
щенно о леводородно о аза с водой.
Lt.Arom.
0,0001
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0020
0,0001
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
Уточнение состава. Для замедления про- C6+
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
цесса образования идрата основными хара - Все о
86
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Этилен ли оль
Метанол
Температ ра, К0
Температ ра, К0
Этилен ли оль
Метанол
Масса, %
Масса, %
Рис. 3. Сравнение температ р образования идрата в смеси
аза при наличии метанола и этилен ли оля с давлением в
79 бар (вверх по пото от лапана раз ерметизации)
Рис. 4. Сравнение температ р образования идрата смеси аза
при наличии метанола и этилен ли оля с давлением в 1,4 бар
(вниз по пото от лапана раз ерметизации)
Вид ин ибитора. Спирт, ли оли и их смесь
можно использовать в ачестве замедлителей реа ции. Состав аза и давление сильно влияют на
эффе тивность процесса и е о стоимость. Температ ра, при оторой образ ется идрат, является
ф н цией весово о процента идрата, сос ществ юще о в равновесии с фазами аза. Рис. 3 и 4 демонстрир ют разниц межд этилен ли олем и метанолом для образования идрата на примере синтетичес ой азовой смеси. При равных весовых
пропорциях ин ибитора метанол позволяет меньшить температ р образования идрата в большей
степени, чем этилен ли оль, и, а рез льтат, для
это о специфичес о о сл чая, последний является
более подходящим ин ибитором.
Расход ин ибитора. Введенное оличество инибитора должно быть достаточным во избежание
замерзания е о водной фазы. Та же должно быть
достаточное оличество раствора для равновесно о
содержания пара ин ибитора и е о растворимости в
любом жид ом леводороде. Давление пара метанола – достаточно высо ое, и значительное е о оличество б дет испаряться. Этилен ли оль, диэтиленли оль были использованы для сдерживания реа ции образования идрата. Самым поп лярным является этилен ли оль бла одаря более низ ой стоимости, пониженным вяз ости и растворимости в жидих леводородах.
Расход массы ин ибитора, треб емый в водной
фазе, выражается форм лой:
можно определить оличество ин ибитора на основании описанной выше процед ры. В табл. 5 и 6 приведены хара терные расходы ин ибитора на этапах
1 и 6 процесса снижения давления при помощи лапана EDP. Расход ин ибитора, пол ченный из табл.
5 и 6, должен быть двоен для омпенсации потерь,
связанных с жид ой леводородной фазой и испарением.
Применение метода. Образованию идрата должно быть делено серьезное внимание специалистами нефте- и азоперерабатывающих отраслей, та
а это может быть связано с серьезными э спл атационными рис ами. Использование та их ин ибиторов, а спирт и ли оли, эффе тивно и э ономично позволяет предотвратить образование идрата.
Методоло ия для выбора ин ибитора с целью
меньшения с орости реа ции является полезным
инстр ментом для станово по переработ е леводородов. Выбранный лапан аварийной раз ерметизации отвечает за быстрое и безопасное снижение
давления в системе. Изменение давления – температ ры, следовательно, должно быть известно в системе, предшеств ющей станов е аварийно о лапана, а та же в системе, след ющей за ним. Имея
эт информацию, можно б дет вычислить температ р образования идрата на аждом этапе раз ерметизации посредством расчетов и моделир юще о
про раммно о обеспечения.
Затем можно выбрать подходящий ин ибитор п тем сравнения различных сред на рафи е температ ры образования идрата. Основываясь на физичесом равновесии, вычисляют расход массы выбранно о ин ибитора посредством равнения (12). Установив тип и расход ин ибитора, можно точно определить объем все о состава замедлителя реа ции,
та им образом совершенств я работ станов и и ее
э ономичес ие по азатели.
Х =
ϕ1
,
ϕ1 − ϕ 2
(12)
де Х – расход массы введенно о ин ибитора, соответств ющий расход с онденсированной водной
фазы в 1 /ч; ϕ1 – чистота ин ибитора; ϕ2 – весовая
доля ин ибитора в с онденсированной водной фазе.
Для выбора эффе тивно о расхода ин ибитора
на аждом этапе изменения давления-температ ры
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 5 А. Определение расхода ин ибитора, вводимо о вверх
по пото при понижении давления – EDPV. Этап 1, Р = 79 бар
Масса,
%ин ибитора1
Температ ра
идрата,К
Величина
снижения2,К
0
10
20
30
40
50
60
290,4
284,5
278,6
272,5
266,0
258,9
250,9
–3,2
2,7
8,6
14,7
21,2
28,3
36,3
Таблица 5 В. Определение расхода ин ибитора вниз по пото
при понижении давления EDPV. Этап 1, Р = 1,4 бар
расходин ибитора3, /ч
100%4
96%4
90%4
–
0,11
0,25
0,43
0,67
1,00
1,50
–
0,12
0,26
0,45
0,71
1,09
1,67
–
0,13
0,29
0,50
0,80
1,25
2,00
1
Масса
%ин ибитора1
Температ ра
идрата,К
Величина
снижения2,К
0
10
20
30
40
50
60
236,5
233,3
229,4
224,8
219,3
212,7
205,0
–0,3
2,9
6,8
11,4
16,9
23,5
31,2
расходпото а3, /час
100%4
–
0,11
0,25
0,43
0,67
1,00
1,50
96%4
–
0,12
0,26
0,45
0,71
1,09
1,67
90%4
–
0,13
0,29
0,50
0,80
1,25
2,00
Метанол отобран а ин ибитор в составе замедлителя реа ции.
Определяется а температ ра системы (287,2 К) мин с температ ра идрата.
3
Пол чен на онденсированной водной основе 1 /ч.
4
Проценты азывают на чистот ин ибитора, использованно о в составе для
замедления реа ции.
Метанол отобран а ин ибитор в составе замедлителя реа ции.
Определяется а температ ра системы (287,2 К) мин с температ ра идрата.
3
Пол чен на онденсированной водной основе 1 /ч.
4
Проценты азывают на чистот ин ибитора, использованно о в составе для
замедления реа ции.
Таблица 6 А. Определение расхода ин ибитора, вводимо о вверх
по пото при понижении давления EDPV. Этап 6, Р = 1,57 бар*
Таблица 6 В. Определение расхода ин ибитора, вводимо о вниз
по пото при понижении давления EDPV. Этап 6, Р = 1,30 бар*
2
*
Масса,
%ин ибитора1
Температ ра
идрата,К
Величина
снижения2,К
30
40
50
60
70
80
90
213,0
207,4
200,8
193,0
183,8
172,7
156,5
–50,3
–44,7
–38,1
–30,3
–21,1
–10,0
6,2
2
расходин ибитора3, /ч
100%4
96%4
90%4
–
0,11
0,25
0,43
0,67
1,00
1,50
–
0,12
0,26
0,45
0,71
1,09
1,67
–
0,13
0,29
0,50
0,80
1,25
2,00
См. анало ичные примечания в табл. 5А и 5В.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а – онстанта в р. 3
аw – а тивность воды
а0w,k – а тивность воды в бинарном растворе, содержащем вод и эле тролит k с та ой же онцентрацией ионов, что и смеси всех эле тролитов и воды
А – онстанта в р. 6.
b – онстанта в р. 3.
В – онстанта в р. 6.
С – онстанта Лан м йра, МПа
Ср – теплоем ость воды, Дж/моль К
f – лет честь, МПа
h – энтальпия чистой воды, Дж/моль К
I – онцентрация ионов
k – постоянная Больцмана, Дж/К mol.
mk – мольная онцентрация эле тролита k в растворе
эле тролита, моль/ растворителя
m0k – мольная онцентрация эле тролита k в водном
растворе, содержащем толь о эле тролит k с той
же онцентрацией ионов, что и смесь, моль/
растворителя
n – номер идрата
Р – давление, МПа
r – разделительное расстояние межд центрами моле л, А0
R – азовая постоянная, 8.314Ч10 -3
Т – температ ра, К
х – доля рамм-моле лы в жид ой фазе Н 2О
Х – расход ин ибитора с составом для замедления реа ции, расходом 1 /ч, в с онденсированной водной фазе, /ч
α0, α1 – онстанты в р. 9
β0, β1 – онстанты в р. 9
γ1, γ2, γ3 – онстанты в р. 7
υ – молярный объем, м3/моль
ϕ1 – чистота ин ибитора в составе для замедления реа ции
ϕ2 – химичес ий потенциал, Дж/моль
Δ – разница величин термодинамичес о о свойства
воды в дв х фазах
ϖ = потенциал элемента, Дж/мол.
al – спирт
88
1
*
Масса,
%ин ибитора1
Температ ра
идрата,К
Величина
снижения2,К
30
40
50
60
70
80
90
213,0
207,4
200,8
193,0
183,8
172,7
156,5
–50,3
–44,7
–38,1
–30,3
–21,1
–10,0
6,2
расходин ибитора3, /ч
100%4
96%4
90%4
–
0,11
0,25
0,43
0,67
1,00
1,50
–
0,12
0,26
0,45
0,71
1,09
1,67
–
0,13
0,29
0,50
0,80
1,25
2,00
См. анало ичные примечания в табл. 5А и 5В.
el – эле тролит
i, j –
азывают на вид аза
mix – смесь
0–
азывает температ р идрата в прис тствии чистой воды
R – ре оменд емое состояние
W – водная фаза
Перевел М. Об хов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Moshfeghian, M. and R. N. Maddox, «Method predicts hydrates for high pressure
gas streams», Oil & Gas Journal, pp. 78–81, 1993.
2. Ripmeester, J. A., J. S. Tse, C. I. Ratcliffe and B. M. Powell, «A new clathrate
hydrate structure», Nature, 325, 135, 1987.
3. Mehta, P. A. and E. D. Sloan, «A thermodynamic model for structure-H hydrates»,
AIChE Journal, Vol. 40, pp. 312–320, February 1994.
4. Engineering Data Book, 10th edition, GPSA, Tulsa, Oklahoma, 1994.
5. Campbell, J. M., Gas Conditioning and Processing, Vol. 2, Campbell Petroleum
Series, Norman, Oklahoma, 1994.
6. Nasrifar, К., М. Moshfeghian and R. N. Maddox, «Prediction of equilibrium
conditions for gas hydrate formation in the mixtures of both electrolytes and alcohol»,
Fluid Phase Equilibria Journal, pp. 1–13, 1998.
7. Moshfeghian, M., R. N. Maddox, EZ-Thermo Software, Chemical Engineering
Consultants, Stillwater, Oklahoma, 1996.
8. Parrish, W. R. and J. M. Prausnitz, «Dissociation pressures of gas hydrates
formed by gas mixtures», Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 11, pp. 26–35, 1972.
9. Valderrama, J. O. and J. Chemical Engineering Journal, pp. 87–91, 1990.
10. Pieroen, A. P., Recueil Trap. Chim. Vol. 74, 1955.
11. Javanmardi, J. and M. Moshfeghian, Proceedings of the 2nd International
Conference on Natural Gas Hydrate, pp. 101–108, June 1996.
12. Patwarthan, V. S. and A. Kumar, AIChE Journal, Vol. 32, pp. 1419–1428, 1986.
13. Pitzer, K. S. and G. Mayorga, Journal of Physical Chemistry, Vol. 77, pp. 2,300–
2,308, 1973.
14. Javanmardi, J., M. Moshfeghian and R. N. Maddox, «Simple method for
predicting gas-hydrate-forming conditions in aqueous mixed-electrolyte solutions»,
The Journal of Energy and Fuels, Vol. 12, pp. 219–222, 1998.
15. Gruhn, P. and H. L. Cheddie, Safety Shutdown Systems: Design, Analysis and
Justification, ISA Publications, 1998.
16. Guide for pressure-relieving and depressuring systems, API/RP, 521, 4th Edition,
1998.
17. PRO/II Manual, Version 3.3, Sim. Sci. Inc., October, 1992.
18. Nasrifar, K., M. Moshfeghian, A. H. Johannes and R. N. Maddox, «Predict gas
hydrate-forming temperature», Hydrocarbon Processing, pp. 77–80, April 1999.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРОЗИИ
В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ
ДЫМОВЫХ ТРУБАХ
Дж. Гомес, Centro de Technologias Ambientais, ISQ – Instituto de Soldadura e Qualidade, Порт алия
Для определения возможной оррозии в металличес их дымовых тр бах и на поверхности обор дования, вызванной осаждением соляной ислоты
(HCl) из азовых тр б, разработан простой метод.
Этот метод основан на процентном содержании HCl
и температ ре азово о пото а.
Проблемы. В предыд щей статье автор рассматривал возможности оррозии, вызванной
осаждением серной ислоты из дымовых тр б вместе с азом, ид щим от аппаратов с орания отработанных прод тов, вырабатывающих водяной пар
и высо оа тивн ю вод [1]. В не оторых аппаратах
для сжи ания, та их а печи про аливания отработанных опасных прод тов, подобных HCl, мо т
та же привести оррозии тр б, о да осаждаются на холодных металличес их поверхностях. Это
может рожать механичес ой целостности техноло ичес ой линии, та им образом повышая техничес ие требования механичес им параметрам
обор дования.
Для серной ислоты проблема может быть минимизирована, если температ ра аза на выходе
выше точ и росы в тех сл чаях, о да ислотообраз ющие азы б д т онденсироваться во вн тренней системе.
Та им образом, эта температ ра и рает о ромн ю роль с точ и зрения надежности процесса в
та ом обор довании.
Теоретичес ие предпосыл и. Теоретичес ие
основы этой проблемы для HCl связаны с равновесием системы жид ость – пар. Теоретичес ие и
э спериментальные данные химичес о о равновесия и инети и предварительно проверены мно ими авторами. Эти данные были прос ммированы
Перри [2] в виде таблицы. Они по азывают изменения парциально о давления HCl а ф н ции температ ры для аждой величины процентно о содержания HCl в водном растворе соляной ислоты. Эти
э спериментальные табличные данные были сведены равнениям в основной форме:
log PHCl = A – (B/T),
(1)
де PHCl – парциальное давление, выраженное в мм
рт. ст., и Т – соответств ющая температ ра аза
в К. Одна о Перри отмечает, что точность этих отношений для растворов HCl может изменяться от
15 до 30 % в диапазоне температ р 0–100 °С.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Температ ра, °К
Для вычисления температ ры точ и росы мо т быть использованы простые методы
Log Pvap
Э стра тивный изо инетичес ий отбор проб является наиболее распространенным при эмиссионном анализе аза в целях охраны о р жающей среды
Для растворов, имеющих более 30 % HCl, ошиба в расчетах составляет примерно 5 % для низ их
температ р и о оло 15 % для более высо их температ р. Следовательно, л чше использовать свежие данные в табличной форме, чем в приведенной форм ле, чтобы дости н ть более высо ой точности.
Тем не менее, измеренные данные не охватываются одной орреляцией. Парциальное давление
PHCl измеряли для нес оль их значений температ р и процентно о содержания HCl.
Вместо орреляции трех азанных параметров,
оторые были бы вероятно меньшей точности, я
становил цифров ю орреляцию температ ры а
ф н ции PHC, найденн ю для аждой величины процентно о содержания HCl, в основном виде:
T = A log (PHCl) + B,
(2)
что представлено на рис н е для дв хпроцентной
соляной ислоты. В этом он ретном сл чае имеет
место соотношение:
Т = 22,718 log (PHCl) + 390,65
(3)
с оэффициентом орреляции R2 = 0,9933.
Подобные оэффициенты орреляции были пол чены для др их величин процентно о содержания HCl. Коэффициенты орреляции для основноо р. 2 сведены в таблице.
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Коэффициенты орреляции
HCl,%
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
40
42
44
А
В
22,718
23,163
24,634
25,315
26,540
27,575
28,530
29,491
30,726
31,957
33,079
34,544
36,099
37,893
38,999
40,034
39,985
40,532
42,333
43,913
45,316
46,145
390,65
377,34
370,47
363,64
357,24
350,11
342,33
333,96
324,97
315,42
305,01
293,61
281,40
267,49
253,54
238,96
225,89
211,92
195,51
179,38
163,82
148,06
PHCl = (% HCl/100)Pg х 760,
R 2
0,0033
0,9911
0,9877
0,9911
0,9914
0,9912
0,9912
0,9910
0,910
0,9911
0,910
0,9912
0,9912
0,9912
0,9922
0,9932
0,9954
0,9965
0,976
0,9976
0,9992
0,9999
Для этих данных пол ченные оэффициенты орреляции – хорошая «под он а» э спериментальным данным, та а большая часть пол ченных оэффициентов орреляции R2 составляет 0,99; а та же более низ их значений, но в пределах доп стимо о (0,98). Это делает достаточно приемлемой
точность орреляции от 2 до 5 %.
Э спериментальные решения. При оцен е
температ ры точ и росы в соответствии с р. 2,
треб ется определить парциальное давление соляной ислоты и ее процентное содержание в азе.
В ходе испытания азовых дымовых тр б, проводяще ося в рам ах а ции США «Чистый возд х»,
измерение HCl должно быть выполнено в соответствии с планом а ции на та ом источни е а печь
про аливания. Чаще все о применяемые методы
эмиссионно о анализа аза на выходе из тр б описывают в Стандарте EPA [3]. Эти ре оменд емые
методы широ о применяют и тестир ют, та а они
основаны на э стра тивном изо инетичес ом исследовании за рязняющих веществ.
Обязательные измерения в лючают определение параметров азообразных пото ов, та их а
температ ра, давление, с орость, моле лярный
вес и влажность, в соответствии с методами 2, 3 и
4 EPA Standard [3]. Процентное содержание HCl
может быть определено при помощи изо инетичес о о отбора проб в соответствии с методом 26
EPA Standard [3], а правило, проводится параллельное лабораторное определение содержания
HCl при помощи титрирования.
Использ я данные р. 2, пол ченные измерением в соответствии с этим методом, можно становить:
1) процентное содержание HCl
% HCl = СHCl х 1,268 х10-6 х 100
2) парциальное давление HCl
90
(4)
(5)
де СHCl – онцентрация HCl, выраженная в м /м3,
% HCl – молярный процент HCl; Pg – давление аза
в атмосфере; 1,258 – плотность HCl.
Определение температ ры точ и росы. Из
рез льтатов, пол ченных с помощью р. 4 и 5, можно определить температ р точ и росы HCl в паровой фазе, использ я след ющ ю методи .
1. Расчет процентно о содержания % HCl по р. 4;
2. Расчет PHCl по р. 5;
3. Вычисление Т с использованием р. 2.
Температ р точ и росы, определяем ю та им
п тем, можно сравнить с фа тичес ой температ рой аза tg вн три тр бы, измеренной предварительно вместе с хара теристи ами др их азовых
пото ов.
То да оцен а вероятности оррозии может быть
выполнена очень просто [1]. Само собой раз меется, что если tg выше температ ры точ и росы, то
оррозии не ожидается.
Одна о, о да вы б дете выполнять этот анализ, помните, что эта модель была разработана
для температ ры точ и росы HCl в паровой фазе и
основана на предположении, что HCl онденсир ется в азовом пото е. Эта модель фа тичес и целесообразна для печей про аливания.
Если др ие виды ислот, та ие а серная ислота, прис тств ют в пото е, то HCl в паровой фазе,
несомненно, б дет орродировать.
В сит ации, подобной этой, точ а росы аждо о
вида ислоты может быть определена при помощи
методов, представленных в этой статье для HCl и
методов, описанных в литерат ре [1] для серной
ислоты. Конечно, л чший способ вести процесс
на станов е это поддерживать температ р азово о пото а выше самых высо их температ р точи росы а рессивных ислот.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Gomes. J. F. P., «Avoid sulfuric acid corrosion in metallic
stacks», Hydrocarbon Processing, March 2005, pp. 73–
74.
2. Chemical Engineers’ Handbook, Perry, R. H. and
D. Green, Eds., 7th Edition, McGraw – Hill.
3. EPA Stationary Source Sampling Methods, Rules and
Regulations, Federal Register, Aug. 18, 1977.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВОЗМОЖНОСТИ ГИБКИХ ТРУБ
Т. Софронас, инженер- онс льтант, Хьюстон
Температ рные нар шения в тр бопроводной системе мо т стать причиной возни новения проблем в насосе, вызванных на р з ами на тр бы
Расчеты на иб ость тр б постоянно совершенств ются на тр бопроводных системах новых станово ,
чтобы обеспечить в процессе высо ие на р з и, не влияющие на механизмы, аппараты высо о о давления или
др ое обор дование, связанное с тр бопроводами.
Та ие анализы мо т в лючать мили тр б (1 миля =
1,6 м) и рассматриваются при определенных э спл атационных словиях, та их а температ ра, давление
и не оторые ис ривления, пред смотренные прое том.
Кроме то о, рассматриваются та ие по азатели, а вес
тр бопровода, тр бодержатели, осад а, сейсмичес ая
а тивность (землетрясения), ветряные на р з и, вибрация и множество др их вариантов.
При этом в расчетах должно быть пред смотрено
достаточное число отводов в системе тр бопроводов, чтобы поддерживать на р з в пределах доп стимых величин, но не та , чтобы пол чить слиш ом
высо ю стоимость прое та. Констр торы, разрабатывающие тр бы, знают, что расчеты надо производить по про раммам на современных омпьютерах,
имеющихся в распоряжении омпании. Большинство
из нас не являются онстр торами тр бопроводов,
но мы до сих пор имеем проблемы с неполад ами
тр б на наших заводах.
Рис но иллюстрир ет тот сл чай, о да температ ра в тр бопроводе величивается и тр ба длиняется.
Ко да длинение тр б сдерживается, это может привести чрезмерным силиям и моментам в области соединения онцов тр б, а та же их повреждениям.
На рис н е приведена прощенная схема тр бы,
расположенной под прямым лом, де онец ее неподвижно за реплен. Ко да температ ра тр бы величивается, она вын ждена принять вид заштрихованной
ривой. При этом развиваются на р з и и величивается момент. Эта простая проблема является на самом деле более сложной, чем по азано на рис н е [1].
Но она должна быть принята во внимание при неполад ах, не пред смотренных онстр торами.
Для этой цели использ ются равнения, приведенные в таблице.
Рассмотрим сл чай, о да фланец на подаче насоса соединяет орот ий отрезо тр бы b. Система
нормально работает при температ ре 150 °F (65,5 °С).
Возни н т ли проблемы на этом орот ом отрез е
при температ ре 450 °F (232 °С)?
Выполнить эти вычисления можно на омпьютере, но в этом сл чае инженер толь о проявляет интерес сведениям, оторые мо ли быть необходимы
для работы.
Центробежный насос с ма симально доп стимой
на р з ой на обор дование имеет силие 1000 ф нт
и момент 2000 ф нт-ф т. К этом расчет та же след ет добавить:
a = 360″; b = 120″; I = 7,23″; E = 30 х106 ф нт/дюйм2
(1 ф нт/дюйм2 = 6,89 Па); α = 6,6 х 10-6 дюйм/дюйм/°F.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Насос
Тр бопроводная обвяз а с от лонением тр бы
Уравнения для тр б, за репленных под прямым лом
Постоянныевеличинырасчета
х=aαT
y=bαT
z1=3EI/[ab(a+b)]
z2=[(4ab+a2)x+3b2 y]/b2
z3=[(4ab+b2)y+3a2 x]/a2
Сила(Fi)имомент(Mi)
Fx=z1z2ф нт
Fy=z1z3 ф нт
Mb=2z1(a[+by) дюйм/ф нт
Ma=aFy-Mb дюйм/ф нт
Mc=bFx-Mb дюйм/ф нт
Введя эти величины в равнения таблицы, пол чим параметры, хара териз ющие от лонения тр бы
при температ ре 450 °F:
Mc = 5145 ф т-ф нт; Fx = 738 ф нт и Fy = 117 ф нт.
При обычных словиях, о да температ ра тр бы
дости ает 150 °F, пол чаем след ющие рез льтаты:
Mc = 1715 ф т-ф нт; Fx = 246 ф нт и Fy = 39 ф нт.
Вероятно, что момент при обычных словиях составляет половин величины, пол ченной при температ ре 450 °F. Большие на р з и на насос мо т
привести
теч ам через сальни овые плотнения,
смещению осей тр б относительно привода обор дования, перенапряжению в системе или деформации вн три насоса с послед ющим нар шением сальни овых плотнений и подшипни ов. Если эта проблема возни ает, след ет проверить част и системы от начала до онца. О ончательное решение за лючалось в изменении э спл атационной методи и,
та , чтобы та ие сит ации с э стремальными температ рами не повторялись.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. M. W. Kellogg Company, Design of Piping Systems, John
Wiley, & Sons, Inc. 1956.
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПРАВОЧНИК ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ, 2006 .*
Очищенный аз
Тощий раствор
Сброс в
олле тор
фа ела
Возд х + H2S
Подо рев
Кислый аз
Сера с станов и
Кла са
Компрессор
Сепаратор
после
дросселирования
Охлаждение
Кристаллизатор
Система
фильтрации серы
Де азир ющий
онта тный
аппарат
Насос
серы
Возд х
Де азированная
сера
Фильтрат
Бассейн
для серы
Кристалличес ая
сера
66. ПРОЦЕСС CRYSTASULF
Назначение процесса. Удаление H2S, содержаще ося в азе
(природный аз, топливный аз НПЗ, цир лир ющий или отбросный аз процесса идрообессеривания нефтепрод тов,
азовые пото и с высо ой онцентрацией CO 2, выделяющиеся
вместе с нефтью при воздействии на пласт для повышения е о
нефтеотдачи, и еотермальный аз). Удаление H 2S, SO2 и паров
элементарной серы из отходящих азов станов и Кла са. Можно очищать азовые пото и высо о о и низ о о давления. Данный процесс считают самым э ономичным для очист и от H 2S
при мощности станов и по сере от 0,2 до 25 т/с т.
Описание процесса. Газообразный H2S превращается в
элементарн ю сер в одн стадию в среде запатентованно о
неводно о сорбента. Образовавшаяся сера остается в растворе, та что в цир лир ющем абсорбенте нет твердой фазы. Сера
выделяется из раствора при е о охлаждении в системе ристаллизатор-фильтр. Система не треб ет применения поверхностно-а тивных веществ, смачивающих а ентов или пено асителей.
С орость цир ляции по лотительно о раствора мала – 4,5–
11,2 м3/ч в расчете на 1 т/с т серы. Степень чистоты пол ченной серы высо а (не менее 98 % основно о вещества, менее
2 % вла и, следы леводородов), и ее можно смешивать с серой из процесса Кла са или применять в сельс ом хозяйстве.
Затраты на подпит реа ента – менее 246 долл. на 1 т серы
(та в ори инале, – прим. перев.). Капиталовложения и э спл атационные затраты ниже, чем в он рир ющих процессах. Не
треб ется выводить часть раствора из ци ла. При очист е отходяще о аза процесса Кла са этот аз подают непосредственно
в абсорбер CrystaSulf, поэтом не н жны аз-восстановитель,
отел- тилизатор, реа тор идрирования или за ал а водой. Не
треб ется та же возврат аза на станов Кла са.
Условия процесса. Давление – от атмосферно о до 13,8
МПа, температ ра – от 49 до 82 °С. Прис тств ющие в исходном
азе CO2, COS и CS2 не частв ют в реа ции и не влияют на ход
процесса. У леводороды, прис тств ющие в исходном азе, не
вызывают вспенивания и не мешают отстаиванию серы.
Промышленные станов и. В течение 18 мес проводились
опыты на пилотной станов е очист и пото а CO 2 при давлении
2,07 МПа. Проданы три лицензии. Первая промышленная станов а п щена в июле 2005 . на терминале GasPort в Эмдене,
Германия.
Лит. источни . Техничес ие статьи и п бли ации дост пны
на сайте www.crystatech.com.
Лицензиар. CrystaTech – э с люзивный лицензиар процесса CrystaSulf. The Hanover Co. и Gas Technology Institute (GTI) –
инвесторы CrystaTech и предоставляют CrystaTech прое тирование и на чн ю поддерж .
67. ПРОЦЕСС D’GAASS –
ДЕГАЗАЦИЯ СЕРЫ
Назначение процесса. Очист а жид ой серы от растворенных H2S и H2Sx. Неде азированной сере мо т соп тствовать
проблемы с запахом, а та же рис и отравления людей и взрыва
при хранении и транспортиров е.
Описание процесса. Де азацию серы проводят в вертиальном аппарате, работающем под давлением. Здесь неде азированн ю жид ю сер обрабатывают сжатым техноло ичесим возд хом (возд хом КИП или очищенным техничес им возд хом). Конта тный аппарат можно становить в любом подходящем месте. Сера, за ачиваемая в этот аппарат, тесно онта тир ет в нем с возд хом на специальных вн тренних стационарных стройствах.
Проведение де азации при повышенном давлении и заданной (ре лир емой) температ ре с оряет о исление H 2S и H2Sx
в элементарн ю сер . Де азированн ю сер можно выдавать на
хранение или сраз от р жать. Пос оль де азация проте ает
при повышенном давлении, азы из онта тно о аппарата можно направить в обычный бло сжи ания, либо в лавн ю орел
станов и Кла са, либо на станов очист и отходящих азов.
Та им образом, станов а де азации перестает быть источниом выброса SO2.
Э ономичес ие по азатели. В данном процессе, без применения атализатора, добиваются снижения с ммарной онцентрации H2S и H2Sx в товарной сере до 0,001 %. Повышение
рабоче о давления дает след ющие вы оды: низ ие апиталовложения, очень малая площадь под обор дованием, низ ие э спл атационные затраты и малый расход возд ха. Э спл атация станов и проста и треб ет минимальных затрат тр да на
обсл живание и ремонт. Не расход ются химреа енты, атализаторы и т.д.
Промышленные станов и. Работают 19 станово . Еще
24 техноло ичес ие линии находятся на различных стадиях прое тирования и строительства, их с ммарная мощность по сере
превышает 23800 т/с т.
Лит. источни . Патент США № 5 632 967.
Nasato, E., and T.A. Allison, «Sulfur degasification – The D’GAASS
process», Laurance Reid Gas Conditioning Conference, Norman,
Oklahoma, March 1998.
Fenderson, S. «Continued development of the D’GAASS sulfur
degasification process», Brimstone Sulfur Recovery Symposium,
Canmore, Alberta, Canada, May 2001.
Лицензиар. Goar, Allison & Associates, Inc.
* Продолжение. Начало см. в ж рнале «Нефте азовые техноло ии» № 8.
92
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Выход очищенно о аза
Подо реватель
Пар
Прод в а и сброс
предохранительно о
лапана
Т маноловитель
Котелтилизатор
Реа тор
EUROCLAUS
Дымовая
тр ба
Реа тор
селе тивно о
о исления
Узел
дожи ания
Пар
Камера
с орания
Конденсатор
S
Барботер
Исходный
ислый аз
Отработанный
реа ент
Насос для заполнения
и вы р з и
Ем ость
реа ента
ELIMINATOR
68. ПРОЦЕСС ELIMINATOR
Назначение процесса. В процессе ELIMINATOR (очиститель)
даляются H2S и ле ие мер аптаны из различных техноло ичесих азовых или жид их пото ов безопасным, эффе тивным и простым способом.
Описание процесса. Жид ий прод т ELIMINATOR может использоваться различными способами для очист и ислых азовых
или жид их пото ов.
· Подача в тр бопровод – жид ий прод т ELIMINATOR либо
распыляется в азовом пото е, либо впрыс ивается в пото жидости, а затем отработанный прод т ELIMINATOR отделяется в
верти альном или оризонтальном сепараторе.
· Барботажная олонна – ислый аз барботир ет через неподвижный слой жид ости, содержащей прод т ELIMINATOR.
· Насадочная олонна – ислый аз онта тир ет в противотое, в слое насад и, с цир лир ющей жид остью, содержащей
прод т ELIMINATOR.
· С р ббер Вент ри – ислый аз всасывается в с р ббер Вент ри пото ом жид ости, содержащей прод т ELIMINATOR (использ ется лавным образом в системах низ о о давления).
Во всех перечисленных сл чаях жид ий прод т ELIMINATOR
даляет H2S и ле ие мер аптаны, превращая их в безопасное,
простое для даления и тилизации соединение на основе аминосмолы. После онта та с раствором ELIMINATOR необходима
дальнейшая обработ а.
Прод т ELIMINATOR может работать в пото ах, насыщенных
водой, или в с хих пото ах, и действ ет почти в любых словиях.
Та ие омпоненты аза, а CO, заметно не влияют на расход прод та и/или на процесс очист и.
Может быть спрое тирована станов а ELIMINATOR для он ретных требований за азчи а. Сопротивление слоя может не превышать 0,1–0,2 м водяно о столба, остаточное содержание серы
может быть снижено до 10-5 % при любом давлении пото а (или в
ва ме), при разном содержании H2S на входе и при температ ре в системе до 150 °С.
При замене раствора ELIMINATOR отработанный раствор использ ется в ачестве ин ибитора оррозии для тр бопроводов
или может быть безопасно сброшен почти в люб ю анализационн ю сеть.
Прод ты. Предла ается полная линия прод тов ELIMINATOR
для азовых систем низ о о и высо о о давления с различным содержанием CO. Прод ты мо т с спехом очищать с хие азовые
пото и, без необходимости их дополнительно о обезвоживания.
Прод ты на водной основе для очист и жид остей при одны
для даления H2S и ле их мер аптанов пра тичес и из любых жидих пото ов и очень эффе тивно даляют эти соединения из азово о пространства резерв аров.
Э ономичес ие по азатели. Э спл атационные затраты, а
правило, держатся на очень стабильном и низ ом ровне. Констр ция аппарата та же очень проста, и он может быть из отовлен
на месте, что меньшает апиталовложения.
Промышленные станов и. Более 15 станово в разных
странах.
Лицензиар. Gas Technology Products, LLC.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Исходный Возд х
аз
S
S
S
FrC – ре лятор соотношения
QC – анализатор
FC – ре лятор расхода
69. ПРОЦЕСС EUROCLAUS
Назначение процесса. Пол чение элементарной серы из
азов, содержащих H2S и ходящих с станово очист и азов
ал аноламинами или физичес ими растворителями. Достижима степень извлечения серы до 99,7 % без а ой-либо очист и
отходящих азов.
Описание процесса. В процессе EUROCLAUS имеется термичес ая стадия, сопровождаемая тремя аталитичес ими. Межд стадиями сер выводят из аза онденсацией. Два реа тора
заполнены стандартным атализатором Кла са, а последний
реа тор – атализатором селе тивно о о исления.
На термичес ой стадии ислый аз сжи ают в возд хе, взятом в та ом оличестве, чтобы аз на выходе из второ о аталитичес о о реа тора содержал 0,8–1,0 % H2S и 0,01–0,02 % SO2.
В нижней части второ о реа тора, на атализаторе идрирования, SO2 превращается в H2S.
В последнем реа торе схемы H2S о исляется в сер более
чем на 85 %. Пос оль на этом атализаторе ни о да не протеает о исление H2S в SO2 или серы в SO2 , достижим общий
оэффициент извлечения серы выше 99,3 %; если же необходимо еще более полное извлечение, то перед реа тором селе тивно о о исления можно становить дополнительный реа тор
Кла са.
Энер етичес ие затраты по станов е мощностью 100 т/с т
серы, с аталитичес им дожи анием, исходный аз содержит
93 % H2S (по объем ):
Вид энер орес рсов
Расход
Выработ а
Пар низ о о давления, т/ч
–
3,3
Пар средне о давления, т/ч
–
10,2
Эле тричес ая мощность, Вт
220
–
Топливный аз, т/ч
0,12
–
Питательная вода, т/ч
13,5
–
Пар низ о о давления
(обо рев станов и), т/ч
0,4
–
Промышленные станов и. Со времени первой промышленной демонстрации процесса EUROCLAUS в 2000 ., по состоянию на 3-й вартал 2005 ., работали или находились в стадии строительства 17 станово .
Лицензиар. Comprimo Sulfur Solutions, член Jacobs
Engineering Group
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный аз
Отходящий аз
на сжи ание
Ре енерированный амин
Кислый аз на
станов
Кла са
Исходный аз
Отработанный
амин
Отходящий
аз станов и
Кла са
Охладительная
олонна
Холодильни
цир ляционно о
орошения
Подо реватель
Аминный
абсорбер
Реа тор
восстановления
Котелтилизатор
Отработанный
раствор амина
в ре енератор
Фильтры
сточной
воды
Насосы
отработанно о
амина
Цир ляционные
насосы
70. РАСТВОРИТЕЛИ FLEXSORB
Назначение процесса. Селе тивное даление H2S или р ппы ислых примесей (H2S, CO2, COS, CS2 и мер аптанов) из разнообразных пото ов, в зависимости от применяемо о растворителя. Техноло ия FLEXSORB SE использ ется на НПЗ, на промыслах природно о аза и в нефтехимии.
Растворитель FLEXSORB SE и SE Plus использ ется для очист и: идрированно о отходяще о аза станов и Кла са (очист а до содержания H 2S ниже 0,001 %), природно о аза, под отавливаемо о транспортиров е по тр бопровод (очист а до
содержания H2S ниже 6,1 м /м3), низ о алорийно о топливно о
аза процесса фле си о ин . Побочный прод т очист и ( ислый аз) обо ащен сероводородом.
Гибридный растворитель FLEXSORB SE использ ется для
селе тивной очист и от H2S, а та же для очист и природно о
аза от ор аничес их соединений серы, обычно прис тств ющих в нем.
С помощью растворителя FLEXSORB PS очищают аз до содержания H2S ниже 6,1 м /м3, CO2 – ниже 0,005 %, COS и CS2 –
ниже 0,0001 %, а мер аптаны при этом даляются более чем на
95 %. Этот растворитель предназначен в перв ю очередь для
очист и природно о или синтез- аза. Побочный прод т очисти – онцентрированные ислые азы.
Описание процесса. Применяется типичная схема аминной очист и. Исходный аз очищается растворителем в абсорбере (1). Отработанный абсорбент из ба абсорбера подо ревается и направляется в ре енератор (2). Теплота, необходимая
для ре енерации, пост пает от любо о подходяще о источни а.
Ре енерированный абсорбент, пройдя теплообменни и с отработанным абсорбентом и холодильни и, возвращается в абсорбер.
Абсорбент FLEXSORB SE – это водный раствор пространственно затр дненно о амина. Абсорбент FLEXSORB SE Plus –
это л чшенный водный раствор, ле че ре енерир емый и оставляющий менее 0,001 % H2S в очищенном азе. Гибридный
абсорбент FLEXSORB SE – это ибридный раствор, содержащий
амин FLEXSORB SE, физичес ий растворитель и вод .
Э ономичес ие по азатели. Снижение апиталовложений
и э спл атационных затрат, об словлено прежде все о меньшением на 30–50 % с орости цир ляции абсорбента.
Промышленные станов и. Все о абсорбентами FLEXSORB
очищается о оло 57 млн м3/с т аза и извле ается из них в общей сложности о оло 910 т/с т серы.
FLEXSORB SE – в работе 31 станов а, три прое тир ются.
FLEXSORB SE Plus – в работе 19 станово , восемь прое тир ются.
Гибридный FLEXSORB SE – в работе две станов и, три прое тир ются.
Более 60 станово работают или прое тир ются.
Лит. источни . Fedich, R.B., et al., «Selective H 2S removal»,
Hydrocarbon Engineering, Vol. 9, No. 5, May 2004.
Fedich, R.B., et al., «Solvent changeover benefits», Hydrocarbon
Engineering, Vol. 10, No. 5, May 2005.
Connock, Lisa, et al., «High recovery tail gas treating», Sulphur
Magazine, No. 296, November/December 2004.
Лицензиар. ExxonMobil Research and Engineering Co.
94
Ре енерированный раствор
амина
71. ПРОЦЕСС КЛАУСА
С ВЫСОКИМ ОТНОШЕНИЕМ – HCR
Назначение процесса. Очист а отходящих азов станови Кла са от остаточных соединений серы с целью соблюдения
жест их норм чистоты возд ха.
Описание процесса. Процесс Кла са с высо им отношением (HCR) состоит из дв х стадий.
• Гидрирование и идролиз прис тств ющих в отходящих
азах сернистых соединений (COS, CS2, Sx и SO2). Отходящий
аз подо ревают примерно до 300 °С и, не добавляя водород,
проп с ают над CoMo- атализатором. Затем аз проходит через отел- тилизатор и охлаждается примерно до 40 °С в олонне прямо о онта та с водой.
• Из охлажденно о аза извле ают H2S, оторый возвращают на станов Кла са. Газ промывают аминным раствором в
абсорбере, после че о очищенный аз сжи ают, а отработанный раствор амина ре енерир ют.
Техноло ия треб ет подстрой и техноло ичес о о режима на
станов е Кла са для величения отношения H 2S/SO2 в отходящем азе. Установ а работает очень стабильно и с высо им оэффициентом использования алендарно о времени, что особенно важно во время сбоев на станов ах, расположенных раньше по техноло ичес ой цепоч е. Не треб ется подавать водород или др ой аз-восстановитель из внешних источни ов в
реа тор идрирования.
Условия процесса. Перепад давления на станов е 20–30
Па, а рабочее давление близ о атмосферном . Очищенный
аз содержит менее 0,025 % H2S.
Э ономичес ие по азатели. На станов е применяется
стандартное обор дование и почти везде – из леродистой стали. Не расход ется аз-восстановитель и щелочные реа енты.
Можно обойтись без техноло ичес их анализаторов.
Э ономия энер орес рсов и химреа ентов оценивается примерно в 1,5 долл. на 1 т даляемой серы. Потребность в рабочей силе на э спл атацию и ремонт – о оло 1 чел-ч в смен .
Промышленные станов и. Первая промышленная станов а HCR начала работать в ноябре 1988 . на заводе Agip Plas
(фирма, аффилированная с Agip Petroli S.p.A.) в Робассомеро
(Италия). С тех пор в стадии строительства находилось более
10 станово HCR мощностью от 1,5 до 270 т/с т.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Избыто возд ха
Очищенный
прод т
Возд х
Кислый
аз
72. ОЧИСТКА MEROX
Назначение процесса. Извлечение мер аптанов из азов,
сжиженно о пропан-б тана, низ о ипящих фра ций и бензинов
или очист а бензина и более тяжелых нефтепрод тов п тем
превращения мер аптанов в дис льфиды в среде прод та.
Прод ты. Вырабатываются прод ты, пра тичес и не содержащие мер аптановой серы (менее 5 м / ), с одновременным снижением содержания общей серы (при использовании
э стра ционной техноло ии меро с).
Описание процесса. Установ и Merox мо т иметь различн ю техноло ичес ю схем , в зависимости от типа сырья и целей переработ и. Все эти схемы хара териз ются низ ими апиталовложениями и э спл атационными затратами, ле остью
э спл атации и треб ют минимально о внимания со стороны
оператора. Ниже описываются три варианта схемы.
Э стра ция. Газы, сжиженный пропан-б тан и ле ая нафта промываются (1) в противоточном режиме щелочным раствором, содержащим атализатор Merox. Мер аптаны, перешедшие в отработанный щелочной раствор, о исляются (2) ислородом возд ха в дис льфиды, оторые выделяются из раствора (3), после че о ре енерированный раствор возвращают на
э стра цию.
Обессеривание. Minalk – самая распространенная в настоящее время схема Merox-очист и бензина и азово о онденсата. Превращение мер аптанов в дис льфиды ос ществляется в
неподвижном слое атализатора Merox; в этот слой подают возд х и непрерывно вводят малые (minute) оличества щелочи
(alkali). Очищенный бензин, выходящий из реа тора, содержит
натрий в оличестве менее 1 м / . Можно применить нов ю
добав , реа ент Merox Plus, оторая значительно продлевает
сро сл жбы атализатора.
Тяжелый бензин и азовый онденсат можно очищать на станов е с неподвижным слоем, оторая во мно ом похожа на
Minalk, с тем ис лючением, что периодичес и через слой атализатора проп с ают большее оличество более онцентрированно о раствора щелочи.
Промышленные станов и. С ммарная мощность действ ющих и строящихся станово превышает 2,06 млн м 3/с т. Введено в э спл атацию более 1600 станово , единичной мощностью от 6,4 до 22 260 м3/с т. Фирма UOP продала лицензии на
станов и э стра ционной Merox-очист и аза от мер аптанов
мощностью до 81 млн м3/с т.
Лицензиар. UOP LLC.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Н
О
Л
О
Абсорбер
Биореа тор,
давление
100 Па
Отстойни
Щелочной раствор
Merox
Ввод
атализатора
Х
Сброс в
атмосфер
Насос
раствора
Вихревой сепаратор
на выходе
Отработанный
щелочной раствор
Merox
Е
Газ
дросселирования
Дис льфиды
Сырье,
очищенное от H2S
Т
Очищенный аз
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Вывод
из
ци ла
С спензия
серы
Вихревой сепаратор
на входе
Возд х
Сепаратор
дросселиро- NaOH Питательные
вания
вещества
73. ПРОЦЕСС NATCO SHELL-PAQUES
Назначение процесса. Прямое селе тивное даление H2S,
с превращением е о в сер , из природно о аза при низ ом,
среднем и высо ом давлении. Процесс может использоваться
для переработ и исло о аза аминной очист и, для расширения с ществ ющих станово пол чения серы, переработ и отходящих азов процесса Кла са и для замены или онверсии
др их процессов водной очист и, в оторых стал иваются с забив ами. Процесс особенно подходит для э оло ичес и ч вствительных зон, де нежелателен сброс в атмосфер , сжи ание или
повторная за ач а в пласт азов, содержащих H 2S.
Описание процесса. Газовый пото , содержащий H2S, онта тир ет в абсорбере с раствором щелочи, содержащим ба терии thiobacillus. Щелочь по лощает H2S и переносит е о в биореа тор, де происходит обессеривание. При прохождении через раствор в биореа торе ре лир емо о пото а возд ха, ба терии о исляют с льфиды с образованием элементарной серы
и ре енерацией щелочи. Затем элементарн ю сер де антир ют и выводят из процесса с помощью фильтра или центриф и.
Пол ченная сера может быть использована в сельс ом хозяйстве, она та же безопасна при захоронении в почве.
Э ономичес ие по азатели. Процесс Shell-Paques э ономичес и вы оден при оличестве даляемой серы от 90 /с т
до 25 т/с т. Пол чаемая сера идрофильна. Системы Shell-Paques
работают надежно, без забиво серой или за рязнения обор дования, и со значительно меньшим расходом реа ентов, чем в
анало ичных водных процессах с омпле сами железа. В данном процессе меньше обор дования, чем в обычных процессах
аминной очист и/Кла са.
Условия процесса. Техноло ия Shell-Paques работает наиболее эффе тивно при температ ре входяще о аза от 16 до 38
°С и давлении от 14 Па до 9 МПа. При более высо их температ рах входяще о аза е о необходимо охлаждать. Парциальное
давление H2S должно быть ниже 517 Па, а парциальное давление CO2 – ниже 690 Па.
Промышленные станов и. Техноло ия биоло ичес ой очист и была всесторонне подтверждена более чем на 34 становах очист и био аза при низ ом давлении в разных странах.
Имеется та же пять станово Shell-Paques высо о о давления.
Лицензиар. NATCO Group Inc.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислый аз
Топливный
аз
Пар средне о
давления
Пар высо о о
давления
На сжи ание
или очист
отходяще о
аза
Пар
Газ,
отпаренный
из ислой
воды
Кислород
Возд х
Кислый аз из
ре енератора
амина
2-ст пенчатая
станов а
Кла са
Конденсат
Пар
Пар
Возд х
Питательная вода
74. ПРОЦЕСС OXYCLAUS
Газ, отпаренный
из ислой воды
Возд х
Жид ая сера
Назначение процесса. Увеличение (до дв ратно о) мощности с ществ ющей станов и Кла са или более э ономичный
прое т новой станов и.
Описание процесса. На модифицированной станов е Класа аз сжи ают в ислороде. В запатентованной орел е термичес о о реа тора (1) можно применять ислород, содержащий 80–90 % основно о вещества. Чрезмерное повышение температ ры предотвращают, не прибе ая цир ляции аза. Кислый аз с орает в ислороде, по оси чрезвычайно оряче о сердечни а пламени, а возд х вводится по периферии, во р этоо сердечни а, и сжи ает остат и исло о аза. В сердечни е
пламени в значительной степени проте ает ре ин H 2S до водорода и серы, и азовая смесь приближается состоянию термодинамичес о о равновесия. CO2 та же восстанавливается до
CO. Эти эндотермичес ие реа ции способств ют снижению температ ры пламени до значения, оторое выдерживает обычная
жаропрочная ф теров а или о не порный ирпич. Концентрация водорода затем снижается в отле- тилизаторе (2), та а
с меньшением температ ры равновесие сдви ается в сторон
H2S. Теплота, выделяющаяся при обратной э зотермичес ой
реа ции синтеза H2S, отводится в отле- тилизаторе. Далее след ет пол чение элементарной серы по схеме обычно о модифицированно о процесса Кла са – в серии аталитичес их реа торов (3) и онденсаторов серы (4). Не треб ется ни а о о
специализированно о обор дования и ни а их изменений обычной онстр ции.
По данной техноло ии можно перерабатывать аз, отпаренный из ислой воды и содержащий аммиа , оторый сжи ают в
возд хе в отдельной печи с центральной орел ой, в атмосфере, близ ой о ислительной.
Установ и мо т работать на базовой на р з е с подачей
возд ха, а при пи овых на р з ах и при полной прое тной нар з е подают возд х и ислород.
Э ономичес ие по азатели. Если рассматривать станов
мощностью по сере 200 т/с т ( станов а Кла са + очист а отходяще о аза) с оэффициентом выделения серы 99,9 %, то обоащение возд ха ислородом позволяет меньшить апиталовложения на 1,6–2,5 млн долл. При цене ислорода 35 долл/т,
даже если все время работать с обо ащением возд ха ислородом, этой э ономии апиталовложений хватит на оплат 8-летне о расхода ислорода.
Промышленные станов и. В разных странах действ ет
или находится в стадии прое тирования более 35 станово
OxyClaus.
Лит. источни . Stevens, D.K., L.H.Stern and W. Nehb,
«OxyClaus technology for sulfur recovery», Laurance Reid Gas
Conditioning Conference, Norman, Oklahoma, 1996.
Лицензиар. Lurgi AG и Black & Veatch Corp. (толь о США).
96
Коэффициент
Коэффициент извлечения серы
извлечения серы
более 99,8–99,95 %
>96 %
Ре енерированный
раствор амина
Узел
дожи ания
Установ а
SCOT
Дымовые азы
(менее 0,001 % H2S)
Жид ая сера
Отбросный аз на
станов Кла са или на
дожи ание
Пол насыщенный
раствор амина
Де азация
серы
Де азированная
жид ая сера
75. УСТАНОВКИ КЛАУСА
Назначение процесса. Пол чение жид ой серы из азов,
содержащих H2S ( ислый аз с станово обессеривания аза,
аз, отпаренный из ислой воды, отбросный аз с станово деазации серы).
Описание процесса. Основные реа ции – хорошо известные реа ции Кла са. Аммиа , прис тств ющий в азе, отпаренном из ислой воды, с орает в лавной орел е вместе с др ими исходными азами. Пра тичес и полное разр шение аммиа а обеспечивается правильным выбором высо оинтенсивной
орел и и подо ревом исходно о аза. Прое т станов и Кла са
рассчитан на подавление образования SO3 в реа ционной печи
и послед ющих встроенных подо ревателях. Установ и пол чения серы, даже если в исходном азе прис тств ет аммиа , обычно мо т работать 3–4 ода без останов и на ремонт.
Отходящий аз с станов и Кла са направляется на становSCOT (процесс очист и отходящих азов станов и Кла са по
техноло ии Shell), де вырабатывают сер из остаточных омпонентов, содержащих ее.
Жид ю сер , пол ченн ю на станов е Кла са, далее де азир ют на станов ах де азации Shell. На станов е де азации
содержание H2S в жид ой сере снижают без применения атализатора до менее чем 0,001 %, бла одаря чем л чшается
безопасность на послед ющих операциях обработ и жид ой
серы. Отбросный аз после де азации серы можно верн ть на
станов Кла са или подать в аппарат дожи ания.
В аппарате дожи ания после станово Кла с/SCOT происходит почти полное превращение H2S и др их соединений серы
в SO2, та что онцентрация H2S в азе не превышает 0,001 %.
Узел термичес о о сжи ания может быть дополнен се цией реперации тепла для подо рева сырья или для пере рева пара,
пол ченно о на станов е Кла са. В аппарате аталитичес о о
сжи ания, на запатентованном атализаторе, можно значительно снизить расход топливно о аза.
Промышленные станов и. Установ и производительностью по сере до 4000 т/с т на НПЗ и ГПЗ.
Лит. источни и. Hoksberg, et al., «Sulfur recovery for the new
millennium», Hydrocarbon Engineering, November 1999.
Verhulst, «Safeguarding of the sulfur recovery process», Bovar/
Western Research Sulfur Seminar, Budapest, 1993.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
За рязненный
аз
Отработанный
возд х
Очищенный
аз
Исходный
за рязненный
аз
Каталитичес ий раствор
Очищенный
аз
Воздх
Газ
дросселирования
Подпит а
Сера
Вода
76. ОЧИСТКА SULFEROX
Назначение процесса. Очист а разнообразных азов от H2S с
выработ ой серы в оличестве 0,1–20 т/с т. В числе очищаемых
азов: природный аз, ислый аз с станово аминной очист и,
возвратный CO2, выделяющийся вместе с поп тным азом при воздействии на пласт для повышения нефтеотдачи, азы НПЗ, еотермальный аз, синтез- аз, аз с морс их платформ, отбросный аз с
станово ми робиоло ичес о о разложения отходов и с станово
очист и сточных вод. Газ со всем диапазоном онцентраций H2S
(от десятитысячных долей процента до почти 100 %) может быть
очищен до 0,0001 % H2S. Диапазон рабочих на р зо – а по онцентрации H2S, та и по расход аза – очень широ , и техноло ия
имеет отличн ю иб ость. В сл чае, о да расход аза слиш ом вели
(более 10 млн м3/с т), наиболее э ономичным вы лядит сочетание
аминной очист и с процессом SulFerox. Сера может быть пол чена
либо в виде лепеш и с фильтра, либо в виде расплавленно о прод та высо о о ачества. Лепеш серы можно захоронить в почве
а безвредный отход или – в зависимости от местных норм – использовать непосредственно в ачестве добрения.
Описание процесса. SulFerox – это процесс с использованием редо с-системы, в отором H2S, содержащийся в неочищенном азе, превращается в элементарн ю сер посредством реа ции с водным раствором хелатно о омпле са Fe(III). Реа цию
можно проводить в онта тных аппаратах разно о типа (барботажные олонны, оросительные олонны, тр бы-реа торы). Наиболее ниверсальна барботажная олонна – ее выбирают в тех
сл чаях, о да доп стим соп тств ющий ей перепад давления аза.
После онта тирования за рязненно о аза с раствором SulFerox
в (барботажной) олонне смесь разделяют в азосепараторе. Очищенный аз сбрасывают (при необходимости – через аплеотбойни ), а раствор SulFerox (после дополнительной де азации, если
необходимо), в отором железо восстановилось до дв хвалентно о, ре енерир ют п тем о исления Fe(II) в Fe(III) ислородом
возд ха.
Далее о исленный раствор проп с ают через аппарат-с ститель, из оторо о с спензию серы выводят на фильтрацию, а основной пото раствора возвращают в онта тный аппарат, да
та же выдают фильтрат. Та им образом, хелатный омпле с использ ется ма симально полно. В зависимости от параметров
исходно о аза, онта тный аппарат и сепаратор можно объединить в одном сос де; анало ичным образом можно объединить
ре енератор и б ферный сос д. В ито е схема из дв х сос дов
может быть приспособлена для очист и исло о аза с аминной
станов и.
Условия процесса. Рабочее давление может меняться от значения, оторое немно о выше атмосферно о, до 3,5 МПа. О исление раствором SulFerox проте ает при температ ре 43–60 °С,
но исходный аз можно подавать с температ рой 24–54 °С. Этот
аз должен быть освобожден от жид их леводородов. Газ, параметры оторо о выходят за азанные выше, н ждается в под отов е (охлаждение, под он а точ и росы). Хотя процесс SulFerox
обладает ниверсальностью, большие онцентрации в азе та их
примесей, а аммиа , HCN и SO2, мо т повлиять на э ономи
процесса.
Промышленные станов и. Работабт 30 станово .
Лит. источни . Smit, C.J. and E.C. Heyman, «Present status
SulFerox process», Proc. GRI Sulfur Recovery Conf. 9 th meeting, 1999.
Oostwouder, S.P., «SulFerox process update», Process GRI Sulfur
Recovery Conf. 8th meeting, 1997.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Возд х
Лепеш а
серы
77. ОЧИСТКА SULFINT HP
Назначение процесса. Селе тивная очист а азов высо оо давления (HP) от H2S п тем е о прямо о превращения в элементарн ю сер . Остаточная объемная доля H 2S в очищенном
азе может быть ниже 0,0001 %.
Описание процесса. В процессе Sulfint HP использ ется
хорошо известная онцепция обессеривания с помощью редо ссистемы. Одна о данный процесс разработан специально для
очист и азов высо о о давления. Исходный аз онта тир ет с
аталитичес им редо с-раствором (водный раствор хелатно о
омпле са железа) в прямоточном абсорбере (1). H2S по лощается аталитичес им раствором, реа ир ет с атализатором и
превращается в элементарн ю сер . Очищенный аз выводят
из верхней части сепаратора (2). Раствор, содержащий сер ,
про ачивают через мно опатронный фильтр высо о о давления
(3). Фильтрат можно частично верн ть в абсорбер, но часть раствора дросселир ют для проведения е о ре енерации.
Раствор, после выделения из не о аза дросселирования (4),
ре енерир ют возд хом в аппарате о исления (5). Во всех аппаратах станов и поддерживается температ ра, близ ая омнатной, и не треб ется ни термичес ой ре енерации, ни охлаждения. Фильтрация под высо им давлением позволяет избежать
вспенивания/забиво , особенно после дросселирования раствора. Ввид то о, что фильтрат возвращают непосредственно в
абсорбер, расходы на пере ач минимальны. Процесс отличается высо ой селе тивностью – даляется толь о H 2S, CO2 не
абсорбир ется, а ле ие леводороды абсорбир ются в очень
малой степени.
Э ономичес ие по азатели. Для станово мощностью по
аз 2,8–8,5 млн м3/с т и по сере 0,1–10 т/с т апиталовложения по новой техноло ии б д т на 20–50 % ниже, чем по с ществ ющей техноло ии.
Промышленные станов и. Промышленная пилотная станов а перерабатывает до 48000 м3/с т аза при давлении 8
МПа. Она спешно проработала более 6000 ч.
Лит. источни . Le Strat, P.Y., et al., «New redox process
successful in high pressure gas streams», Oil & Gas Journal,
November 26, 2001, pp. 46–54.
Лицензиар. Prosernat IFP Group Technologies and Le Gaz
Integral.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отбросный аз на сжи ание
Колонна
де азации
Гидрозатвор
Жид ая сера с станов и
Кла са
Возд ход в а
Возд х
Кислый аз
Абсорбер
Вентиляционный аз на сжи ание
Пар
Де азированная жид ая сера
Бассейн для серы
78. ДЕГАЗАЦИЯ СЕРЫ
В дренаж
Обессеренный аз
Насос, выдающий сер
Назначение процесса. Удаление из жид ой серы растворенных в ней H2S и H2Sx.
Безопасность. Сероводород – высо ото сичный и потенциально взрывоопасный аз. Е о объемная доля 0,06 % розит
летальным исходом, а нижний предел взрываемости при содержании примерно 3,5 %. Растворенный в сере H 2Sx разла ается,
и H2S, образовавшийся при разложении, выделяется во время
хранения, по р з и, раз р з и и транспортиров и серы, что создает опасн ю сит ацию.
Прод т. Жид ая сера, содержащая не более 0,001 % H 2S
(по массе).
Описание процесса. Жид ая сера, выдаваемая с станови Кла са в бассейн для серы, содержит 0,025–0,035 % (H 2S +
H2Sx). Сер де азир ют в системе а тивно о онта та аза с жидостью, при этом выд вается растворенный аз. Добавления реа ентов при де азации не треб ется. Сера из бассейна подается насосом в олонн де азации, де она проходит через неподвижный слой атализатора, онта тир я с орячим сжатым возд хом, ид щим противото ом. Де азированная сера возвращается в прод тов ю се цию бассейна.
Условия процесса. Рабочая температ ра в олонне де азации серы может быть в пределах 125–150 °С, в зависимости
от температ ры в бассейне. Рабочий перепад давления – 30–50
Па. Остаточная массовая доля H 2S в очищенной сере – 0,0005–
0,0010 %.
Констр ционные материалы. В основном леродистая
сталь. Колонна де азации может быть из отовлена из стали с
алюминиевым по рытием.
Промышленные станов и. Работает, прое тир ется или
строится нес оль о станово единичной мощностью по сере
до 300 т/с т.
Лицензиар. BP через SIIRTEC NIGI.
98
Входной
аплеотбойни
79. ПРОЦЕСС SULFUR-RITE
Назначение процесса. Удаление H2S и ле их мер аптанов из различных техноло ичес их азовых или жид их пото ов
безопасным, эффе тивным и простым способом.
Описание процесса. Кислый аз или жид ость входят в аппарат очист и в е о верхней части и распределяются равномерно по сечению для обеспечения полно о онта та со слоем твердо о зернисто о материала. Пото проходит вниз через слой
материала SULFUR-RITE, в отором H2S и ле ие мер аптаны
даляются в рез льтате их превращения в безопасный, ле ий
для вы р з и и захоронения пирит железа. Выйдя из слоя, очищенный аз или жид ость ходят из нижней части аппарата и не
н ждаются в дальнейшей очист е.
Для очист и SULFUR-RITE предпочтителен аз с высо им
содержанием вла и, вплоть до насыщенно о водой. Та ие омпоненты, а CO, не влияют в заметной степени на расход полотителя и/или на по азатели процесса. Для очист и жид их
леводородов (бензина, сжиженных ле их леводородов) пото может быть безводным.
Мо т быть созданы станов и для он ретных требований
за азчи а и словий работы. Обычно сопротивление слоя не
превышает 0,1–0,2 м водяно о столба, остаточное содержание
серы может быть снижено до 10-5 % при любом давлении потоа (или в ва ме), при разном содержании H 2S на входе и при
температ ре в системе до 150 °С.
Замена и/или за р з а по лотителя SULFUR-RITE прощается за счет применения меш ов вместимостью до 910 , специально приспособленных для небольших станово . Отработанный по лотитель неопасен и может использоваться в строительстве доро , для из отовления ирпича или в сельс охозяйственной отрасли.
Прод ты. Дост пны след ющие материалы SULFUR-RITE
для основных вариантов применения:
ARI-710 – очист а анаэробных азовых пото ов для даления толь о H2S;
ARI-720 – деление H2S и ле их мер аптанов из анаэробных азовых пото ов;
ARI-730LP – даление H2S и ле их мер аптанов из пото ов
возд ха или азов со значительным содержанием ислорода: слой по лотителя имеет очень малое идравличес ое сопротивление;
ARI-740HL – даление H2S и ле их мер аптанов из жид их
леводородов и водных пото ов;
ARI-750XL – даление H2S и ле их мер аптанов из анаэробных азовых пото ов в сл чаях, о да треб ется длительный сро сл жбы слоя по лотителя.
Э ономичес ие по азатели. Э спл атационные затраты
ниже, чем в процессах очист и жид ими реа ентами, а надежность для систем очист и при низ ом давлении ораздо выше.
Кроме то о, потребность в энер орес рсах минимальна, а онстр ция аппаратов проста, и они мо т быть из отовлены на
месте, что меньшает апиталовложения.
Промышленные станов и. Работает более 15 станово
в разных странах.
Лицензиар. Gas Technology Products, LLC.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подо реватель
Реа тор
Дымовая
селе тивно о тр ба
о исления
Реа тор
Кла са
Пар
Котелтилизатор
Камера
с орания
Конденсатор
S
S
S
Сепарационная
олонна
S
Промывная
олонна
Исходный
аз
FrC – ре лятор соотношения
QC – анализатор
FC – ре лятор расхода
Возд х
80. ПРОЦЕСС SUPERCLAUS
Назначение процесса. Пол чение элементарной серы из
азов, содержащих H2S и ходящих с станово очист и азов
ал аноламинами или физичес ими растворителями. Современные станов и SUPERCLAUS мо т перерабатывать азы, содержащие H2S/аммиа и отпариваемые из ислой воды. Достижим
оэффициент извлечения серы до 99,4 % без а ой-либо очисти отходящих азов.
Описание процесса. В процессе SUPERCLAUS имеется термичес ая стадия, сопровождаемая тремя аталитичес ими. Межд стадиями сер выводят из аза онденсацией. Два реа тора
заполнены стандартным атализатором Кла са, а последний
реа тор – атализатором селе тивно о о исления.
На термичес ой стадии ислый аз сжи ают в возд хе, взятом в та ом оличестве, чтобы аз на выходе из второ о аталитичес о о реа тора содержал 0,8–1,0 % H2S. На атализаторе в
третьем реа торе H 2S о исляется в сер более чем на 85 %.
Пос оль на этом атализаторе ни о да не проте ает о исление H2S в SO2 и вод и не идет обратная реа ция, достижим
общий оэффициент извлечения серы выше 99 %; если же необходимо еще более полное извлечение, то перед реа тором
селе тивно о о исления можно становить дополнительный реа тор Кла са.
Энер етичес ие затраты по станов е мощностью
100 т/с т серы, с аталитичес им дожи анием, исходный аз содержит 93 % H2S (по объем ).
Вид энер орес рсов
Расход
Выработ а
Пар низ о о давления, т/ч
–
3,3
Пар средне о давления, т/ч
–
10,2
Эле тричес ая мощность, Вт
220
–
Топливный аз, т/ч
0,12
–
Питательная вода, т/ч
13,5
–
Пар низ о о давления
(обо рев станов и), т/ч
0,4
–
Промышленные станов и. Со времени первой промышленной демонстрации процесса SUPERCLAUS в 1988 ., по состоянию на 3-й вартал 2005 ., работало или находилось в стадии строительства более 125 станово единичной мощностью
до 1165 т/с т.
Лицензиар. Comprimo Sulfur Solutions, член Jacobs
Engineering Group.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Товарный CO
Главный
теплообменни
Узел
дожи ания
Пар
Топливный аз
Товарный
водород
Исходный аз после ос ш и
Подо реватель питания
сепарационной олонны
Подо реватель
питания
олонны
раз он и
Колонна
раз он и
СО/СН4
Метановый
насос
81. ПРОМЫВКА ЖИДКИМ МЕТАНОМ ACORN
Назначение процесса. Пол чение CO высо ой чистоты, водорода высо ой чистоты и синтез- аза с ре лир емым отношением CO/H2, если это необходимо, для послед ющих синтезов. Синтез- аз обычно является прод том паровой онверсии
метана.
Описание процесса. Газ, пост пающий на выделение CO,
предварительно очищают от CO2 и воды, оторые мо т вымерзать в низ отемперат рных частях станов и. Очищенный исходный аз охлаждают в лавном теплообменни е и подают в
нижнюю часть промывной олонны. Эт олонн орошают жидим метаном, для то о чтобы пол чить водород, свободный от
CO, но насыщенный метаном (2–3 %). Водород подо ревают и
выдают в ачестве отово о прод та. Жид ость из ба промывной олонны подо ревают и дросселир ют в сепарационн ю олонн , де водород, оторый был растворен в метане,
выделяется в виде топливно о аза. Для минимизации потерь
CO сепарационн ю олонн орошают жид им метаном.
Жид ость из ба сепарационной олонны, освобожденн ю
от водорода, подо ревают и дросселир ют в олонн раз он и
CO/метана. Ото нанный в олонне CO подо ревают и омпримир ют; часть сжато о CO выдают в виде отово о прод та, а остальн ю часть охлаждают и возвращают в процесс. Возвратный
пото CO сначала проходит через ипятильни олонны раз они, затем подо ревает питание олонн раз он и и сепарационной и, на онец, дросселир ется для выработ и холода и подачи в
ачестве фле мы в олонн раз он и. Жид ий метан из ба олонны раз он и подается на орошение олонн промывной и сепарационной, а избыто метана испаряется в лавном теплообменни е и выдается с станов и в ачестве топливно о аза.
Разработано нес оль о вариантов это о ци ла, для то о чтобы
отвечать он ретным требованиям. Во всех сл чаях, одна о, водород выдается под высо им давлением, а CO – под низ им. Если
треб ется поднять давление CO, то применяют омпрессор.
Промышленные станов и. Работают семь станово .
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Компримирование
Исходный аз
Теплый
теплообменни
Товарный CO
Возврат смеси CO и метана
на онверсию
Товарный водород
Холодный
теплообменни
Теплый
сепаратор
Сепаратор
низ о о
давления
Холодный
сепаратор
Пар
Возвратный аз
Дымовые азы
Детандер
Колонна
разделения
СО/СН4
82. ЧАСТИЧНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ ACORN
Назначение процесса. Пол чение CO высо ой чистоты, водорода меренной чистоты и синтез- аза с ре лир емым отношением CO/H2, если это необходимо, для послед ющих синтезов. Синтез- аз обычно является прод том процесса неполноо о исления.
Описание процесса. Газ, пост пающий на выделение CO,
предварительно очищают от CO 2 и воды, оторые мо т вымерзать в низ отемперат рных частях станов и. Очищенный исходный аз охлаждают: сначала прод тами в теплом теплообменни е, а затем – отбирая не о теплот в ипятильни е олонны разделения CO/CH4. С онденсировавшиеся CO и метан
отделяют от азовой фазы в теплом сепараторе. Газ из это о
сепаратора охлаждают в холодном теплообменни е, де онденсир ется большая часть оставше ося CO. Далее снова проводят разделение фаз в холодном сепараторе; выделившаяся в
нем жид ость представляет собой CO высо ой чистоты и направляется в ачестве фле мы в олонн раз он и CO и метана.
Жид ость из тепло о сепаратора дросселир ется в сепаратор низ о о давления, в отором из нее выделяется растворенный водород. Газ из это о сепаратора подо ревают, омпримир ют и возвращают в пото сырья для выделения CO. Жид ость
из холодно о сепаратора направляют в олонн раз он и CO и
метана. Ото нанный в ней CO подо ревают и выводят а отовый прод т. К бов ю жид ость олонны, содержащ ю CO и
метан, та же подо ревают, испаряют и использ ют а топливный аз. Газ из холодно о сепаратора (водород) подо ревают в
холодном теплообменни е, расширяют в детандере, вырабатывая холод для ци ла, снова подо ревают в обоих теплообменни ах и выдают в виде товарно о водорода со степенью чистоты 97–98 %.
Возможны изменения основной схемы, в зависимости от
давления и состава исходно о аза и заданной чистоты прод тов. Водород выдается под высо им давлением, а CO – под низим. Поэтом обычно необходим омпрессор CO, для то о чтобы выдать CO на послед ющ ю переработ .
Промышленные станов и. Работают 11 станово .
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
100
Сырье –
природный
аз
Возд х
Конденсат
Топливный аз
Товарная
«синтетичес ая»
нефть
83. ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА
В ЖИДКОЕ ТОПЛИВО – GTL
Назначение процесса. Пол чение «синтетичес ой» нефти,
при одной для пере ачивания и свободной от серы, из природно о аза (на отдаленных месторождениях) или из нефтяно о
аза. Можно перерабатывать природный аз различно о состава, в том числе с высо им содержанием CO 2. Процесс подходит
для реализации в отдаленных местах или на морс их платформах, де особое значение имеет омпа тность и небольшая масса
обор дования.
Описание процесса. Природный аз очищают от серы обычными способами (1). Добавляют пар и возвратные азы, после
че о смесь подо ревают и подают в предварительный онвертер CRG (2). Здесь на ни елевом атализаторе высшие леводороды превращаются в метан и частично онвертир ются в
смесь CO и водорода. Затем добавляют дополнительный пар,
смесь пере ревают и подают в онвертер (3) онстр ции
Davy/BP – омпа тн ю печь с большим оличеством атализаторных тр б и противоточным движением дымовых азов и реа ционной смеси. В онвертере (3) на ни елевом атализаторе
образ ется смесь о сидов лерода с водородом. Теплота, необходимая для проте ания эндотермичес о о процесса онверсии, передается через стен и тр б от прод тов с орания избыточно о водорода и природно о аза. По выходе из онвертера
аз охлаждают (4), вырабатывая пар для проведения процесса
и для выдачи на сторон . Конденсат, выделившийся при охлаждении аза, отводят. Газ, освобожденный от онденсата, сжимают одност пенчатым центробежным омпрессором (5) и подают в бло мембранно о разделения (6), в отором выделяют
избыточный водород, использ емый в ачестве топлива в онвертере (3). Нонпермеат ( аз, не прошедший с возь мембран )
– это синтез- аз, оторый подают в бло синтеза (7), де он на
обальтовом атализаторе превращается в смесь парафиновых
(жид их и твердых) леводородов. Реа тор в бло е (7) может
быть с неподвижным или с с спендированным атализатором,
в зависимости от масштаба станов и и целей прое та. Непревращенный синтез- аз возвращается в онвертер (3).
Парафинистый прод т из бло а синтеза может быть подвер н т идро ре ин (8) по обычной техноло ии с пол чением
подвижной жид ости – «синтетичес ой» нефти.
Условия процесса. Техноло ичес ий режим онвертера
можно менять в широ их пределах, обеспечивая ма симальн ю
эффе тивность процесса.
Промышленные станов и. Компа тный онвертер и процесс Фишера-Тропша на неподвижном атализаторе были спешно испытаны на демонстрационной станов е омпании BP
в Ни ис и, шт. Аляс а. Эта станов а работает со 2- о вартала
2003 .
Лицензиар. Davy Process Technology.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Природный
аз
Возд х
Пол чение
синтез- аза
(автотермичес ая
онверсия)
Очист а
аза
Реа торы
Фишера- Обла ораживание прод та
Тропша
Сжиженный
пропан-б тан
Нафта
Керосин/
реа тивное
топливо
Возд шная
омпрессия
Дизельное
топливо
Пар
Возд х
Природный
аз
Бло
разделения
возд ха
Бло
очист и
отбросных
азов
1
2
Питательная
вода
Пар
3
Питательная Пар
вода
Сжиженный пропанб тан, нафта и
дизельное топливо
84. ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА
В ЖИДКОЕ ТОПЛИВО – GTL
Назначение процесса. Пол чение сверхчистых синтетичесих топлив из природно о аза. Топлива (дизельное, еросин,
нафта, и сжиженный пропан-б тан) не содержат серы, аромати и или тяжелых металлов. Процесс может быть спрое тирован для применения на с ше или на морс их платформах. Более то о, станов а сама снабжает себя энер орес рсами и
может выдавать эле троэнер ию на сторон .
Описание процесса. Отличительная особенность процесса Фишера-Тропша в разработ е фирмы Syntroleum – использование возд ха при пол чении синтез- аза. Возд х, природный аз и пар смешиваются и реа ир ют в запатентованном автотермичес ом онвертере, давая синтез- аз с соотношением
H2/CO о оло 2 : 1. Синтез- аз омпримир ют и направляют в
реа торы Фишера-Тропша, де на запатентованном обальтовом атализаторе образ ется смесь малоразветвленных парафиновых леводородов.
Непрореа ировавший синтез- аз из бло а Фишера-Тропша
использ ется в ачестве топлива в т рбинах, печах и др ом обор довании. Теплота реа ции и онденсат из бло ов онверсии и
Фишера-Тропша ре перир ются и использ ются в техноло ичес их процессах. Выработанн ю «синтетичес ю» нефть очищают и разделяют на сверхчистые фра ции – дизельн ю, еросинов ю, нафт и сжиженный пропан-б тан. В сравнении с переработ ой обычной нефти, переработ а «нефти» из процесса
Фишера-Тропша проте ает в менее жест их словиях – при меньшей температ ре и давлении, с меньшим расходом водорода,
при более длительном сро е сл жбы атализатора, что об словлено отс тствием серы, аромати и и тяжелых металлов в
прод те Фишера-Тропша.
Условия процесса. На выработ 1 м3 жид о о прод та
затрачивается о оло 1680 м 3 азово о сырья. Мо т быть разработаны э ономичные прое ты станово мощностью (по аз )
от 0,7 млн м3/с т до 28 млн м3/с т и выше.
Э ономичес ие по азатели. В процессе фирмы Syntroleum
возд х использ ется вместо ислорода, для пол чения отороо н жно строить станов разделения возд ха. Сочетание отаза от ислорода с применением высо оа тивно о атализатора дает значительн ю э ономию апиталовложений и э спл атационных затрат в сравнении с альтернативными процессами.
Лит. источни . Патент США № 6 265 453.
Лицензиар. Syntroleum Corp.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
85. ПЕРЕРАБОТКА ГАЗА
В ЖИДКОЕ ТОПЛИВО – GTL
Назначение процесса. Пол чение простых для перевоз и
средних дистиллятных топлив из природно о аза. Процесс имеет высо ю эффе тивность по лерод , та а базир ется на
принадлежащей фирме ConocoPhillips техноло ии неполно о аталитичес о о о исления (COPox) природно о аза в синтез- аз
и запатентованном фирмой ConocoPhillips процессе ФишераТропша – переработ е синтез- аза. Процесс GTL, предложенный фирмой ConocoPhillips, считают реальной возможностью
пол чения прибыли от плохо использ емых азовых месторождений.
Описание процесса. Головной процесс (1) базир ется на
ни альной, запатентованной техноло ии COPox – аталитичесо о неполно о о исления. У леводородное сырье превращается в смесь CO и водорода л бже и селе тивнее, чем в обычных
равновесных процессах пол чения синтез- аза. Реа торы
ConocoPhillips имеют высо ю производительность и работают
в сравнительно мя их словиях.
Средний в техноло ичес ой схеме процесс (2) – это процесс Фишера-Тропша. Е о проводят на высо оа тивном атализаторе, пол чая смесь малоразветвленных парафиновых леводородов, в оторой мало содержание метана и преобладают более тяжелые леводороды за счет более ле их. Предложены различные онстр ции реа торов; выбрав оптимальн ю,
можно минимизировать объем реа тора и пол чить заданный
набор прод тов.
Прод т реа ции Фишера-Тропша очищают на онечной стадии (3), применяя идро енизационный процесс, в отором сочетаются две техноло ии – обычная и запатентованная фирмой
ConocoPhillips. Три описанных бло а объединены в общ ю схем , оторая хара териз ется высо ой эффе тивностью по лерод и минимальными апиталовложениями. В совмещенном
процессе ма симально использ ется теплота э зотермичес их
реа ций и сведены миним м возвратные пото и.
Условия процесса. Условия процесса COPox меняются в
широ их пределах в зависимости от состава исходно о аза.
Обычно рабочая температ ра – от 600 до 1000 °С. Типичная температ ра процесса Фишера-Тропша в этой схеме – 200–250 °С.
Промышленные станов и. В настоящее время фирма
ConocoPhillips п с ает в Пон а-Сити, шт. О лахома, демонстрационн ю станов производительностью 64 м3/с т.
Лицензиар. ConocoPhillips б дет лицензиаром для своих аффилированных омпаний.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сырье
Природный аз
Газовое топливо
Охлаждающая вода За алочная
вода
О2/пар
Пар средне о
давления
Компрессия (по за аз )
Предварительная очист а
( идрообессеривание)
Техноло ичес ий
онденсат
Сат рация
Пар на
сторон
Техноло ичес ий
пар (по за аз )
CO2 (по
за аз )
Водная
смесь
после
за ал и
6
ATR
Кондиционирование
аза (по за аз )
86. ПРОЦЕСС MEGASYN
Деминерализованная вода
Синтез- аз
ранице станов и
Назначение процесса. Кр пнотоннажное производство синтез- аза (смесь CO и H 2) в одн линию из природно о аза или
др их азообразных леводородов для синтеза метанола, аммиа а, для процесса Фишера-Тропша и др их синтезов.
Описание процесса. У леводородное сырье подо ревают
и очищают от серы. Затем аз насыщают водяным паром, для
че о в схем в лючен цир ляционный онт р, питаемый онденсатом. После это о смесь подо ревают в печи и подают на
автотермичес ю онверсию, предварительно проп стив через
аппарат предварительной онверсии, оторый ставится по особом за аз . При необходимости, на стадию предварительной
онверсии можно вводить CO 2.
В автотермичес ом онвертере (ATR) леводородное сырье в слое ни елево о атализатора превращается с частием
ислорода в смесь, состоящ ю в основном из CO и H 2. Ключевой зел ATR – смеситель, оторый способств ет взаимодействию леводородов с ислородом. В зоне пламени проте ают
реа ции онверсии, а в слое атализатора станавливается термодинамичес ое равновесие. Температ ра на выходе из ATR –
от 900 до 1050 °С. В этих словиях дости ается высо ая степень
превращения метана. Конвертированный аз охлаждают, при
этом вырабатывают пар высо о о давления, подо ревают сырье, питательн ю вод и вод цир ляционно о онт ра.
Э ономичес ие по азатели. Ниже приводятся основные
расходные по азатели по станов е пол чения синтез- аза для
процесса Фишера-Тропша в расчете на 1 млн м 3 синтез- аза.
Природный аз (сырье + топливо), ГДж
16 400
Кислород (из-за раниц станов и), млн м 3
0,22
CO2, млн м3
0,09
Деминерализованная вода, т
34,6
Охлаждающая вода, т
406
Эле троэнер ия, Вт·ч
792
Выдача пара на сторон , т
659
Удельные апиталовложения,
3
млн евро на 1 млн м /с т синтез- аза
7,92
Промышленные станов и. Самая р пная в мире станов а пол чения синтез- аза из природно о аза. Самая р пная в мире станов а автотермичес ой онверсии в одн линию. Все о 30 станово автотермичес ой онверсии.
Лицензиар. Lurgi AG.
Охлаждающая вода
За алочная
вода
Предварительная
онверсия (по за аз )
Охлаждение аза
102
Охл.
вода
Металлы и зола
Питательная
вода
Неочищенный
аз
Альтернативное направление –
на онверсию CO
Сточная вода
87. МНОГОЦЕЛЕВАЯ ГАЗИФИКАЦИЯ
Назначение процесса. Пол чение синтез- аза, в основном смеси H2
и CO, из само о разнообразно о сырья – от азообразных до высо о ипящих жид их леводородов, а та же из эм льсий и с спензий. Новая область применения – азифи ация химичес их отходов. Главное преим щество этой техноло ии перед сходными процессами – чрезвычайная иб ость
по сырью в режиме «за ал и». С ществ ет та же вариант процесса с отлом- тилизатором, хара териз ющийся очень высо им КПД.
Описание процесса. Непрерывный процесс не аталитичес о о
неполно о о исления. На рис н е по азана схема с злом за ал и: леводородное сырье, модератор, т.е. добав а, смя чающая режим (H2O,
CO2 или азот) и о ислитель (чистый или разбавленный ислород или
возд х) подаются через специальн ю орел в реа тор (1) – сос д высо о о давления с вн тренней жаропрочной ф теров ой. Техноло ичесий режим ре лир ют автоматичес и. Горячие азообразные прод ты
реа ции, выйдя из нижней части реа тора, проходят через за алочн ю
зон , в оторой в аз впрыс ивают вод , доводя содержание водяно о
пара в азе до близ о о насыщению. Избыто за алочной воды вымывает из аза больш ю часть твердых частиц – зол и саж .
Дальнейшая очист а происходит в с р ббере Вент ри (2), из оторо о аз пост пает в отел- тилизатор (3), де за счет теплоты аза
вырабатывается пар средне о давления. Затем аз проходит через онцевой холодильни (4) и выдается на послед ющ ю переработ . При
выработ е водорода орячий влажный аз из с р ббера Вент ри пост пает непосредственно на онверсию CO. С спензия сажи и золы, выводимая из процесса, содержит пра тичес и все металлы и зол , прис тствовавшие в сырье. Ее выводят через сборни с спензии (5) и
перерабатывают в системе извлечения металлов/золы (6). Здесь саж
и зол выделяют из с спензии фильтрацией, после че о сжи ают в онтролир емом режиме, пол чая товарный прод т – смесь металлов и
золы. Вод после фильтрации возвращают на за ал . Избыто воды
предварительно очищают отпар ой лет чих примесей и далее направляют в обычн ю систем очист и сточных вод.
Условия процесса. Температ ра азифи ации – от 1200 до
1600 °С, давление – от атмосферно о до 7 МПа (или выше, если это
э ономичес и оправдано). Сырье и о ислитель подо реваются до температ ры в широ ом диапазоне от 100 до 600 °С, в зависимости от
типа сырья. Выходы и состав прод тов меняются в зависимости от
типа сырья и оличества добавляемо о модератора. Режим водной
за ал и выбирают с целью обеспечения ма симальной иб ости по
сырью. При низ ом содержании солей в схеме с отлом- тилизатором можно ре перировать теплот с выработ ой пара высо о о давления, что дает повышение обще о КПД.
Э ономичес ие по азатели. Основные расходные по азатели на
1 т тяжело о остаточно о нефтяно о сырья: ислород (100 %) – 1,0–1,1 т;
выдача пара на сторон – от 0,5 т пара средне о давления до 2,2 т пара
высо о о давления; вырабатывается 2,2 т неочищенно о синтез аза (в
пересчете на с хой аз), что э вивалентно 2600 м3 смеси CO и H2. Тепловой КПД (при выдаче холодно о аза) 82–85 %. В схеме с отлом- тилизатором тепловой КПД, с четом выработ и пара высо о о давления, приближается 95 %, если считать по высшей теплоте с орания сырья. Та ие
по азатели делают техноло ию привле ательной, о да стоит задача вырабатывать синтез- аз и эле троэнер ию. С ммарные апиталовложения в высо оинте рированный и эффе тивный энер отехноло ичес ий
омпле с составят примерно 1200 долл. на 1 Вт мощности.
Промышленные станов и. В Германии работает р пнотоннажная промышленная станов а, на оторой продемонстрирована полная иб ость по сырью и прод т ; станов а питает омпле с по производств метанола и эле троэнер ии (энер отехноло ичес ий
омпле с IGCC). На др ой станов е азифицир ют асфальтеновый
остато , пол чая синтез- аз для аммиачно о производства.
Лит. источни . Liebner, W., and C. Erdmann, «MPG – Lurgi
Multipurpose Gasification – Recent Applications and Experiences», World
Petroleum Congress 2000, Calgary, Canada, June 2000.
Лицензиар. Lurgi AG.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Возврат Н2
Техноло ичес ий пар
Компрессия
и за ач а
У леводородное
сырье
Очист а
сырья
Отд вочный аз
Предварительная
онверсия
Система
(по за аз )
топлива
Подпит а топливом
Конве ционная
се ция
КотелСд в а пара
тилизатор
на азе Пар
Тр бчатая
Подо реватель печь
возд ха (по за аз )
Питательная
вода
Паровые
змееви и
Техноло ич.
змееви и
Дымовая
тр ба
Система
пара
Питательная вода
Компрессия
Возврат
Техноло ичес ий
онденсат
Линия
охлаждения
Отд в а в систем топлива
Система
очист и
Се ция
даления CO2
Компрессия
Возвратный/побочный
водород
Товарный
синтез- аз
88. СИНТЕЗ-ГАЗ (H2 + CO)
Назначение процесса. Пол чение синтез- аза (H 2 + CO)
паровой онверсией леводородно о сырья.
Сырье. У леводороды от природно о аза до нафты.
Описание процесса. Обобщенная техноло ичес ая схема
в лючает предварительн ю очист сырья, предварительн ю онверсию (по за аз ), паров ю онверсию леводородов (с возможной добав ой CO2), даление CO2 и очист в низ отемперат рном бло е или орот оци ловой адсорбцией (КЦА). Часто
схем приспосабливают
он ретным требованиям за азчи а.
На стадии предварительной очист и сырье освобождают от
серы, хлоридов и др их аталитичес их ядов, для че о е о подо ревают до заданной температ ры.
Очищенное сырье и возвратный CO2 (из се ции даления
CO2) смешивают с техноло ичес им паром, пере ревают и онвертир ют в тр бчатой печи (перед ней, если н жно, ставят аппарат предварительной онверсии). Реа ции онверсии в целом сильно эндотермичны. Тепло для проведения онверсии
пол чают сжи анием в потолочных орел ах печи отд вочно о
аза со стадии очист и и топливно о аза.
Жест ость процесса онверсии в аждом он ретном сл чае оптимизир ют. Отходящее тепло онвертированно о аза
тилизир ют для выработ и пара. Техноло ичес ий онденсат
после тилизации тепла и охлаждения отделяют и, а правило,
после необходимой очист и использ ют в системе выработ и
пара.
Охлажденный онвертированный аз направляют на даление CO2 и послед ющ ю очист для пол чения синтез- аза заданно о ачества. Система выработ и пара обычно работает в
режиме естественной цир ляции, что повышает ее надежность.
Промышленные станов и. Фирма Technip частвовала в
создании более 10 станово синтез- аза в разных странах.
Лицензиар. Technip.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Обессеривание Предваритель- Тр бчатая
сырья
ная онверсия онверсия
Техноло ичес ий пар
Пар на сторон
Возврат CO2
CO2
Система
под отов и
питательной
Химреа енты
воды
В
систем
пара
Деминерализованная вода
Возд х
Пар на
сторон
Возврат
водорода
CO
Природный
аз
Возд х в топ
Питательная вода
Ре перация
теплоты
Водород
Выделение СО2
КЦА
Низ отемперат рное
разделение
Топливный аз
89. ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА (УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ МЕТАНА)
Назначение процесса. Пол чение синтез- аза с высо им
содержанием CO.
Прод ты. Чистые CO и водород или смеси CO и H2 (синтез- аз), использ емые для синтеза мно их прод тов, в числе
оторых с сная ислота, о соспирты и изоцианаты.
Описание процесса. Усовершенствованн ю паров ю онверсию в тр бчатой печи считают наиболее подходящим процессом для станово синтез- аза средней мощности. Тр бчатый
онвертер с бо овыми орел ами и атализатор фирмы TopsШe
работают при низ ом отношении H2O/C, высо ой температ ре
на выходе аза из тр б и высо их тепловых на р з ах.
У леводородным сырьем может быть природный аз, сжиженный пропан-б тан или нафта. Для более тяжело о сырья
перед тр бчатым онвертером необходимо ставить адиабатичес ий предварительный онвертер. Для пол чения синтез- аза
с высо им содержанием CO в онвертер вводят CO2, за пленный на стороне, и/или возвращают CO2, выделенный из онвертированно о аза.
В составе станов и – обессеривание сырья, предварительная онверсия, тр бчатая онверсия, ре перация теплоты в отле- тилизаторе, выделение CO2 и е о возвращение в процесс и
онцевая очист а. Выбор техноло ии очист и синтез- аза – мембранное разделение, низ отемперат рное разделение или орот оци ловая адсорбция зависит от требований товарным
прод там.
Условия процесса. Обычно аз с повышенным содержанием CO пол чают при исходном отношении H2O/CH4 = 1,5 – 2,0 и
при возврате CO2 и/или введении е о со стороны. При этих словиях и при температ ре на выходе из онвертера 950 °С пол чают синтез- аз с отношением H2/CO = 1,8. Можно пол чить
синтез- аз с еще меньшим отношением H2/CO, проводя онверсию дио сидом лерода по техноло ии SPARG или применяя высо оа тивный атализатор онверсии, содержащий блаородный металл.
Э ономичес ие по азатели. Пол чение синтез- аза с повышенным содержанием CO методом совершенствованной паровой онверсии дает значительн ю э ономию э спл атационных затрат и апиталовложений.
Лит. источни . Winter Madsen, S., et al., «Advanced reforming
technologies for synthesis gas production», Symposium on Large
Chemical Plants, Antwerp, September 1998.
Vannby, R. аnd C. Stub Nielsen, «Operating experience in
advanced steam reforming», Symposium on Large Chemical Plants,
Antwerp, October 1992.
Winter Madsen, S., and J-H. Bak Hansen, «Industrial aspects of
CO2 reforming», AIChE spring meeting, Houston, March 1997.
Лицензиар. Haldor TopsШe A/S.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Природный
аз
Кислород
Пар на сторон
Природный аз
Возврат CO2
(при необходимости)
Обессеривание
Топливо
Товарный CO
Ре перация теплоты
Готовый
синтез- аз
Очист а
омпонентов
(при
необходимости)
Товарный
водород
90. ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА
(АВТОТЕРМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ)
Назначение процесса. Пол чение CO и водорода для нефтехимичес их процессов, обычно – для синтеза о соспиртов и
метанола.
Прод ты. Синтез- аз, содержащий CO и водород. Синтезаз может быть использован непосредственно в синтезе или, в
др ом варианте, может быть разделен на омпоненты высо ой
чистоты – CO и водород.
Описание процесса. Сырье подо ревают (1) и обессеривают в обычной системе « идроочист а – по лощение о сидом
цин а» (2). К очищенном сырью добавляют водяной пар и, в
особом сл чае, возвратный CO 2. Смесь подают в орел автотермичес о о онвертера (3) – аппарата с вн тренней жаропрочной ф теров ой, в отором находится неподвижный слой атализатора. В эт же орел , становленн ю в верхней части онвертера, вводят ислород. В объеме непосредственно под орел ой происходит неполное о исление, а ниже, в слое атализатора – процесс онверсии. Температ ра аза на выходе из
онвертора – 930–1040 °С, ее станавливают в зависимости от
требований состав онечно о прод та.
Конвертированный аз охлаждают и проп с ают через зел
очист и от CO2 (4). Газ после этой очист и содержит лавным
образом CO и водород и выдается а отовый синтез- аз. Области е о применения в лючают синтез метанола и о соспиртов. Др ой вариант переработ и это о аза – разделение (обычно рио енное) на омпоненты высо ой чистоты – CO и водород.
CO2 можно верн ть в онвертер для меньшения отношения
H2/CO в онечном азе. При переработ е природно о аза это
отношение находится в пределах 2,7 (без возврата CO 2) – 1,6
(при полном возврате CO2).
Техноло ия автотермичес ой онверсии подобна паровозд шной онверсии в производстве аммиа а, за ис лючением
то о, что в первом сл чае применяют ислород, а в производстве аммиа а – возд х. В описываемом процессе возд х нежелателен, та а азот разбавит смесь водорода и CO.
Э ономичес ие по азатели. Автотермичес ая онверсия
э ономичес и оправданна в тех сл чаях, о да ислород сравнительно дешев. При онверсии природно о аза оптимальное
отношение H2/CO находится в пределах 1,6–2,7.
Лит. источни . Tindall, B.M., and M.A. Crews, «Alternative
technologies to steam-methane reforming», Hydrocarbon Processing,
November 1995.
Лицензиар. CB&I Howe Baker
104
Предварительный
онвертер
Возд х
в топ
Кислород
Реа тор
автотермичес ой
онверсии
Синтезаз
Охлаждение
аза
91. ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА
(АВТОТЕРМИЧЕСКАЯ КОНВЕРСИЯ)
Назначение процесса. Пол чение синтез- аза для различных синтезов и/или водорода и CO.
Сырье. Природный аз, азы НПЗ, сжиженный пропан-б тан, нафта и их смеси.
Прод т. Синтез- аз для пол чения CO, водорода, аммиаа, метанола, синтетичес о о топлива по способ Фишера-Тропша и прод тов о сосинтеза.
Описание процесса. Автотермичес ая онверсия может
сл жить альтернативой обычной паровой онверсии при пол чении аза с повышенным содержанием CO. Сырье подо ревают и очищают от серы, после че о подают в адиабатичес ий
реа тор автотермичес ой онверсии (ATR). В верхней части ATR,
в амере неполно о о исления, сырьевая смесь с орает в ислороде. Ключевая особенность онстр ции ATR – охлаждаемые
водой ислородные сопла под рыш ой реа тора. Они ос ществляют полное смешение омпонентов в зоне орения без применения а их-либо вн тренних металличес их стройств, блаодаря чем обеспечивается длительный сро сл жбы орел и.
Пройдя слой ни елево о атализатора, в отором проте ают реа ции паровой онверсии, аз выходит из ATR с температ рой 1000–1100 °С. Тепло аза использ ется для выработ и пара
высо о о давления. Далее аз охлаждается и направляется на
очист (например, на очист от CO2, мембранное или риоенное разделение и пр.). Мо т быть пред смотрены добавление или возврат CO2 в ATR для дальнейше о л чшения э ономичес их по азателей.
Промышленные станов и. Техноло ия автотермичес ой
онверсии разработана фирмой Uhde на основе паровозд шной онверсии, использ емой в схеме синтеза аммиа а, с тем
ис лючением, что вместо возд ха применен ислород. Констр ция орелочных сопел, охлаждаемых водой, спешно испытывалась более 10 лет на демонстрационной станов е мощностью 12000 м3/ч H2/CO, работающей по запатентованной Uhde
техноло ии омбинированной автотермичес ой онверсии.
Лит. источни . BabikA. and J. Kurt (Uhde), «Slovakian refiner
operating new hybrid hydrogen-production process», Oil & Gas
Journal, March 21, 1994 OGI SPECIAL
Лицензиар. Uhde GmbH, Dortmund, Germany.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный аз
Топливо
Газ,
обо ащенный CO2
Обо ащенный
ислый аз
Очищенный аз в
топливн ю
сеть
Исходный
аз
Пар
Конвертированный
аз на ре перацию теплоты,
очист и синтез
Обессеренное
сырье
92. ПОЛУЧЕНИЕ СИНТЕЗ-ГАЗА
(ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ)
Назначение процесса. Пол чение водорода и/или синтез- аза
с повышенным содержанием CO с использованием совершенствованных способов паровой онверсии.
Сырье. Природный аз, отбросный аз НПЗ, сжиженный пропан-б тан, нафта или их смеси.
Прод т. Синтез- аз для пол чения водорода, CO, аммиа а, метанола, синтетичес о о топлива по способ Фишера-Тропша, прод тов о сосинтеза.
Описание процесса. Паровая онверсия – это высо отемперат рная реа ция метана или ле их леводородов с водяным паром, дающая водород, CO и CO 2. Условия процесса меняются в зависимости от е о назначения; аз выходит из атализаторных тр б
при температ ре 740–950 °С под давлением до 5 МПа.
Широ ий диапазон словий процесса заставляет создавать онстр цию онвертера, обладающ ю большой иб остью в работе.
Паровой онвертер онстр ции фирмы Uhde – это печь с потолочными орел ами, с тр бами центробежно о литья из жаропрочно о сплава, заполненными ни елевым атализатором, и запатентованной “холодной” выходной ребен ой. Еще одной особенностью прое та
водородных станово фирмы Uhde является дв хсе ционная система пара для э оло ично о полно о использования техноло ичес о о
онденсата и выработ и пара высо о о давления на сторон при проверенной онстр ции холодильни а техноло ичес о о аза.
Концепция парово о онвертера фирмы Uhde та же в лючает полностью из отовленные и испытанные на заводе, имеющие мод льн ю
онстр цию онве ционные змееви и, что дополнительно повышает
ачество станов и и минимизир ет рис и. Конечные стадии процесса
мо т в лючать онверсию CO, орот оци лов ю адсорбцию, очист
от CO2 (например, с помощью МДЭА), мембранное или рио енное
разделение, в зависимости от требований
онечным прод там.
Варианты процесса в лючают испарение сырья, возврат CO 2,
адиабатичес ий предварительный онвертер и/или высо о- и низотемперат рн ю онверсию CO при переработ е более тяжело о
сырья и/или для оптимизации расхода сырья/топлива и выработ и
пара. Прое ты фирмы Uhde позволяют сочетать ма симальн ю реперацию тепла и оптимальный КПД по энер ии с э спл атационной безопасностью и надежностью.
Констр ция онвертера, предложенная фирмой Uhde, особенно при одна для создания надежных р пных а ре атов и прошла
провер на работоспособность в течение последних десятилетий.
Фирма Uhde может разработать онвертер а по требованиям заазчи а, та и по собственным стандартам прое тирования.
Промышленные станов и. Первый онвертер Uhde с «холодной» выходной ребен ой п щен в 1966 . В 1977 и 1984 . были
п щены два р пных паровых онвертера Uhde с 540 атализаторными тр бами в аждом, и эти станов и работают до сих пор. В разных
странах действ ют более 60 онвертеров онстр ции Uhde, в самом
р пном онвертере насчитывается 960 атализаторных тр б.
Недавно фирма ввела в э спл атацию р пный омпле с аммиа а/ арбамида (сырье – природный аз) в Катаре и две водородные
станов и мирово о масштаба для Shell Canada Ltd., Канада, и
SINCOR C.A., Венес эла. В настоящее время фирма выполняет восемь прое тов онвертеров для разных стран: четыре – для р пных
омпле сов аммиа а/ арбамида в Е ипте и Са довс ой Аравии, а
еще четыре – для р пных водородных станово .
Лит. источни . Beyer, F., J. Brightling, P. Farnell and C. Foster,
«Steam Reforming – 50 years of development and the challenges for the
next 50 years», AICHLE Ammonia Safety Symposium 2005, Toronto,
Canada, September 2005.
Лицензиар. Uhde GmbH.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Холодный
сепаратор
высо о о
давления
Горячий сепаратор
низ о о давления
93. ПРОЦЕСС ADIP
Назначение процесса. Ре енеративный процесс аминной
очист и природно о аза, нефтезаводс их азов и синтез- аза
от H2S и CO2. Содержание H2S может быть меньшено до низ оо ровня. Процесс может та же применяться для л бо о о извлечения H2S, CO2 и COS из сжиженно о нефтяно о аза или из
сжиженных леводородов, выделенных из природно о аза.
Др ая область применения – р бая очист а синтез- аза от CO 2
с ре енерацией п тем дросселирования.
Последовательность процессов ADIP/Кла с /SCOT особенно вы одна в том сл чае, о да использ ется совмещенная система ADIP, в оторой селе тивно извле ают H2S для е о переработ и на станов е Кла са и очищают отбросные азы методом
SCOT (процесс очист и отходящих азов станов и Кла са по
техноло ии Shell).
Описание процесса. В процессе ADIP применяются водные
растворы: вторично о амина (диизопропаноламина) или третично о амина (метилдиэтаноламина). Массовая доля амина может
дости ать 50 %. Процесс хара терен малыми с оростями оррозии и правляемой с лонностью растворителя вспениванию (блаодаря оптимальном прое т ). Техноло ичес ие схемы мо т сильно различаться, в зависимости от назначения. Возможна высо ая
степень инте рации отдельных техноло ичес их станово .
Самая простая система сходна с др ими станов ами аминной очист и. Очист а ADIP жид о о сырья – это э стра тор, после оторо о след ют смеситель и отстойни и для извлечения
COS. Часто применяют обычн ю ре енерацию для отдельных
аминных абсорберов. Состав абсорбента оптимизир ют в зависимости от требований за азчи а.
В типичной схеме леводороды, абсорбированные вместе
с ислыми омпонентами в абсорбере (1), выделяются при дросселировании (2) и после очист и (3) использ ются а топливный аз. Растворитель дросселир ют повторно (4); из аза дросселирования в абсорбере (5) выделяют CO2, для то о чтобы обоатить сернистыми соединениями аз, выдаваемый из десорбера (6) на станов Кла са.
Условия процесса. Техноло ия может работать в очень широ ом диапазоне давлений и онцентраций ислых примесей на
стадии очист и. Достижима очист а от H2S до е о парциально о
давления 10 Па в азе и до онцентрации 10 м / в жид ом
леводородном прод те, а остаточная онцентрация COS в жидости может быть снижена до менее чем 5 м / . Бла одаря величению отношения H2S/CO2 в ислом азе, мо т быть обеспечены л чшенные ачественные по азатели сырья для процесса
Кла са. Ле о ос ществляется р бая очист а от CO2 со снижением е о онцентрации с десят ов до нес оль их процентов.
Промышленные станов и. Более 400 станово ADIP работают или находятся в стадии строительства. В числе очищаемых азов – природный аз, сжиженный природный аз, нефтезаводс ие азы, сжиженные нефтезаводс ие азы, синтез- азы.
Лит. источни . «ADIP as the preferred solvent for amine treatment
in refinery application», Laurence Read Conference, March 1999.
«Process applications of the ADIP and Sulfinol process», Gas
Processing Symposium, Dubai, United Arab Emirates, April 1999.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислый аз
Очищенный аз
Очищенный аз
Кислый аз
Абсорбер
Ре енератор
Вода на подпит
Исходный
аз
Газ
дросселирования
Исходный
аз
94. ПРОЦЕСС ADIP-X
Назначение процесса. Этот ре енеративный процесс аминной очист и хорошо подходит для р бой и л бо ой очист и
азовых пото ов от CO2. С е о помощью можно та же выводить
H2S, не оторое оличество COS и мер аптанов из природно о
аза, нефтезаводс о о и синтез- аза. Концентрация H 2S может
быть меньшена до низ о о ровня. Установ и, работающие по
данной техноло ии, отличаются большей дельной мощностью
и меньшими размерами обор дования в сравнении с становами обычной очист и водными растворами аминов.
Описание процесса. В процессе ADIP-X использ ется водный раствор третично о амина (метилдиэтаноламина) с добавой. Массовая доля амина может дости ать 50 %.
Процесс хара терен малыми с оростями оррозии и правляемой с лонностью растворителя вспениванию (бла одаря
оптимальном прое т ). Техноло ичес ие схемы мо т сильно
различаться, в зависимости от назначения. Возможна высо ая
степень инте рации отдельных техноло ичес их станово . Самая простая система сходна с др ими станов ами аминной
очист и. Ре енерация – обычная и может ос ществляться в одн
или нес оль о ст пеней дросселирования/отпар и водяным паром. Состав раствора может быть сбалансирован в соответствии
с требованиями за азчи а.
Условия процесса. Процесс может проте ать в очень широ ом диапазоне давлений и онцентраций ислых примесей
на стадии очист и. Достижимо содержание CO 2 в очищенном
азе ниже 0,005 %. Та же ос ществима очист а аза от H 2S до
е о парциально о давления 10 Па. Ле о ос ществляется р бая очист и от CO2 со снижением е о содержания с десят ов до
нес оль их процентов.
Промышленные станов и. Процесс ADIP-X применен на
одной станов е очист и природно о аза.
Лит. источни и. «CO2 removal from natural gas; accelerated
process selection», Gas Processng Association, New Orleans, March
2004.
«Accelerated amines technology for carbon dioxide removal at
Brunei LNG», LNG Journal, September/October 2004.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
106
95. ADVAMINE
(ПРЕЖНЕЕ НАЗВАНИЕ ADVANCED AMINES –
УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ АМИНЫ)
Назначение процесса. AdvAmine – это полный набор процессов очист и природно о аза с помощью аминов (диэтаноламин – ДЭА, метилдиэтаноламин – МДЭА и а тивированный
МДЭА). Эти процессы по рывают все типы очист и от ислых
азов, для любых составов исходно о аза и любых требований
чистоте прод та – до онцентраций H2S ниже 0,0001 % и CO2
– ниже 0,005 %.
Описание процесса. Набор AdvAmine базир ется на обширном промышленном и э спл атационном опыте фирмы
TOTAL, оторая разработала эти процессы (прежние названия
фирмы – SNEA-(P), Elf Group). В не о входят след ющие процессы.
• ДЭА с высо ой на р з ой: высо ая онцентрация по лотителя (ДЭА – 4 моль/л) и высо ая за р женность по лотителя по
ислом аз (1 моль аза на 1 моль ДЭА) для высо оэффе тивной и полной очист и от ислых азов.
• МДЭАмa с: водный раствор чисто о МДЭА для селе тивной очист и от H2S или обо ащения H2S.
• А тивированный МДЭА: для всех процессов полной очисти от ислых азов и для р бой очист и от CO 2 – раствор содержит запатентованные а тиваторы. Этот процесс предла ает
та ие преим щества, а частичная/полная ре енерация п тем
дросселирования абсорбента при очист е от CO2.
Для всех этих процессов предложены различные схемы, от
обычной с абсорбцией и термичес ой ре енерацией до более
сложненных. Например, схема с двойным разделенным потоом, по азанная на рис н е, позволяет ма симизировать степень очист и и минимизировать энер озатраты. В ней использ ется пото пол ре енерированно о амина, выводимый с промеж точно о ровня термичес о о ре енератора (3) и подаваемый на промеж точный ровень абсорбера (1). Энер озатраты
мо т быть та же минимизированы бла одаря использованию
а тивированно о МДЭА, с ре енерацией п тем дросселирования. Для процесса «ДЭА с высо ой на р з ой» предла ается запатентованный абсорбер, в отором с высо ой полнотой идролиз ется COS ( даляется до 95 % COS).
Промышленные станов и. Более 120 станово , примерно третья часть оторых э спл атир ется фирмой TOTAL, единичной мощностью от 0,3 до 25 млн м3/с т.
Лит. источни . Bonis, M. et al. «A critical look at amines: A
practical review of corrosion experience over four decades», 83rd
Annual GPA Convention, New Orleans, Louisiana, March 14–17, 2004.
Khaja, A. et al. «Successful revamp of MDEA unit at Qatar
Petroleum increases capacity», 84th Annual GPA Convention, San
Antonio, Texas, March 13–16, 2005.
Лицензиар. Prosernat – IFP Group Technologies.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный
аз
Отбросной аз
Ре енерированный
абсорбент
Вода
Абсорбер
Исходный
аз
Стриппин олонна
96. ПРОЦЕСС аMDEA
(АКТИВИРОВАННЫЙ МДЭА)
Назначение процесса. Очист а синтез- аза, природно о
аза и др их азов от CO2, H2S, COS и мер аптанов (RSH).
Прод ты. Очищенный аз, ачество оторо о отвечает требованиям тр бопроводном аз , аз для сжижения, для переработ и в аммиа или прод ты нефтехимии. Кислый аз с
очень низ им содержанием инертов. Возможно пол чение пищево о CO2.
Описание процесса. Кислые омпоненты исходно о аза
абсорбир ются водным раствором МДЭА с а тиваторами. Отработанный абсорбент ре енерир ется в одн или нес оль о
ст пеней п тем дросселирования и/или отпар и. Можно омбинировать разные техноло ичес ие схемы с различными типами
растворителей и их онцентрациями для достижения цели в аждом он ретном сл чае. Можно приспособить процесс очист и
аза э ономичес им приоритетам за азчи а.
Условия процесса. Рассматриваемые станов и работают
в диапазоне на р зо от 3000 до 810 000 м 3/ч по исходном аз ,
при температ рах абсорбции от 30 до 90 °С, при давлении в
абсорбере от атмосферно о до 12 МПа и содержании примесей в исходном азе от 0,5 до 25 % CO 2 и от 0 до 15 % H2S. При
высо их давлениях ос ществима очист а аза с более высо им
отношением CO2/H2S.
Э ономичес ие по азатели. Процесс имеет высо ю энеретичес ю эффе тивность бла одаря повышенной онцентрации ислых азов в отработанном абсорбенте; это позволяет
меньшить с орость цир ляции абсорбента и со ратить энерозатраты, а та же меньшить размеры обор дования. Затраты
энер ии на очист синтез- аза производства аммиа а от CO 2:
эле троэнер ия – 1 Вт·ч на 1 -моль CO2, тепловая энер ия –
32 МДж на 1 -моль CO 2. Затраты тепловой энер ии при очист е
природно о аза: 15–20 МДж на 1 -моль даленных CO 2 + H2S
(ре енерация п тем дросселирования).
Дополнительные преим щества: очень малая соп тств ющая
абсорбция леводородов, отс тств ют прод ты разложения,
отс тств ет оррозия (основное применяемое обор дование –
из леродистой стали), малая тенденция вспениванию, не
н жна пере он а абсорбента, растворитель нето сичен и разла ается ми роор анизмами.
Промышленные станов и. Более 200 станово работает, а более 30 станово находятся в стадии прое тирования и
строительства; большинство очищает синтез- аз, природный аз
и различные пото и водорода.
Лицензиар. BASF AG.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Отбросный
аз
Очищенный аз
Отработанный
абсорбент
Исходный аз
97. ПРОЦЕСС AMINE GUARD FS
Назначение процесса. Удаление CO2 и H2S из природно о
аза; CO2 из синтез- аза производства аммиа а, и т.д., с применением раствора, содержаще о один из растворителей (с
добав ами) семейства UCARSOL, предложенный фирмой Dow.
При необходимости можно далять H2S селе тивно, для то о
чтобы пол чить оптимальное по состав сырье процесса Кла са
и со ратить затраты на ре енерацию.
Прод т. Очищенный аз, отвечающий, в зависимости от
назначения, нормативам на тр бопроводный аз, на сырье станово сжижения природно о аза, переработ и аза в жид ое
топливо, синтеза аммиа а, нефтехимичес их станово .
Описание процесса. Очищающий раствор вымывает ислые омпоненты из исходно о аза в абсорбере (1). Отработанный раствор ре енерир ется за счет снижения давления и отпар и водяным паром в десорбере (2). Для выработ и пара обычно использ ют «бросов ю» теплот . Затраты энер ии на ре енерацию минимизир ют, подбирая, в зависимости от он ретных
словий, оптимальный растворитель UCARSOL, повышая онцентрацию а тивно о омпонента раствора и правильно выбирая словия процесса.
Условия процесса. Давление в абсорбере, по возможности, от атмосферно о до 8,3 МПа. Температ ра исходно о аза от
29 до 66 °С. Доля ислых омпонентов в исходном азе – 5–35 %.
Э ономичес ие по азатели. Для станов и мощностью 700
тыс. м3/с т, очищающей природный аз, в отором содержится
10 % CO2 и 1 % H2S, до по азателей тр бопроводно о аза, типичные затраты та овы:
Капиталовложения, млн долл.
14,0
Э спл атационные расходы, млн долл./ од
6,0
Промышленные станов и. В разных странах мира работает более 500 станово , лавным образом для очист и природно о аза, водорода и синтез- аза для выработ и аммиа а.
Лицензиар. UOP LLC.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Зона 1
Горел а
для
аммиа а
Ре енериро- Отработанванный
ный
абсорбент абсорбент
Пар
Газ с
аммиа ом,
отпаренный из
ислой воды
Возд х
Зона 2
Дв хзонная
реа ционная
печь
Котелтилизатор
В онденсаторы/
реа торы
Исходный аз
Пар
Питательная Жид ая
сера
вода
98. ПРОЦЕСС КЛАУСА ДЛЯ ГАЗА,
СОДЕРЖАЩЕГО АММИАК – ACT
Назначение процесса. Пол чение серы из азов, содержащих H2S со значительной примесью аммиа а (пример – аз,
отпаренный из ислой воды).
Прод т. Яр о-желтая сера высо ой чистоты. Аммиа , содержащийся в исходном азе, превращается в азот и вод .
Описание процесса. На обычной прямо онной станов е
Кла са стоит однозонная печь, оторая не может перерабатывать аз с онцентрацией аммиа а, превышающей нес оль о
десятых долей процента. При более высо их онцентрациях
аммиа а, например, в азе, отпаренном из ислой воды, необходимо разр шать аммиа , для то о чтобы избежать серьезных
проблем в работе станов и Кла са.
Аммиа в прис тствии H 2S образ ет полис льфид аммония,
оторый выпадает в твердом виде при температ рах ниже
150 °С и забивает онденсаторы серы, линии слива серы и идрозатворы. Кроме забиво , прис тствие аммиа а в исходном
азе заставляет величивать размер станов и и связанные с
этим затраты, меньшает степень извлечения серы.
На прямо онной станов е можно полностью разр шать аммиа , но для это о н жно изменить онстр цию печи. В процессе ACT ос ществляется дв хст пенчатое сжи ание – в дв хзонной печи. В зоне 1, при высо ой температ ре, аз, содержащий аммиа , сжи ается вместе с частью аза с станов и аминной очист и ( аз, не содержащий аммиа а). Остальной аз с
станов и аминной очист и сжи ается в зоне 2 реа ционной печи.
Кроме то о, применяется высо оинтенсивная орел а особой
онстр ции, очень хорошо смешивающая азы и обеспечивающая достижение необходимой высо ой температ ры.
Условия процесса. Рабочая температ ра в дв хзонной печи
ACT – от 1350 до 1650 °С, а перепад давления по станов е –
о оло 30 Па. В процессе ACT можно перерабатывать аз, содержащий аммиа , и в азе на выходе из печи онцентрация
аммиа а снижается до та о о ровня, оторый не опасен для
обычных станово Кла са.
Э ономичес ие по азатели. В процессе ACT использ ется стандартное обор дование – почти всюд из леродистой
стали.
Промышленные станов и. Построено нес оль о станово ACT для аза с онцентрацией аммиа а от 0,5 до 30 %. Самая последняя станов а строится в Горлице, Польша, для омпании Lurgi Bipronaft (Lurgi Group Co.), рассчитанная на аз с
онцентрацией аммиа а 14 %.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI.
108
Кислый
аз
Очищенный аз
Газ с станов и аминной
очист и
99. ОЧИСТКА BENFIELD
Назначение процесса. Очист а природно о аза или «синтетичес о о» природно о аза от CO2 и H2S. Очист а от CO2 синтез- аза производства аммиа а, цир лир юще о аза станови для пол чения о сида этилена и т.д.
Прод т. Очищенный аз, отвечающий, в зависимости от
назначения, нормативам на тр бопроводный аз, на сырье станово сжижения природно о аза, синтеза аммиа а, нефтехимичес их станово .
Описание процесса. Кислые омпоненты отмываются из
исходно о аза в абсорбере (1) раствором поташа с добав ами
Бенфилд, назначение оторых – л чшить э спл атационные
по азатели и предотвратить оррозию. Отработанный раствор
ре енерир ют за счет снижения давления и отпар и водяным
паром в десорбере (2). Для выработ и пара обычно использ ют
«бросов ю» теплот . В версии процесса LoHeat орячий ре енерированный абсорбент вс ипает, и пар проходит через эже тор, что позволяет со ратить энер озатраты. В версии процесса HiPure остаточное содержание ислых азов доводят до очень
низ о о ровня с помощью тон ой очист и во встроенном онт ре абсорбции диэтаноламином.
Условия процесса. Давление в абсорбере от 1,04 до 12,4
МПа. Температ ра исходно о аза от 66 до 121 °С. В сл чае,
о да он пост пает с более высо ой температ рой, е о избыточная теплота может быть использована для проведения ре енерации. Доля ислых омпонентов в исходном азе – 5–35 %.
Ле о очищается сырье, содержащее тяжелые леводороды. В
сл чае, о да в исходном азе нет H 2S, прис тствие в нем нес оль их процентов ислорода не вызывает тр дностей или разложения по лотителя.
Э ономичес ие по азатели. Широ ое применение леродистой стали, ис лючение теплообменни а отработанно о/реенерированно о раствора, ре перация теплоты по техноло ии
LoHeat и дешевизна реа ентов, входящих в состав раствора,
делают процесс привле ательным для широ о о спе тра областей применения.
Для станов и мощностью 14,15 млн м3/с т, очищающей
природный аз, в отором содержится 6 % CO2 и 1 % H2S, типичные затраты та овы.
Пол чение
Пол чение сырья
тр бопроводно о для сжижения
аза
природно о аза
Капиталовложения, млн долл. 14,0
20,0
Э спл атационные расходы,
млн долл/ од
5,0
6,0
Промышленные станов и. Из более чем 700 станово в
разных странах мира более 65 станово очищают природный
аз, более 200 – синтез- аз для выработ и аммиа а и о оло 110
– использ ются в производстве водорода. Остальные станови действ ют на заводах «синтетичес о о» природно о аза,
неполно о о исления, азифи ации ля и на нефтехимичес их
производствах.
Лицензиар. UOP LLC.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отбросный аз
Сырье
CO2
Топливо
Дымовые
азы
Возд х для
сжи ания
Охлаждающая вода
Пар
Очист а
Товарный
CO2
Товарный
CO
Синтезаз
Исходный
аз
Охл.
вода
Питательная
вода
Товарный
CO
Охлаждающая
вода
К бовый
остато
Синтез- аз
Отходящий аз
101. ВЫДЕЛЕНИЕ CO2
100. ПРОЦЕСС CALCOR
Назначение процесса. Пол чение CO из природно о аза
или сжиженно о пропана-б тана п тем онверсии с CO 2.
Описание процесса. В процессе Calcor сочетаются стадии
онверсии леводородов с применением CO2, выделения CO2
и очист и CO. Процесс Calcor Standard рассчитан на низ ое давление и в лючает аталитичес ю онверсию при высо ой температ ре. Для защиты атализатора сырье должно быть очищено от серы.
После предварительно о подо рева и смешения с водородом сырье подают в зел очист и от серы (1), де сернистые
соединения превращаются в H2S, адсорбир емый в слое ZnO.
Обессеренное сырье смешивают с CO2, дополнительно подоревают теплом дымовых азов и вводят в аппарат онверсии.
Проходя по тр бам, заполненным атализатором, смесь CO 2 и
леводородов превращается в синтез- аз, состоящий из водорода, о сидов лерода, воды и следов метана (обычно менее
0,0005 %). Тепло для проведения этой эндотермичес ой реа ции вырабатывается в высо ос оростной орел е (3), в оторой
сжи ают топливо и отходящий аз стадии очист и CO.
После выхода из реа тора онверсии синтез- аз охлаждают
до обычной температ ры и направляют на выделение CO 2. На
стадии выделения CO2 из дымовых азов и синтез- аза абсорбир ют в насадочных олоннах (4, 5) раствором щелочно о хара тера, например, моноэтаноламином.
CO2 от оняют из по лотительно о раствора в отпарной олонне (6) и возвращают в процесс онверсии. Синтез- аз, после очист и содержащий 70 % CO, 30 % водорода и остаточные
оличества CO2 и метана, направляется на стадию очист и CO.
В зависимости от требований чистоте CO, может быть применена низ отемперат рная очист а или мембранное разделение.
Э ономичес ие по азатели. В сл чае выделения CO2 из
дымовых азов печей онверсии и из синтез- аза, в процессе
Calcor Standard можно пол чить почти одн моле л CO на аждый атом лерода, введенный в процесс в ачестве сырья и
топлива. Следовательно, достижимый выход составляет 97–
99 % теоретичес о о ма сим ма. Для выработ и 1 т CO треб ется либо 816 м3 природно о аза (в расчете на 100%-ный метан), либо 531 сжиженно о пропана-б тана, если он является
сырьем и топливом.
Промышленные станов и. В разных странах построено
восемь станово производительностью по чистом CO до
850 нм3/ч.
Лит. источни . Teuner, S., P. Neumann and F. von Linde, «The
Calcor Standard and Calcor Economy Processes», OIL GAS European
Magazine, Vol. 27, No. 3, September 2001.
Лицензиар. Caloric Anlagenbau GmbH.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Назначение процесса. Выделение CO2 высо ой чистоты, в
том числе пищево о, из азов, содержащих ислород (дымовые
азы отельных а ре атов, выхлопные азы азовых т рбин, отбросные азы), с использованием абсорбционно-десорбционной техноло ии Kerr-McGee/ ABB Lummus Global.
Описание процесса. Газ, содержащий CO2, охлаждают и,
при необходимости, промывают (1) для меньшения онцентрации SO2. Перед входом в систем выделения аз сле а поджимают. Работа системы выделения CO2 основана на по лощении
раствором моноэтаноламина (МЭА) в абсорбере (2) с послед ющей десорбцией. Газ, промытый водой в верхней части абсорбера (для меньшения потерь МЭА), сбрасывают в атмосфер . Отработанный раствор из абсорбера подо ревают в теплообменни е (3) и дросселир ют в десорбер (5), де отпаривают CO2.
Конденсат, выделенный из паров, возвращают в систем .
Ре енерированный раствор из десорбера охлаждают (3, 7),
отфильтровывают (6) и возвращают в абсорбер. Время от времени часть бово о прод та десорбера подвер ают периодичес ой раз он е (8) для очист и МЭА от прод тов разложения
и выделения МЭА из е о термостой их солей.
CO2, выделенный десорбцией, омпримир ют и использ ют
в ачестве азообразно о прод та или ос шают и сжижают с
помощью стандартной аммиачной холодильной станов и.
Условия процесса. Установ и надежны в работе, оэффициенты использования алендарно о времени превышают 98 %.
Процессы абсорбции и десорбции проводятся при давлении,
сле а превышающем атмосферное. Доп с ается прис тствие
в исходном азе меренных оличеств SO2 и NOX. Предварительная отмыв а SO2 проводится в тех сл чаях, о да е о онцентрация превышает 0,0025 %.
Э ономичес ие по азатели. Обычно апиталовложения в
станов мощностью 200 т/с т CO2 составляют 9 млн долл. Узел
сжижения CO2 обходится еще в 4 млн долл. Обычные затраты
энер орес рсов и химреа ентов в расчете на 1 т выделенно о
CO2 та овы (толь о в се ции выделения):
Пар низ о о давления, т
1,9–2,7
Охлаждающая вода, м3
87
Эле троэнер ия, Вт⋅ч
100
Химреа енты, долл.
1,00
Промышленные станов и. Четыре станов и работают на
дымовых азах ольно о парово о отла. Две станов и вырабатывают азообразный CO2 (химичес и чистый) и две – жидий пищевой. Производительность станово – от 150 до
800 т/с т. Ма симальная мощность линии на сырье с высо им
содержанием CO2 – примерно 2700 т/с т.
Лицензиары. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Возврат метана
Пермеат (CO2)
Очищенный природный аз
(менее 2 % CO2)
Пермеат
(CO2)
Исходный аз
(от 3 до 40 % CO2)
Адсорберы
«моле лярная заслон а»
Исходный
аз
Топливный
аз
Бло
предварительной очист и
Вторичный
бло
(по особом
за аз )
Первичные
мембраны
Товарный аз
Жид ие леводороды
102. ОЧИСТКА ОТ CO2 –
«МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЗАСЛОНКА»
Назначение процесса. Одновременное даление CO 2 и
воды из за рязненно о природно о аза. Сырьем мо т быть
метан ольных пластов и природный аз. Можно перерабатывать аз, насыщенный водой и содержащий 3–40 % CO2. Прод т – природный аз, по ачеств отвечающий нормам тр бопроводно о аза и содержащий менее 2 % CO 2. В процессе применяется специальный адсорбент CO2 и особая запатентованная система орот оци ловой адсорбции (КЦА).
Описание процесса. Газ, насыщенный водой, с избыточным давлением 0,7–5,5 МПа, проп с ают через серию адсорберов. В одном или нес оль их адсорберах по лощаются вода и
CO2, а очищенный природный аз, отвечающий нормам тр бопроводно о аза, выходит с давлением, мало отличающимся от
исходно о. Обычно в системе от 3 до 8 адсорберов. Аппарат с
адсорбентом, насыщенным водой и CO2, переводят в режим реенерации, а на адсорбцию под лючают аппарат с ре енерированным адсорбентом. В процессе ре енерации снижают давление и пол чают метансодержащий аз низ о о давления, возвращаемый омпрессором в пото исходно о аза, и топливный аз низ о о давления, обо ащенный CO2. Для достижения
ма симальной адсорбционной ем ости даляют примеси с помощью одност пенчатой ва мной азод в и. В сл чае, о да
в сырье в больших онцентрациях прис тств ют омпоненты С 3+,
может быть добавлена се ция выделения, в оторой с высо им
оэффициентом извле ают смесь сжиженных омпонентов природно о аза. Система обладает хорошей иб остью, работает
в широ ом диапазоне онцентраций CO 2 с минимальной на р зой о оло 20 % от прое тной. Мод льная онстр ция станов и
прощает ее монтаж.
Э ономичес ие по азатели. Данная техноло ия может эффе тивно работать в широ ом диапазоне на р зо . Обычно полная стоимость смонтированной небольшой (57 тыс. м 3/с т) станов и составляет 10,6 долл. на 1 тыс. м 3/с т. Эта с мма снижается до 5,3 долл. на 1 тыс. м 3/с т для станов и мощностью
283 тыс. м3/с т. Установ и мод льной онстр ции дешевле в
монтаже, их транспортиров а прощена.
Промышленные станов и. Работают две станов и.
Лит. источни . Mitariten, M.J., «The Molecular Gate adsorption
process – operating experience at Tidelands Oil Production facility»,
The Laurance Reid Gas Condition Coference, Norman, Oklahoma,
July 2004.
Лицензиар. Engelhard Corp.
110
103. МЕМБРАННЫЙ ПРОЦЕСС CYNARA NATCO
Назначение процесса. Удаление CO2 из пото ов леводородных азов. Мембранная техноло ия, использ емая для переработ и поп тно о аза (при применении CO2 для повышения
нефтеотдачи) с целью извлечения леводородно о аза, азово о онденсата и CO2 для повторной за ач и в пласт. Удаление
CO2 из добываемо о природно о аза на наземных и морс их
станов ах для пол чения аза, по ачеств отвечающе о требованиям тр бопроводном аз . Прочная онстр ция из полых
воло он может обрабатывать жид ие леводороды, онденсир ющиеся из жирно о аза в процессе разделения.
Описание процесса. Мембранный элемент Cynara содержит тысячи полых асимметричных воло он, оторые селе тивно
отделяют CO2 от леводородов. CO2 растворяется в полимерном воло не и выходит со стороны низ о о давления, а леводородный аз проходит по анал воло на с минимальной потерей давления. Верти альная ориентация орп сов с мембранами дает возможность жид им леводородам сте ать вместе с
пото ом леводородно о аза. Система может иметь различные онфи рации, в зависимости от целей процесса. В ряде
сл чаев необходима предварительная обработ а аза перед
мембранным разделением.
Э ономичес ие по азатели. Мембранные системы Cynara
при одны для переработ и азовых пото ов, содержащих 10–
90 % CO2, хотя спешно работают и при более низ ой онцентрации CO2. Производительность омпа тных систем – от 0,14
до 20 млн м3/с т сырья различно о состава, они вып с аются в
мод льном исполнении, дешевы в монтаже, просты и надежны
в э спл атации. Возможность выделения жид ости, низ ие э спл атационные затраты и э оло ичес ие соображения делают
системы Cynara предпочтительными в сравнении с др ими
мембранными системами и станов ами с растворителями.
Условия процесса. Рабочее давление и температ ра оптимизир ются для обеспечения оптимальной селе тивности и эффе тивности мембран, давление на входе может быть в пределах 2,07–7,6 МПа. Парциальное давление CO2 может быть менее 3,45 МПа.
Промышленные станов и. Более 30 станово , в числе
оторых первая р пномасштабная промышленная станов а отделения CO2 (15,6 млн м3/с т, оэффициент использования алендарно о времени – более 98,6 % за 20 лет) и самая р пная
в мире мембранная станов а на морс ой платформе (20 млн
м3/с т).
Лицензиар. NATCO Group Inc.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сепаратор аза и жид ости
Исходный
аз
Адсорбер в
режиме
ре енерации
Адсорбция
Возд шный
холодильни
Адсорбер в
режиме
адсорбции
Конденсат
Товарный аз
Назначение процесса. Ре лирование точ и росы аза с
помощью адсорбентов Sorbead, засыпанных в олонные адсорберы, при орот их ци лах адсорбции-ре енерации. Из природно о аза селе тивно адсорбир ются вода и тяжелые леводороды, оторые далее выносятся орячим азом на стадии ре енерации и онденсир ются при охлаждении аза ре енерации.
Описание процесса. На станов е природно о аза обычно использ ются два, три или четыре адсорбера для проведения ре енерации в ходе работы. Пос оль техноло ия базир ется на селе тивной адсорбции тяжелых леводородов и воды,
дости аемые по азатели точ и росы фа тичес и не зависят от
давления природно о аза. В этом состоит лавное преим щество данно о процесса перед низ отемперат рным разделением в тех сл чаях, о да давление природно о аза сравнительно
невели о (менее 10 МПа) или о да на станов е доп с ается
толь о небольшое падение давления.
Процесс отличается большой иб остью по состав природно о аза и диапазон на р зо , эти хара теристи и влияют тольо на длительность ци ла, являющ юся э спл атационной переменной. Широ ий диапазон на р зо и орот ое время п с а
делают процесс подходящим для снятия пи овых на р зо и
использования на станов ах подземно о хранения аза. Процесс можно приспособить для селе тивно о даления ароматичес их леводородов и др их примесей с целью защиты блоов мембранно о разделения.
Промышленные станов и. Фирма Engelhard частвовала
в создании более 200 станово ре лирования точ и росы с
помощью адсорбентов Sorbead и предоставляла прое т и поддерж в э спл атации.
Лит. источни . Schultz, T., J. Rajani and D. Brands, «Solving
storage problems», Hydrocarbon Engineering, June 2001, p. 55.
Schultz, T. and A. Laukart, «Natural gas treatment – The
adsorption process in comparison with glycol dehydration», The
Laurance Reid Gas Condition Conference, Norman, Oklahoma, 1995.
Лицензиар. Engelhard Corp.
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Ос шители
Печь
104. РЕГУЛИРОВАНИЕ ТОЧКИ РОСЫ –
АДСОРБЕНТЫ SORBEAD
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Бло
очист и от
рт ти и
мышья а
Ре енерация
№ 9 • сентябрь 2006
105. ОЧИСТКА ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ –
MULTIBED (МНОГОСЛОЙНАЯ)
Назначение процесса. Очист а природно о аза, промышленных азов и азов нефтехимичес их производств от рт ти,
мышья а, воды, CO2, др их ислородсодержащих омпонентов,
трет-б тилпиро атехина, аммиа а и сернистых соединений с
помощью техноло ии Axens Multibed.
Описание процесса. В процессе использ ется сочетание
специальных о сидно-алюминиевых и цеолитных адсорбентов,
размещенных в нес оль о слоев в одном или нес оль их аппаратах. Схема зависит от он ретно о назначения. О сид алюминия действ ет а атализатор или адсорбент для химичес о о
или физичес о о даления та их за рязнений, а HCl, рт ть,
AsH3, трет-б тилпиро атехин и вода. Цеолиты даляют примеси
п тем физичес ой адсорбции.
При мно ослойной очист е рт ть даляют до или после стадии обезвоживания. Содержание рт ти в очищенном азе менее 0,01 м /м3, др их примесей – менее 0,0001 %. Большинство адсорбентов ре енерир ют термичес и, прод вая азотом
или ле ими леводородами.
Условия процесса.
Температ ра на входе, °C
4–60
Избыточное давление на входе, МПа
0,28–9,7
Температ ра ре енерир юще о аза, °C
177–316
Фаза
Жид ая
или паровая
Промышленные станов и. В настоящее время по данной
техноло ии в разных странах работает более 60 станово очист и природно о аза, промышленных азов и др их леводородных пото ов в нефтеперерабатывающей, азовой и нефтехимичес ой отраслях.
Лит. источни . Savary, L. and P. Travers, «Axens Multibed
System – An Improved Technology for Natural Gas Purification», 11th
GPA-GCC Technical Conference, May 2003, Muscat, Oman.
Savary, L., «From Purification to Liquefaction: Gas Processing
Technologies», 12th GPA-GCC Technical Conference, May 2004,
Kuwait.
Лицензиар. Axens.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный
аз
Пар
Питательная вода
За рязненный аз
Обессеренный аз
Горячий
возд х
Возд х
Топливо
Возд х
Отбросный
аз
Серная
ислота
Охлаждающая вода
106. ОЧИСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ ГУБКОЙ
Назначение процесса. Очист а от H2S и мер аптанов природно о аза высо о о или низ о о давления на выходе из с важины или вблизи от стья с важины.
Описание процесса. Железная б а (о сид железа на древесной стр ж е) размещена в простой насадочной олонне (3)
на перфорированной опорной решет е (4). После отделения
жид ости (1) пото исло о аза от лоняется пере ород ой (2)
вниз и онта тир ет с реа ционноспособным о сидом железа,
оторый ле о и эффе тивно связывает H 2S. С льфид железа
остается в слое насад и. Железная б а та же связывает плохо пахн щие примеси – мер аптаны, бла одаря чем пол чают
дезодорированный, обессеренный аз.
Для эффе тивной работы железной б и н жно в определенных пределах поддерживать ее влажность. Это словие обычно выполняется, если аз насыщен парами воды, что обычно
имеет место. Если же влажность аза недостаточна, то в пото
аза распыляют вод . Железная б а хорошо справляется с
избыт ом воды, пос оль вода дренир ется (5) и не может затопить слой. Немно о воды образ ется по реа ции H 2S с о сидом железа, и наблюдение за падением апель воды надежно
подтверждает, что влажность достаточна. О сид железа, пропитывающий древесн ю стр ж , не смывается и не выносится
в пото аза.
Условия процесса. Установ можно разместить близ о
источни
аза и тем самым в ма симальной степени снять проблем сероводородной оррозии. Эт очист след ет ос ществлять после сепарации жид ости и перед ос ш ой аза. Ма симальная температ ра не должна превышать 49 °C, минимальная – 10 °C или та ю, при оторой ис лючается образование
идратов при данном давлении и составе аза.
Степень очист и аза не зависит от давления, на нее не влияет наличие в азе др их примесей. Прис тствие CO 2 не мешает очист е, но жид ие леводороды след ет далять до этой
очист и. Процесс настоль о прост, что треб ет минимально о
внимания оператора. Установ а может работать с т ами без
частия челове а.
Из отовитель и поставщи . Connelly-GPM, Inc.
112
107. ПРОЦЕСС KVT SULFOX HK
Назначение процесса. «Мо рое» аталитичес ое о исление сернистых примесей (H2S, CS2) в отбросных азах с пол чением серной ислоты. В сл чаях, о да онцентрация сернистых соединений в азе мала, дополнительно сжи ают жид ю
сер для величения выработ и серной ислоты и э ономии топлива.
Описание процесса. Отбросный аз сжи ают в амере с орания (1) при температ ре 900–1000 °С. Возд ход в ой (2) подают возд х для сжи ания и разбавления, расход оторо о зависит от оличества и онцентрации примесей в отбросном азе.
В испарителе (3) прод ты с орания охлаждаются до температ ры о оло 400 °C, с оторой они пост пают в реа тор. В реа торе (4) размещено три-четыре слоя атализатора V 2O5, здесь
происходит о исление SO2 в SO3 и послед ющее образование
паров серной ислоты. Теплота э зотермичес их реа ций отводится с помощью системы расплавленной соли (5). Газ охлаждается до температ ры онденсации и входит в нижнюю часть
олонны онцентрирования (7). Расплавленная соль охлаждается в паровом барабане (6) за счет выработ и водяно о пара.
В олонне онцентрирования, на насад е из ерамичес их
седел в нижней ее части и в теплообменни е из сте лянных тр б
в верхней части, серная ислота онденсир ется и репляется
до онцентрации о оло 96 %. Теплообменни охлаждают о р жающим возд хом, подаваемым в сте лянные тр бы. Концентрированная серная ислота, собравшаяся в бе олонны, охлаждается до 50 °C и выдается на хранение.
Аэрозоль серной ислоты, образовавшийся при онденсации, даляется в мо ром эле троосадителе (9), а с помощью
ольно о фильтра (10) выбросы SO2 сведены миним м .
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения в стандартн ю для Европы станов мощностью 25 тыс. м 3/ч (исходный
аз плюс возд х для сжи ания и разбавления) составят 10 млн
долл. (затраты на постав обор дования, монтаж и п с ). Потребление эле троэнер ии – о оло 300 Вт·ч/ч. Объем выработ и
серной ислоты и пара зависит от состава исходно о аза. Степень превращения сернистых соединений превышает 99,5 %.
Промышленные станов и. В стадии п с а находится одна
станов а SULFOX HK для нефтяной отрасли.
Лит. источни . «Global sulfur update», Hydrocarbon
Engineering, April 2003, p. 37.
Kanzler, W., «SULFOX – Wet oxidation process», Sulfur 2002,
Vienna, Austria, October 2002.
Kanzler, W. and G. Amlacher, «SULFOX, an economical and
proved process technology for off-gas cleaning in viscose industry»,
3rd Viscose Congress, Bad Ischl, Austria, June 2002.
Лицензиар. Kanzler Verfahrenstechnik GmbH.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Возд х
Очищенный аз
Топливо
Абсорбер
Очищенный
аз
Серная
ислота
Охлаждающая
вода
Охлаждающая
вода
Исходный
аз
Отбросный
аз
Ре енератор
CO2
Ре енерированный
абсорбент
Конденсат
Пар
Отработанный
абсорбент
Охлаждающая вода
108. ПРОЦЕСС KVT SULFOX NK
Назначение процесса. Каталитичес ое о исление сернистых соединений (H2S, CS2) в SO3, оторый в прис тствии паров
воды превращается в серн ю ислот . Процесс KVT SULFOX NK
рассчитан на переработ
аза с с ммарным содержанием H 2S
и CS2 до 20 /нм3.
Описание процесса. После то о а исходный аз пройдет
через предварительный фильтр (1), де отделяются твердые
частицы и апли жид ости, лавная азод в а (2) подает е о на
переработ . Исходный аз подо ревается до рабочей температ ры атализатора в сте лянном тр бчатом теплообменни е
и во вн тренней системе теплообмена (3), де теплоносителем
сл жит расплавленная соль. Далее аз пост пает в амер с орания (4), орел а оторой, сжи ая топливо, поставляет тепло
для п с а процесса и для е о проведения в тех сл чаях, о да
теплоты с орания омпонентов исходно о аза недостаточно для
проте ания автотермичес о о процесса. Из амеры с орания аз
направляется в реа тор (5), де в слоях платиново о и ванадиево о атализатора о исляются сернистые соединения и образ ются пары серной ислоты.
Выйдя из реа тора, аз охлаждается до точ и онденсации в
системе расплавленной соли. Затем серная ислота онденсир ется в сте лянном тр бчатом теплообменни е, являющемся
частью олонны онцентрирования (6), и репляется до онцентрации 94–96 %.
Серная ислота, собравшаяся в бе олонны, охлаждается
(7) и выдается на хранение. Аэрозоль серной ислоты, образовавшийся при онденсации, даляется в мо ром эле троосадителе (8). Дополнительное со ращение выброса SO 2 дости ается с помощью ольно о фильтра, смонтированно о на эле троосадителе.
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения в стандартн ю станов мощностью 40 тыс. нм 3/ч составляют о оло 7
млн долл., в лючая затраты на монтаж и п с . Потребление эле троэнер ии – о оло 200 Вт·ч/ч. Объем выработ и серной ислоты зависит от состава исходно о аза.
Промышленные станов и. Построено пять станово
SULFOX NK мощностью от 9000 до 45 000 нм3/ч.
Лит. источни . «Global sulfur update», Hydrocarbon
Engineering, April 2003, p. 37.
Kanzler, W., «SULFOX – Wet oxidation process», Sulfur 2002,
Vienna, Austria, October 2002.
Kanzler, W. and G. Amlacher, «SULFOX, an economical and
proved process technology for off-gas cleaning in viscose industry»,
3rd Viscose Congress, Bad Ischl, Austria, June 2002.
Лицензиар. Kanzler Verfahrenstechnik GmbH.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
109. ОЧИСТКА ОТ CO2 – LRS 10
Назначение процесса. Очист а от CO2 природно о аза,
«синтетичес о о» природно о аза или синтез- аза производства аммиа а. Процесс применим на станов ах сжижения природно о аза или на нефтехимичес их станов ах.
Описание процесса. Исходный аз с высо им содержанием CO2 подают в абсорбер, орошаемый раствором поташа с
добав ами LRS10. Отработанный абсорбент идет на ре енерацию, отор ю проводят либо в ипятильни е, либо острым паром. Ре енерированный абсорбент возвращают в абсорбер.
Успешно очищают аз, содержащий о оло 20 % CO2, обычно
меньшая е о онцентрацию до 1 %, в зависимости от схемы
процесса. Не оторые изменения схемы позволяют снизить онцентрацию CO2 в очищенном азе до 0,05–0,10 %.
Э ономичес ие по азатели. На станов е очист и поташом, обычно содержащим 3 % добав и LRS10, дости ают 10%но о л чшения по азателей в сравнении, например, с очистой Бенфилд (очист а от CO2 поташом, промотированным диэтаноламином). Снижение э спл атационных затрат об словлено след ющим:
• производительность по аз величена на 10 %;
• затраты энер ии на ре енерацию меньшены примерно
на 10 %;
• прос о CO2 в очищенный аз снижается до 50 %;
• л чшается работа олонн, пос оль параметры режима
в них даляются от о раничений.
Промышленные станов и. В разных странах работают
30 станово , в основном модернизированных, в производствах
аммиа а, водорода, на станов ах природно о аза и на др их
химичес их заводах.
Лицензиар. Advantica Ltd.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На фа ел
Очищенный аз
CO2 и лет чие ор аничес ие
соединения на фа ел или
термичес ое обезвреживание
Кислый аз на выделение
серы или за ач в пласт
Высо о алорийный товарный
аз, с хой и без
лет чих
ор аничес их
соединений
Газ с площад и
захоронения
отходов
Абсорбер
Исходный
за рязненный аз
Аппараты
дросселирования для
десорбции
цир лир юще о аза
Конденсат
Ре енерированный
абсорбент
110. УПРОЩЕННАЯ ОЧИСТКА БИОГАЗА
С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕМБРАННОЙ
ТЕХНОЛОГИИ MEDAL
Назначение процесса. Селе тивное даление CO2, паров
воды, ислорода, сероводорода и лет чих ор аничес их хлоридов из сыро о био аза (например, образ юще ося при биоразложении отходов, захороненных в почве) для повышения е о
теплоты с орания.
Прод т. Очищенный высо о алорийный аз, преим щественно метан, по ачеств отвечающий требованиям тр бопроводном аз .
Описание процесса. Мембранные мод ли MEDAL для очист и природно о аза составлены из миллионов полых воло он.
Полые воло на собраны в запатентованный мембранный мод ль
с противото ом. Мод ли помещены в аппараты высо о о давления, что обеспечивает ма симальн ю надежность системы и
минимальн ю занимаем ю площадь.
Газ, оторый н жно очистить от CO2, пост пает в т часть
мембранно о аппарата, в оторой поддерживается высо ое давление. CO2, пары воды и H2S (пермеат) проходят с возь мембран вн трь воло на, де давление ниже. Метан и азот обо ащаются за счет даления примесей и выходят а остаточный аз
высо о о давления.
Перед мембранами станавливают запатентованн ю систем предварительной очист и, оторая ос шает сырой аз и даляет лет чие ор аничес ие примеси, в лючая сило сан.
Для меньшения потерь леводородов ниже 10 % применяют дв хст пенчат ю очист . Типичный расход сырья – от менее
чем 28 тыс. м3/с т до 280 тыс. м 3/с т, содержание CO2 в товарном азе о оло 1 %. Обычное давление исходно о аза – 1,4
МПа.
Мембранные станов и MEDAL просты в э спл атации, не
имеют движ щихся частей и треб ют минимально о техничесо о обсл живания. Они составляются из мод лей, что обле чает их расширение и делает очень подходящими для работы в
отдаленных местностях.
Э ономичес ие по азатели. Обычно затраты на мембранн ю очист био аза от CO 2 по прощенной техноло ии MEDAL
составляют 0,33 долл. на 1 ГДж товарно о аза.
Промышленные станов и. Работают пилотные станови на трех площад ах захоронения отходов, на 2006 . намечен
п с дв х полномасштабных станово .
Лицензиар. Air Liquide S.A. (MEDAL, L.P.)
114
Аппараты дросселирования
Насос
для десорбции исло о аза
абсорбента
111. ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА
ОТ КИСЛЫХ ГАЗОВ (ПРОЦЕСС MORPHYSORB)
Назначение процесса. Очист а природно о аза или синтезаза от H2S, CO2,COS и мер аптанов методом физичес ой абсорбции. Гр бая очист а от ислых азов при ре енерации простым дросселированием. Очист а от ислых примесей до ачества аза,
отвечающе о требованиям тр бопроводном аз , с дополнительной термичес ой ре енерацией. Высо оселе тивная очист а от H 2S,
даже при высо их парциальных давлениях CO2. Одновременное обезвоживание и очист а от аромати и.
Описание процесса. Для р бой очист и от ислых азов по
способ Morphysorb достаточно ре енерировать растворитель простым дросселированием, та а ислые азы просто растворены в
абсорбенте. Схема процесса меняется, о да очищенный аз должен содержать не нес оль о процентов ислых омпонентов, а почти 2 % толь о одно о CO2. Треб ется дополнительная термичес ая
ре енерация, о да ачество очищенно о аза должно соответствовать требованиям тр бопроводном аз (0,0004 % H 2S, не более
2 % CO2) или необходимо очистить природный аз для послед ющео сжижения (0,005 % CO2, 0,0004 % H2S).
На рис н е по азана схема р бой очист и от ислых азов. Исходный аз входит в нижнюю часть абсорбера, поднимается через
слой насад и, в отором онта тир ет с ре енерированным абсорбентом, и выходит из верхней части абсорбера. Отработанный абсорбент из ба абсорбера дросселир ется в нес оль о ст пеней.
Газы дросселирования, выделившиеся на первых ст пенях дросселирования, возвращаются в абсорбер дв хст пенчатым омпрессором, что позволяет минимизировать потери метана. На дв х последних ст пенях дросселирования из абсорбента выделяется ислый
аз; е о пол чают при дв х разных значениях давления для за ач и в
пласт или для переработ и на станов е Кла са. Ре енерированный
абсорбент возвращают в абсорбер.
Природа растворителя (малая совместная абсорбция леводородов С1-С3, большая ем ость по ислым азам, неа рессивность,
низ ое давление паров, отс тствие то сичности) придает процесс
ряд преим ществ: малое оличество цир лир ющих азов и высоий выход леводородно о прод та, низ ю с орость цир ляции
абсорбента, возможность широ о о применения леродистой стали, малые потери абсорбента с очищенным и ислым азом.
Условия процесса. Обычно давление исходно о аза – от 2,8
до 9 МПа, содержание ислых азов (CO2 + H2S) – от 5 до 70 %. В
зависимости от назначения процесса, остаточное содержание ислых примесей в очищенном азе меняется от десятитысячных долей
процента до нес оль их процентов при р бой очист е.
Промышленные станов и. Работают две станов и: станова мощностью 8,5 млн м3/с т по аз , вырабатывающая 1000 т/с т
исло о аза для за ач и в пласт, и пилотная станов а мощностью
28 300 м3/с т по исходном аз .
Лит. источни и. Palla, N., A. Jamal, D. Leppin, O. von Morstein, J.
Menzel and M. Hooper, «Kwoen gas plant-1: Morphysorb process proves
feasible in first commercial plant», Oil and Gas Journal, July 5, 2004, pp.
54–59.
«Kwoen gas plant – Conclusion: Duke Energy installs first Morphysorb
unit at Kwoen gas plant», Oil and Gas Journal, July 12, 2004, pp. 5257.
Von Morstein, O., J. Menzel, N. Palla and D. Leppin, «An ace at
removal», Hydrocarbon Engineering, February 2004, pp. 51–55.
Лицензиар. Uhde GmbH.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отбросный аз в атмосфер
Колонна низ о о
давления
Товарная
сера
Отходящий
аз станов и
Кла са Очист а
Установ а
отходяКла са
щих азов
Де азация
Aquisulf
Дожи ание
Газ дросселирования
Кислый
аз
Колонна высо о о
давления
Сырой
природный
аз
Очист а
aMDEA
Охлаждение
и ос ш а
DMR
Товарный аз
112. ОЧИСТКА ПРИРОДНОГО ГАЗА ОТ АЗОТА
Назначение процесса. Очист а природно о аза от азота
с целью повышения теплоты с орания.
Описание процесса. Природный аз, пост пивший на станов очист и от азота (NRU), частично онденсир ют и подают в верхнюю часть олонны высо о о давления. Кипятильни
олонны обо ревается охлаждающимся исходным азом. К бовый прод т этой олонны обо ащен леводородами и обеднен азотом. К бовый прод т испаряют в теплообменни е за
счет теплоты исходно о аза, после че о выдают омпрессором
в линию остаточно о аза.
Пары из олонны высо о о давления частично онденсир ются в низ отемперат рном теплообменни е станов и, после
че о азожид остная смесь разделяется в верти альном сепараторе. Газ, вышедший из не о, снова частично онденсир ется, и этот пото подается в ачестве фле мы в олонн низ о о
давления (2).
Жид ость из верти ально о сепаратора пост пает в среднюю часть олонны низ о о давления. Кипятильни ом этой олонны сл жит низ отемперат рный теплообменни . В олонне
низ о о давления происходит разделение азота (верхний прод т – чистый азот) и метана, ходяще о в б. К бовый прод т
этой олонны испаряется за счет теплоты онденсир ющихся
паров олонны высо о о давления и охлаждающе ося исходноо аза. Газ, очищенный от азота, дожимают омпрессором и
выдают в тр бопровод. Азот после ре перации е о холода сбрасывают в атмосфер или омпримир ют для возвращения в
пласт.
Условия процесса. Дв х олонная схема очист и от азота
доп с ает прис тствие CO2 в исходном азе и достаточно иб а
по сырью: молярная доля азота в исходном азе может меняться от 5 до 80 %, а е о избыточное давление может быть достаточно низ им – 1,7 МПа.
Э ономичес ие по азатели. В дв х олонной системе леводороды переходят в остаточный аз с оэффициентом более 99,9 %. Техноло ия особенно хорошо подходит для переработ и аза, содержаще о менее 20 % азота, и ле о может быть
приспособлена для извлечения елия. У леводороды выделяются
при дв х ровнях давления, бла одаря чем снижаются затраты
на ре омпрессию. Количество леводородов, выделяемых в
олонне низ о о давления, значительно снижено, поэтом можно ставить рио енный насос меньшей производительности.
Промышленные станов и. Работают восемь станово
для извлечения азота и елия, три из оторых работают по дв холонной схеме и имеют производительность от 850 до 1980
тыс. м3/с т.
Лит. источни . Janzen, K.H., and S.R. Trautmann, «Innovative
NRU design at Pioneer Natural Resources’ Fain gas plant», 2000
GPA Convention.
Лицензиар. Air Products & Chemicals Inc.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Очист а
Purisol
Топливный
аз
Газ со стадии ре енерации
Исходный аз
Сброс азота
Газ с
мер аптанами
Очист а
Zeochem от
вла и и
мер аптанов
Очищенный аз
на сжижение
Газ ре енерации
113. ПРОЦЕСС OMNISULF
Назначение процесса. Качество добываемо о природно о
аза постоянно х дшается. То да а , требования е о ачеств , наоборот, постоянно раст т, особенно в тех сл чаях, о да
он направляется на сжижение. Тон ая очист а аза от следовых
примесей, например от COS, рт ти и особенно мер аптанов,
приобретает все большее значение, наряд с давно стоящей
задачей ос ш и и очист и от H2S и CO2.
Описание процесса. Концепция процесса OmniSulf за лючает в себе нес оль о лючевых техноло ий. Кислые омпоненты даляются по техноло ии aMDEA (фирма BASF). Далее очищенный аз направляется на станов DMR, де с помощью
цеолитов 13X освобождается от вла и и мер аптанов (технолоия Zeochem). Если необходимо, далее аз пост пает на очист
от рт ти пропитанным а тивированным лем. По лотитель DMR
термичес и ре енерир ют через определенные интервалы времени. Из аза ре енерации мер аптаны даляются по технолоии Purisol, после че о аз без мер аптанов можно подать в топливн ю сеть.
Все азовые пото и, содержащие сер , подают на станов
Кла са, снабженн ю мно оцелевой орел ой фирмы Lurgi. Для
повышения оэффициента извлечения серы станов Кла са
дополняют станов ой очист и отходящих азов (техноло ия
Lurgi). Пол чаем ю жид ю сер де азир ют по техноло ии
AQUISULF, снижая содержание H2S в ней до менее чем 0,001 %.
Отбросные азы перед сбросом в атмосфер дожи ают.
Пос оль рыно серы насыщен, все большее распространение пол чает за ач а ислых азов обратно в пласт. Концепцию OmniSulf можно сочетать с за ач ой аза в пласт.
Промышленные станов и. Подписано три онтра та на
создание на Ближнем Восто е станово по техноло ии OmniSulf.
Лит. источни . Tork, T. and M.M. Weiss, «Natural Gas
Sweetening», Hydrocarbon Engineering, May 2003.
Лицензиар. Lurgi AG.
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Топливный
аз
За рязненный аз
Топливный
аз
Вода
Отходящий аз
Сера
Установ а
Кла са и зел
идрирования
Кислород
Сырой аз
Газ на
станов
Кла са
Очищенный аз
114. ОЧИСТКА PURASPEC
Назначение процесса. Очист а леводородных азов и
жид остей от малых оличеств серы и рт ти с целью пол чения
аза для пере ач и по тр бопровод или нефтехимичес о о сырья.
Описание процесса. Хемосорбенты в неподвижных слоях
эффе тивно, селе тивно и полностью необратимо даляют примеси без потерь сырья. Процесс ибо , на р з и ле о меняются. Процесс проводится без частия оператора, а для замены
адсорбентов можно привле ать рабочих по онтра т .
В ходе работы станов и аз не сбрасывается в атмосфер
или на фа ел, нет источни ов ш ма. Отработанный адсорбент
можно переработать или захоронить без розы для о р жающей среды. На рис н е по азана типичная схема с дв мя адсорберами, порядо под лючения оторых можно менять. Одна о работают станов и и с одним адсорбером – до истощения ем ости адсорбента. Имеются аппараты с осевым и радиальным пото ом аза; последние применяются в тех сл чаях,
о да треб ется очень малый перепад давления.
Природный и поп тный азы мо т быть очищены от H 2S до
е о остаточно о содержания, измеряемо о миллиардными долями. Очист ой сжиженно о пропан-б тана от H 2S пол чают прод т, выдерживающий испытание на медной пластин е.
Рт ть может быть далена из природно о аза до ее остаточно о содержания ниже 10-5 м /м3 (требования ачеств природно о аза, направляемо о на сжижение). Жид ие леводородные прод ты (пропан, б тан, нафта) очищаются от рт ти до
содержания ниже 1 м /т.
Условия процесса. Температ ра от -7 до 204 °C (ни а о о
подвода теплоты не треб ется). Давление – от атмосферно о
до 14 МПа.
Промышленные станов и. В разных странах работает более 100 станово , принадлежащих р пным нефтяным и азовым омпаниям, на оторых очищают природный аз (мощностью до 57 млн м3/с т) и сжиженные леводороды, выделенные
из не о (мощностью до 5000 т/с т).
Лит. источни . Spicer, G.W. and C. Woodward, «H2S control
keeps gas from big offshore field on spec», Oil & Gas Journal, May
27, 1991, p. 76
Carnell, P.J., H.K.W. Joslin and P.R. Woodham, «Fixed bed
processes provide flexibility for H2S, COS removal», Oil & Gas Journal,
June 5, 1995, p. 52
Rhodes, E.F., P.J. Openshaw and P.J.H. Carnell, «Fixed-bed
technology purifies rich gas with H2S, Hg», Oil & Gas Journal, May
31, 1999, p. 58
Лицензиар. Johnson Matthey Catalysts
116
115. ОЧИСТКА PURISOL
Назначение процесса. Очист а природно о, топливно о и синтез- аза от ислых азов с помощью физичес ой абсорбции N-метилпирролидоном (NMP). Ниже приводятся типичные примеры применения. 1. Очист а от CO2 с меньшением е о онцентрации от
высо ой до низ ой. 2. Гр бая очист а от ислых азов до меренной
чистоты с применением ре енерации за счет просто о дросселирования. 3. Селе тивная очист а от H2S. Техноло ия идеально подходит для варианта 3 в энер отехноло ичес их схемах IGCC (совмещенный омбинированный ци л азифи ации), основанных на
неполном о ислении ля или нефтяных остат ов, та а NMP является самым селе тивным из дост пных растворителей. 4. Селе тивное даление мер аптанов из азовых пото ов, например, со стадии ре енерации цеолитов в процессе цеолитной очист и природно о
аза от мер аптанов. NMP – дешевый, стабильный, неа рессивный
и ле о дост пный растворитель с обширным перечнем примеров
е о промышленно о применения.
Описание процесса. Сырой аз со стадии неполно о о исления тяжело о нефтяно о остат а охлаждают; HCN и ор аничес ие
соединения серы выводятся на стадии предварительной промыв и.
H2S даляют в лавном абсорбере (1) N-метилпирролидоном, ре енерированным п тем на рева и охлажденным сле а ниже обычной
температ ры. В верхней части абсорбера (1) из аза отмывают водой остат и NMP. Отработанный растворитель из абсорбера (1) дросселир ют до средне о давления в реабсорбер (2). Следы H 2S абсорбир ются из аза дросселирования небольшим оличеством
ре енерированно о NMP, подаваемо о в реабсорбер (2). Обессеренный аз из реабсорбера омпримир ют и возвращают в пото
топливно о аза – в абсорбер (1). Жид ость после дросселирования подо ревают теплообменом с орячим ре енерированным растворителем и подают в сепаратор (3). Горячий аз из это о сепаратора охлаждают и возвращают в реабсорбер (2). Растворитель из
сепаратора (3) о ончательно ре енерир ют при повышенной температ ре в олонне (4). Пол чаемый в ито е охлажденный ислый аз,
с очень высо им содержанием H2S, перерабатывается на станов е
О си-Кла с (5); ее отходящий аз идрир ют и после отделения реа ционной воды в охладительной олонне смешения омпримир ют
и возвращают в реабсорбер (2) для обессеривания и, на онец, выводят в пото топливно о аза.
Этот зам н тый ци л хара териз ется отс тствием отбросных
азов и помо ает повысить общий КПД омпле са IGCC.
Материальный баланс омпле са IGCC мощностью 500 МВт.
По азатель
Сырой аз Топливный аз
Молярная доля, %
43,12
43,36
H2
N2+Ar
1,49
2,31
CO+CH4
45,9
45,95
CO2
8,27
8,38
H2S+COS
1,20
<0,005
Расход, -моль/ч
18 666,3
18 610,0
Давление, МПа
5,20
4,95
Энер озатраты
Мощность на вал
(без ре пирации энер ии), Вт
4300
Пар средне о давления, т/ч
20,6
3
Охлаждающая вода (ΔТ = 10°С), м /ч
1650
Потери NMP (в виде паров), /ч
2
Деминерализованная вода, т/ч
2,2
Промышленные станов и. Семь станово работают или находятся в стадии строительства.
Лицензиар. Lurgi AG.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сырой аз
Узел
онверсии
CO
Хладаент
Газ на
станов
Кла са
Обессеривание
Синтез- аз на
пол чение метанола
Абсорбер
CO2
Абсорбер
Предварительная
промыв а
Охл.
вода
Колонна
термичес ой
ре енерации
Пар
Сепаратор
CO2
Дросселирование
116. ОЧИСТКА RECTISOL
Назначение процесса. Очист а от ислых азов ор аничес им растворителем при низ ой температ ре. Ка правило,
для очист и от H2S, COS и р бой очист и от CO2 использ ют
метанол, оторый та же даляет др ие примеси (HCN, NH 3, аромати , мер аптаны и арбонилы). Перерабатывая сырой аз из
процессов азифи ации ля, нефтяных остат ов или смолы,
можно пол чить очищенный аз, содержащий менее 10 -5% серы
и нес оль о миллионных долей CO2.
Описание процесса. Rectisol – это селе тивное обессеривание и очист а от CO2 синтез- аза производства метанола, аммиаа и Фишера-Тропша. Сырой аз охлаждают и освобождают от
следовых оличеств не оторых примесей на стадии предварительной промыв и холодным метанолом. Газ после этой стадии обессеривают до остаточно о содержания H2S 10-5 % метанолом, содержащим CO2. Метанол с растворенным H2S дросселир ют до
средне о давления в сепаратор, де выделяются H2 и CO. Жидость из это о сепаратора подо ревают до температ ры ипения
и отпаривают парами метанола. Отпаренный аз, обо ащенный
H2S, направляют на станов Кла са. Узел онверсии CO может
быть расположен либо перед очист ой ре тизол ( онверсия CO в
исходном азе), либо, а по азано на рис н е, межд стадиями
обессеривания и абсорбции CO2 ( онверсия CO в очищенном азе).
В нижней се ции дв хсе ционно о абсорбера содержание CO2 в
азе снижают до 5 %, промывая аз метанолом, ре енерированным за счет дросселирования. Остающийся CO2 частично отмывают в верхней се ции холодным метанолом, ре енерированным в
олонне термичес ой ре енерации. Выделившийся при дросселировании CO2 свободен от серы и может быть сброшен в атмосфер или найти др ое применение. Потребности системы в холоде
обеспечиваются обычной холодильной станов ой. На стадии охлаждения в сырой аз вводят метанол для предотвращения образования льда. С онденсировавш юся смесь метанола с водой разоняют в обычной олонне (на рис н е не по азана).
Материальный баланс метанольной станов и
мощностью 2000 т/с т
По азатель Сырой
СинтезГазна ст- 
CO2
аз
аз
Кла са
Молярная




доля,%
43,80
67,69
0,59
1,38
H2
N2+Ar
0,25
0,25
<0,01
0,03
CO+CH4
52,57
29,03
0,26
8,96
CO2
2,30
3,03
99,15
42,28
H2S+COS
1,08
<10-5
следы
47,35
Расход,
8482,5
8415,0
1868,7
193,5
-моль/ч
Давление,
5,6
4,85
0,12/атм.
0,25
МПа
Энер озатраты

Мощностьнавал (безре перацииэнер ии), Вт
1640
Парниз о одавления,т/ч
5,5
Хлада ентпри242K, Вт
4200
3
Охлаждающаявода(ΔТ=10°С),м /ч
133
Потериметанола(ввидепаров), /ч
40
Промышленные станов и. Более 100 станово работает или находится в стадии строительства.
Лицензиар. Lurgi AG.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
Очищенный аз
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Исходный
аз
Холодильни
ре енерированно о
растворителя
Отпарная
олонна
Фильтр
ре енерированно о
растворителя
Холодильни
исло о аза
Кислый аз
Каплеотбойни
на пото е
исло о аза
Вода на подпит
Насос
ре енерированно о
растворителя
Насос
орошения
Теплообм.
ре енер. и
отработ.растворителя
Сепаратор
дросселированно о
отработанно о растворителя
Насос
растворителя
Кипятильни
117. ОЧИСТКА SELEXOL
Назначение процесса. Данная техноло ия позволяет:
• Селе тивно далять H2S и COS в совмещенном омбинированном ци ле азифи ации (IGCC), причем CO2 более чем на
85 % остается в очищенном азе, а на станов Кла са выдается аз с высо им содержанием серы (25–80 %).
• Селе тивно далять H2S и COS одновременно с р бой очист ой от CO2 при пол чении водорода с высо ой степенью чистоты на НПЗ или на заводах добрений.
• Удалять мер аптаны, COS и H2S из аза, пол чаемо о при
ре енерации моле лярных сит на станов ах очист и природно о аза перед е о омпрессией или переработ ой в жид ое
топливо.
Описание процесса. В процессе применяется предложенный фирмой Dow растворитель Selexol – физичес ий растворитель на основе диметилово о эфира полиэтилен ли оля, химичес и инертный и не подверженный разложению. В процессе та же даляются COS, мер аптаны, аммиа , HCN и арбонилы металлов. Разнообразие техноло ичес их схем позволяет оптимизировать процесс и со ращать энер озатраты. Обор дование и
тр бопроводы мо т быть из отовлены из леродистой стали,
та а работают в неводной и химичес и инертной среде.
Ключевая движ щая сила процесса – парциальное давление ислых омпонентов. Типичные параметры исходно о аза:
давление 2,07–14 МПа, онцентрация ислых азов (CO 2 + H2S)
– от 5 до более чем 60 % (по объем ). Требования содержанию ислых примесей в очищенном азе зависят от назначения
процесса и мо т меняться от миллионных долей до нес оль их
процентов.
Промышленные станов и. Введено в промышленн ю э спл атацию более 60 станово Selexol. Области применения
процесса Selexol – очист а природно о и «синтетичес о о» аза,
а в последние оды этот процесс доминировал в очист е от ислых примесей азов на станов ах азифи ации.
Лицензиар. UOP LLC.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предварительная
очист а
Сырье в
мембранный
бло
Мембраны
1-й ст пени
Газ на продаж
Цир ляционный
омпрессор
Подо реватель
Газ на очист
аминами или
на переработ
Пар
Мембраны
2-й ст пени
Исходный
аз
Теплообменни
исходно о и
очищенно о аза
Газ-пермеат
У леводородный
онденсат
Реа тор
идролиза
HCN/COS
Холодильни
Кислая вода
на отпар
Охлаждающий возд х
118. МЕМБРАННЫЕ СИСТЕМЫ SEPAREX
Назначение процесса. Очист а природно о или поп тно о аза
от CO2 и воды на наземных станов ах и морс их платформах для пол чения аза, отвечающе о требованиям тр бопроводном аз . Очист а водорода и елия. Очист а низ о алорийно о аза с целью повышения е о теплоты с орания. Ли видация з их мест в с ществ ющих
системах абсорбционной очист и или проведение р бой очист и аза
от CO2 перед подачей аза на новые станов и очист и. Выделение
леводородов из поп тно о аза, добываемо о в словиях воздействия
на пласт для повышения нефтеотдачи, с целью выделения CO2, оторый предстоит верн ть в пласт. Очист а аза, пол ченно о при анаэробном биоразложении ор аничес их отходов, захороненных в почве.
Прод ты. Очищенный аз, отвечающий требованиям тр бопроводном аз , высо о ачественный топливный аз для т рбин,
печей онверсии или энер етичес их станово или CO 2 высо ой
чистоты для за ач и в пласт.
Описание процесса. Мембранные системы Separex просты, работают без применения жид ости и с минимальным использованием
машинно о обор дования. Исходный аз, после отделения жид ости,
очищают перед подачей в одно- или дв хст пенчат ю мембранн ю
систем . Ко да азов ю смесь, содержащ ю значительное оличество CO2, проп с ают над полимерной мембраной под высо им давлением, смесь разделяется на два пото а. CO2, H2S и пары воды ле о продавливаются с возь мембран и собираются в пространстве
низ о о давления (этот пото называется пермеат). Метан, этан, др ие леводороды и азот с апливаются в остаточном азе высо о о
давления, оторый обо ащается ими. В дв хст пенчатой системе пермеат низ о о давления омпримир ют для послед юще о разделения на второй ст пени с целью извлечения из не о леводородов.
Коэффициент выделения леводородов может дости ать 99 % в
дв хст пенчатой системе и 95 % - в одност пенчатой системе без омпрессии, в зависимости от состава сырья, давления, онфи рации
системы и требований прод т . Производительность по сырью – от
28 тыс. м3/с т до 28 млн м3/с т, содержание CO2 в исходном азе 3–
75 %, избыточное давление исходно о аза – от 2,8 до 11 МПа.
Мембранные системы Separex, рассчитанные на простот э спл атации, очень хорошо подходят для работы в даленных местах. Они
н ждаются в минимальном оличестве машинно о обор дования, минимальном техничес ом обсл живании и не треб ют замены реа ента,
та а е о нет. Установ и из отовляются на заводе в виде транспортабельных мод лей, бла одаря чем э ономится место, а затраты на
монтаж минимальны. В сл чае, о да в исходном азе н жно меньшить содержание тяжелых леводородов или снизить точ росы, использ ются защитные системы предварительной очист и MemGuard.
Э ономичес ие по азатели. При обла ораживании природноо аза до достижения по азателей тр бопроводно о аза, затраты
на очист ниже или сравнимы с затратами на станов е аминной
очист и. Одна о мембранная система Separex позволяет от азаться
от бло а ли олевой ос ш и аза, оторый с ществ ет на обычных
станов ах очист и. Для небольших станово или при работе в отдаленных местах э ономичес ие по азатели подтверждают превосходство мембранных систем перед традиционными системами очист и.
Затраты на очист от CO 2 находятся в пределах 1,8–5,3 долл. на
1000 м3 исходно о аза, в зависимости от требований очист е, давления аза, онфи рации системы и требований прод т .
Промышленные станов и. Мембранные системы Separex спешно работают на азовых месторождениях с 1981 ., более 60 станово построено или находится в стадии строительства. Кр пнейшая действ ющая станов а перерабатывает более 11 млн м 3/с т
природно о аза.
Лицензиар. UOP LLC.
118
119. ГИДРОЛИЗ HCN/COS
ПО ТЕХНОЛОГИИ SHELL
Назначение процесса. Каталитичес ое превращение HCN
и COS – дешевый способ даления этих вредных омпонентов
из азовых пото ов. Этот способ идролиза имеет три лавные
области применения.
1. Очист а синтез- аза перед аминной очист ой в процессах азифи ации ля или жид о о топлива.
2. Очист а синтез- аза в тех сл чаях, о да прис тствие HCN
и/или COS неприемлемо на послед ющих стадиях, например,
при пол чении жид о о топлива (процесс синтеза средних дистиллятов по техноло ии Shell).
3. Очист а с хо о аза на станов ах ККФ для ис лючения
тр дностей при е о послед ющей переработ е.
Описание процесса. В синтез- азе, пол чаемом азифиацией, роме H2 и CO, содержатся примеси COS и HCN. Невозможна л бо ая очист а от этих примесей с помощью обычных
аминных абсорбентов. Каталитичес ий идролиз HCN/COS –
дешевый способ предотвращения их вредно о эффе та на послед ющих стадиях процесса.
Синтез- аз промывают водой для даления сажи. Затем аз,
насыщенный водой, на ревают до заданной температ ры и вводят в реа тор аталитичес о о идролиза HCN/COS, де они
превращаются в CO, H2S, CO2 и аммиа .
Синтез- аз после идролиза охлаждают и подают в аммиачный с р ббер, в отором даляются омпоненты, растворимые
в воде. С онденсированн ю вод направляют на очист , а синтез- аз – на послед ющ ю переработ .
Промышленные станов и. В настоящее время действ ет
одна станов а и завершен монтаж др ой станов и. Подписаны лицензионные со лашения на предоставление данной техноло ии дв м фирмам.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обросный возд х
на сжи ание
Возд х
Сера на хранение
Очищенный
этилен на
полимеризацию
Исходный
этилен
Возд х для
выд вания H2S
Барботажная
олонна
Барботажная
олонна
120. ДЕГАЗАЦИЯ СЕРЫ
ПО ТЕХНОЛОГИИ SHELL
Назначение процесса. Удаление растворенных H2S и H2Sx
из жид ой серы, пол чаемой на станов е Кла са. В ней содержится о оло 0,03 % растворенных H2S и H2Sx, и для выполнения
требований, предъявляемых охране тр да и природы, их содержание должно быть снижено до менее чем 0,001 % (10 м / ).
Описание процесса. Сер с станов и Кла са сливают либо
в бетонный бассейн, либо в стальн ю ем ость. Там она цир лир ет через барботажн ю олонн , цир ляция ос ществляется за счет барботажа возд ха, де азир юще о сер . Над поверхностью серы в аппарате проп с ают возд х, выд вающий H 2S
из аппарата. С помощью эже тора отработанный возд х отсасывают и подают на сжи ание. Де азированн ю сер от ачивают в хранилище. Преим щества данной техноло ии – отс тствие
движ щихся частей и потребности в атализаторе, что делает
процесс ле им в э спл атации.
Э ономичес ие по азатели. Данный процесс разработан
с целью меньшения времени пребывания и, следовательно, соращения апиталовложений. Э спл атационные затраты малы,
та а в процессе не применяется атализатор.
Промышленные станов и. В настоящее время работает
более 150 станово де азации серы по техноло ии Shell единичной мощностью по сере от 3000 до 4000 т/с т.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V. и Jacobs
Nederland B.V.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Ацетилен Кислород
CO
Вода
CO2
и ислородсодержащие
121. ОЧИСТКА SELEXSORB
Назначение процесса. Очист а этилена – сырья в производстве полиэтилена. В очищенном этилене менее 0,00002 %
объемной доли CO2 и воды, а та же менее 0,0001 % объемной
доли ислородсодержащих омпонентов.
Описание процесса. До подачи в олонны очист и Selexsorb
этилен проп с ают через онвертер ацетилена (1), олонн (2)
с восстановленным медным атализатором и олонн (3), в оторой размещен слой CuO. Дальнейшая очист а ос ществляется в олонне (4), в отор ю за р жен селе тивный адсорбент
Selexsorb CD (адсорбция воды и ислородсодержащих). За лючительная стадия – очист а от CO2 в олонне (5) с селе тивным
адсорбентом Selexsorb COS. Адсорбенты Selexsorb ре енерир ют термичес и, проп с ая через них пото азота или ле их
леводородов. Селе тивные адсорбенты очищают: сомономер,
свежий разбавитель, цир лир ющий разбавитель и аз, ре лир ющий проте ание реа ции (водород, азот) в процессах пол чения полиэтилена. При использовании для очист и этилена
(адсорбция CO2) адсорбент Selexsorb COS о азался полезным
для защиты атализаторов Ци лера-Натта на мно их полиэтиленовых станов ах в разных странах.
Условия процесса (типичные)
Температ ра этилена на входе, °C
4–49
Избыточное давление этилена
на входе, МПа
0,34–10,4
Объемная доля примесей
-1
в исходном этилене, млн
CO2
0,5–50
H2O
от 0,5
до
насыщения
Кислородсодержащие
2,0–50
Температ ра ре енерир юще о аза, °C
232–316
Избыточное давление
ре енерир юще о аза, МПа
0,07–1,4
Промышленные станов и. Более 300 станово в разных
странах для очист и этилена и пропилена, направляемых на полимеризацию.
Лит. источни . Cherry, C.E., «Selective adsorbents for treating
propylene feed streams», Hydrocarbon Engineering, June 2005.
Лицензиар. Engelhard Corp.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отбросный аз на станов
Сепаратор
верхне о
прод та
Не ондиционное
масло
Масляный насос
Топливный аз
Отпарная
олонна
Отпаренная вода
Пар
низ о о
давления
Концевая
аминная
очист а
Исходный
аз
Хлада ент
Кислый
аз
Компрессия
исло о аза
Жид ий H2S
С важина для
за ач и в пласт
Сырьевой насос
122. ОТПАРКА КИСЛОЙ ВОДЫ
Назначение процесса. Отпар а растворенно о H2S и аммиа а из ислой воды перед отправ ой ее на станов очист и
сточных вод. Кислая вода пост пает со мно их станово – ККФ,
идро ре ин а, сепараторов фа ельных систем и т.д. Обычно
отпар
ислой воды на НПЗ рассчитывают на онцентрации аммиа а и H2S в исходной воде в пределах 0,05–0,15 % для аждоо из этих омпонентов. Молярное отношение NH 3/H2S может
меняться от 0,75 до 2, а в среднем близ о 1,2; pH исходной
воды – от 7 до 9,3. Установ отпар и ислой воды можно спрое тировать с четом прис тствия в ней мер аптанов, фенолов и
не оторых ароматичес их соединений. С ществ ет нес оль о
типов станово отпар и ислой воды, и во всех использ ется
мно ост пенчатая отпарная олонна.
Описание процесса. Отпар проводят в обычной ре тифи ационной олонне, в оторой из воды от оняют H 2S и аммиа вместе с не оторым оличеством мер аптанов, аромати и и
фенолов. Обычно олонн орошают водой для снижения содержания воды в отоняемом азе и меньшения размеров обор дования и затрат при послед ющей переработ е (например, на
станов е Кла са). Чаще все о для отпар и использ ют пар, но
можно та же применять дымовые азы, топливный аз и природный аз.
Обычно исл ю вод подо ревают теплообменом с орячей
отпаренной водой, после че о подают в олонн . Острый пар
вводят в б олонны. Отпар а H2S и аммиа а происходит в противото е воды и пара. Обычно остаточное содержание H 2S и
аммиа а в отпаренной воде – десятитысячные доли процента.
Условия процесса. Рабочее давление обычно задают с тем
словием, чтобы давление отпаренно о аза было достаточным
для подачи е о в заданн ю точ . Ко да этот аз пост пает на
станов Кла са, достаточно поддерживать вверх отпарной
олонны избыточное давление 0,13–0,17 МПа.
Температ р в сепараторе верхне о прод та поддерживают в пределах 82–90 °C. При более низ ой температ ре с ществ ет опасность забив и обор дования идрос льфидом аммония, а при более высо ой – с азом ходит слиш ом большое
оличество водяных паров. На станов е отпар и ислой воды
имеют дело с а рессивными жид ими средами, поэтом необходимо выбирать оррозионно-стой ие онстр ционные материалы.
Промышленные станов и. В разных странах построено более 25 станово отпар и ислой воды производительностью от
1,5 до 120 м3/ч. Недавно для ливийс о о отделения фирмы AGIP
GAS BV спрое тирована станов а отпар и ислой воды, состоящая из дв х «нито » производительностью 25 м 3/ч аждая.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI.
120
Очищенный аз
Холодильни
отпаренной воды
Кислая вода
Сырьевая
равнительная
ем ость
Кла са
Конденсатор верхне о
прод та
123. ПРОЦЕСС SPREX (ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ
ИЗВЛЕЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЙ СЕРЫ)
Назначение процесса. Предварительное извлечение H2S
из пото ов исло о природно о аза с повышенным содержанием H2S (обычно молярная доля более 10 %) для пол чения аза
с меньшенным содержанием H2S и пото а жид о о H2S для повторной за ач и в пласт.
Описание процесса. Исходный природный аз пост пает в
онта тн ю олонн (1), де он взаимодейств ет с холодным орошением из низ отемперат рно о сепаратора – НТС (4). Холодный аз, ходящий сверх онта тной олонны, охлаждают в теплообменни е аз- аз (2) и в онцевом холодильни е (3), после
че о подают в НТС (4). В онцевом холодильни е (3) можно использовать хлада ент со стороны, например пропан в версии
процесса SPREX 30. Жид ость из НТС (4) возвращают насосом
(5) на орошение онта тной олонны. Холодный аз из НТС (4)
идет в теплообменни аз- аз (2). В этом азе содержание H 2S
снижено, в зависимости от словий процесса, до нес оль их
процентов. Теперь он при оден для онцевой аминной очист и,
например, в процессе AdvAmine (8), а ислый аз, пол ченный
при этой очист е, можно омпримировать (9) для повторной
за ач и в пласт.
К б онта тной олонны (1) оснащен ипятильни ом (6) для
минимизации содержания леводородов в жид ом бовом прод те. Этот прод т, состоящий в основном из H 2S с небольшим
оличеством CO2, воды и леводородов, выделяют под давлением, близ им давлению исходно о природно о аза, и поэтом е о можно ле о за ачать в пласт с помощью насоса (7).
Процесс SPREX с ществ ет в дв х версиях.
• SPREX 30. Температ ра в НТС о оло -30 °С. Условия процесса в онта тной олонне выбирают с та им расчетом, чтобы
ис лючить образование идратов, и поэтом не треб ется обезвоживание аза перед станов ой SPREX.
• SPREX 60. Температ ра в НТС ниже -60 °C, температ ра
процесса выше температ р ристаллизации H2S и CO2. Здесь
необходимо предварительное обезвоживание аза, но дости ается более л бо ая очист а от ислых азов и меньшее остаточное содержание H2S в очищенном азе.
Э ономичес ие по азатели. При переработ е исло о аза,
содержаще о 35 % (по объем ) H2S и 7 % (по объем ) CO2, омбинир я очист SPREX 30 с онцевой аминной очист ой (8) и
омпрессией исло о аза (9), добиваются со ращения апиталовложений на 17 % и энер озатрат на 35 % в сравнении с обычной схемой аминной очист и с послед ющей омпрессией исло о аза.
Промышленные станов и. Одна промышленная демонстрационная станов а (мощностью 70 тыс. м 3/с т) на месторождении Ла фирмы Total, Франция.
Лит. источни . Lallemand, F. et al., «Highly sour gas processing:
H2S bulk removal with the Sprex process», IPTC Conference, Doha,
Qatar, November 21–23, 2005.
Лицензиар. Процесс Sprex разработан совместно фирмами Total, IFP и Prosernat и лицензир ется через фирм Prosernat.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Дымовые азы
Охлаждение
серы
смешением
Возд х
Вход
исло о
аза
Топливо
и возд х
Реа тор
SulfaTreat
Сера
Жид ость
Входной
сепаратор
За рязненный аз или возд х
Обессеренный
аз, очищенный
возд х
Очищенный
аз
124. ПРЯМОЕ ОКИСЛЕНИЕ SULFATREAT
Назначение процесса. Прямое о исление SulfaTreat – это
процесс и атализатор для даления соединений серы, в перв ю очередь H2S, из пото ов ислых азов. Данная техноло ия
обеспечивает та ю же производительность, а и жид остные
редо с-процессы, но без прис щих им э спл атационных тр дностей.
Описание процесса. Кислый аз проп с ают через сепаратор аз-жид ость (1) для освобождения от жид ости и твердых частиц. Затем е о подо ревают (2) до температ ры о оло
177 °C и проп с ают через невысо ий слой (3) запатентованноо атализатора прямо о о исления, в отором может быть далено до 90 % H2S за счет е о о исления в элементарн ю сер
(остающ юся в азообразной форме) и вод . Далее азовый
пото проходит через стандартный онденсатор серы (4). По
желанию мо т быть добавлены ст пени тон ой очист и товарно о аза.
Э ономичес ие по азатели. При прямом о ислении
SulfaTreat на одной ст пени даляется до 0,3 % H 2S (и до
25 т/с т H2S). Для работы запатентованно о с хо о атализатора не н жны жид ие химреа енты, поэтом станов а очень проста в э спл атации. Обычно сро сл жбы атализатора составляет два-три ода, и правильно спрое тированная система может принимать меняющиеся на р з и без снижения степени
очист и.
Промышленные станов и. Данная техноло ия в настоящее время проходит провер для очист и природно о аза и
CO2.
Лицензиар. SulfaTreat, бизнес-единица фирмы M-I LLC.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
125. ПРОЦЕСС SULFATREAT
(ОЧИСТКА ГАЗА ИЛИ ВОЗДУХА ОТ H2S)
Назначение процесса. В различных процессах SulfaTreat
очищают за рязненный аз и возд х с помощью ран лированно о материала, селе тивно извле ающе о H 2S и не оторые
ле ие мер аптаны.
Описание процесса. Газ или пары проходят через ран лированный материал, оторый химичес и связывает H2S в стабильный и э оло ичес и безвредный прод т на всем периоде
е о жизненно о ци ла. Др ие омпоненты аза не влияют на
расход по лотителя. Для очист и предпочтителен аз с высо ой
влажностью (вплоть до насыщения парами воды). Компьютерное прое тирование станов и обеспечивает оптимальный выбор словий процесса в зависимости от поставленной задачи,
например, минимальное сопротивление слоя (менее 1 Па) и
длительный сро сл жбы по лотителя. По лощение происходит
при любом давлении аза или в ва ме, при любой онцентрации H2S на входе и при температ ре до 150 °C. Диапазон производительности станов и по даляемом H 2S – от нес оль их до
более чем 1000 /с т, полнота очист и – до остаточной онцентрации H2S 10-5 %.
Прод ты.
SulfaTreat: по лотитель даляет H2S из аза, насыщенно о
парами воды.
SulfaTreat-HP: по лотитель даляет H 2S и ле ие мер аптаны из аза, не насыщенно о парами воды, и делает это с большей с оростью, чем в процессе SulfaTreat на насыщенном азе.
SulfaTreat-410HP: по лотитель работает та же, а в процессе SulfaTreat-HP, но сопротивление слоя ниже. По лотитель
действ ет быстрее и имеет двоенн ю сорбционн ю ем ость по
H2S при очист е возд ха или аза, содержаще о ислород.
SulfaTreat-XLP: по лотитель имеет высо ю онцентрацию
а тивно о омпонента и, при одина овом объеме, сл жит в 2–4
раза дольше. Бла одаря этом продлевается пробе и со ращаются э спл атационные затраты.
Э ономичес ие по азатели. Процесс хара териз ется
большей надежностью и меньшими э спл атационными расходами, чем процессы с жид ими по лотителями. Потребность во
внимании со стороны оператора минимальна. Аппараты просты по онстр ции и дешевы в монтаже. Процесс может использоваться индивид ально или в сочетании с др ими процессами, в оторых даляются др ие (не толь о H 2S) за рязнения.
Промышленные станов и. Работают более 2000 станово во всем мире.
Лицензиар. SulfaTreat, бизнес-единица фирмы M-I LLC.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Платформа
с лестницей
Лаз для за р з и
Предохранительный
лапан
Пространство для
отстоя
Выход
жид ости
От лоняющая
пере ород а
По лотитель SulfaClean
Пото
жид ости
Лаз для очист и
Юб а
Дренаж
Фильтр для пены
Слой промыто о равия
или ерамичес их
шаров
От лоняющаяся
пере ород а
Кислый
аз
Исходный
аз
Вход жид ости
Перфорированная
пластина/опора для равия
126. МАТЕРИАЛЫ SULFATREAT-HC
Назначение процесса. SulfaTreat-HC – это ран лированный материал, использ емый для извлечения а рессивных соединений серы, в перв ю очередь H 2S, из разнообразных светлых жид их пото ов. После та ой очист и пропана/пропилена,
б тана, сжиженно о природно о аза, сжиженных леводородов, выделенных из природно о аза, бензина и др их ле их
жид их леводородов очищенный прод т выдерживает испытание на медной пластин е и отвечает нормам содержания H 2S.
Мо т быть очищены жид ие леводороды (с хие или насыщенные водой), водные растворы или рассолы мо т быть очищены
от растворенно о H2S перед их захоронением.
Описание процесса. Через слой SulfaTreat-HC проп с ают
восходящий пото жид ости. Выбираемая с орость пото а и онстр ция аппарата зависят от природы жид ости и оличества
за рязнений. Конфи рация системы может меняться от единичных аппаратов или нес оль их аппаратов с параллельными
пото ами до схем с пере лючаемыми аппаратами. В хорошо
спрое тированной системе можно менять с орость пото а без
х дшения полноты очист и.
Э ономичес ие по азатели. Материалы SulfaTreat-HC полощают H2S в оличестве до 7,5 % от своей массы. Неред о их
стоимость вчетверо меньше, чем по лотителей на основе ZnO.
С точ и зрения э оло ичес их требований, безопасности для
людей и при захоронении, они он рир ют со щелочными системами. Сос ды для по лотителя – простые и недоро ие.
SulfaTreat-HC можно за р жать в аппараты из-под моле лярных сит, ZnO или железной б и без их модифи ации.
Промышленные станов и. Система SulfaTreat-HC применяется на мно их площад ах в разных странах. В настоящее время этот процесс приспособили для очист и та их пото ов, а
МТБЭ и изоо тан.
Лицензиар. SulfaTreat, бизнес-единица фирмы M-I LLC.
122
Топливный аз
Очищенный аз
127. ОЧИСТКА SULFINOL
Назначение процесса. Очист а природно о, синтетичесо о и нефтезаводс их азов от H2S, COS, мер аптанов, др их
ор аничес их сернистых соединений и (частично или полностью) от CO2. С ммарное содержание соединений серы в очищенном азе может быть меньшено до нес оль их миллионных долей, в соответствии с требованиями топливном аз
НПЗ или тр бопроводном аз .
Ул чшенная версия процесса рассчитана на селе тивн ю
очист
аза от H2S, COS, мер аптанов и др их сернистых соединений (для пере ач и по тр бопровод ) с одновременной
частичной очист ой от CO2. Гл бо ая очист а от CO2 для станово сжижения природно о аза – еще одно назначение процесса, а и р бая очист а от CO2 с ре енерацией растворителя
п тем дросселирования. Последовательность процессов С льфинол/Кла с /SCOT вы одна в том сл чае, о да использ ется
совмещенная система С льфинол, в оторой селе тивно извлеают H2S для е о переработ и на станов е Кла са и очищают
отбросные азы процесса SCOT (процесс очист и отходящих
азов станов и Кла са по техноло ии Shell).
Описание процесса. Смешанный растворитель состоит из
реа ента (ал аноламин), воды и физичес о о растворителя с льфолана (дио сид тетра идротиофена). Соотношение этих омпонентов подбирается в зависимости от он ретных словий применения.
В отличие от процессов очист и водными растворами аминов, в процессе с льфинол извле аются COS, мер аптаны и
др ие ор аничес ие соединения серы, причем полнота извлечения отвечает очень жест им о раничениям по содержанию
общей серы. В процессе, при малом расходе водяно о пара,
обеспечивается очень низ ое содержание H 2S в тр бопроводном азе – 0,0004 %. Процесс хара терен малым вспениванием
и низ ими с оростями оррозии.
Техноло ичес ая схема процесса сходна со схемой др их процессов аминной очист и. В большинстве сл чаев леводороды,
по лощенные вместе с сернистыми соединениями в абсорбере
(1), переходят в азов ю фаз после дросселирования раствора в
сепаратор (2), и выделившийся аз, после дополнительной очисти в абсорбере (3), использ ется в ачестве топливно о аза. Растворитель, по лотивший соединения серы, ре енерир ют (4).
Условия процесса. Процесс может ос ществляться в очень
широ ом диапазоне рабочих давлений и онцентраций примесей. Ле о дости аются нормативы по содержанию общей серы
и H2S в топливном азе НПЗ и в тр бопроводном азе. Очист а
от ор аничес их соединений серы обычно происходит одновременно с далением H2S и CO2. На станов ах сжижения природно о аза ле о дости ается треб емая степень очист и от CO 2
– е о остаточная объемная доля не превышает 0,005 %.
Промышленные станов и. Проданы лицензии более чем
на 200 станово в разных странах мира; области применения –
очист а природно о аза, синтез- аза и азов НПЗ.
Лит. источни . «Gas pretreatment and their impact on
liquefaction processes», GPAI, March 1999, Nashville, Tennesse.
«Process application of the ADIP and Sulfinol Process», Gas
Processing Symposium, Dubai, United Arab Emirates, April 1999.
«Best practice for deep treating sour natural gases (to LNG and
GTL)», Gastech, March 2005.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислый аз с станов и
аминной очист и
Реа торы и
онденсаторы
станов и Кла са
Термичес ий
реа тор Кла са
Кислый
аз
Установ а
Кла са
Дожи ание
128. ПРОЦЕСС SULTIMATE
Назначение процесса. Повышение оэффициента извлечения серы за счет абсорбции ее соединений из азов, ходящих из аталитичес их реа торов станов и Кла са, и их возврата на станов Кла са. Минимизация сброса соединений
серы на дожи ание. Для очист и аза, подаваемо о на дожи ание, использ ется селе тивный аминный абсорбент, оторый
затем ре енерир ют.
Описание процесса. Процесс Sultimate – это 4-ст пенчатая очист а отходяще о аза станов и Кла са для меньшения
сброса соединений серы на дожи ание. На ст пени 1 отходящий аз станов и Кла са подо ревают до минимальной температ ры, при оторой соединения серы с ма симальным выходом превращаются в H2S по реа ции с азом-восстановителем.
Восстановление происходит в реа торе, заполненном атализатором.
На ст пени 2 даляется 20–40 % вла и, содержащейся в азе
(в зависимости от состава сырья станов и Кла са). Из выделившейся воды необходимо ото нать растворенный H 2S. На ст пени 3 с помощью раствора селе тивно о аминно о абсорбента МДЭАма с лавливают 90–98 % H2S, содержаще ося в азе,
поэтом на дожи ание сбрасывается толь о малое оличество
H2S. Насыщенный аминный раствор выводят на ре енерацию.
На ст пени 4 ре енерир ется раствор МДЭАма с. Газ, выделенный из это о раствора, представляет собой ислый аз (состав оторо о зависит от словий работы станов и Кла са и
состава ее сырья). Этот ислый аз возвращают на станов
Кла са.
Условия процесса. С помощью бло а Sultimate можно значительно и без больших затрат л чшить по азатели работы
любой станов и Кла са, бла одаря том , что:
• со ращается сброс соединений серы с с ществ ющей или
новой станов и Кла са,
• пол ченный в этом бло е H 2S возвращается на станов
Кла са.
Лицензиар. Prosernat IFP Group Technologies.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Е
Х
Н
О
Л
Дожи ание
Горел а
Реа тор
Газ,
отпаренный
из ислой
воды
Т
Отходящий
аз
Сера
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
Котелтилизатор
Реа тор
SWAATS
Абсорбер
SWAATS
Тиос льфат
аммония
129. ПРОЦЕСС THIOSOLV SWAATS (ПЕРЕВОД
АММИАКА И H2S В ТИОСУЛЬФАТ АММОНИЯ)
Назначение процесса. Превращение аммиа а и соединений
серы, содержащихся в азе, отпаренном из ислой воды, в малото сичный тиос льфат аммония (ATS). В этом процессе можно
та же о ислять все соединения серы, прис тств ющие в отходящем азе станов и Кла са, и отмывать SO2 из о исленно о аза и
др их разбавленных пото ов для меньшения выброса SOx до
низ о о ровня. SWAATS – это аббревиат ра, означающая «аммиа из ислой воды – в тиос льфат аммония». Высо ая химичес ая
селе тивность процесса позволяет с е о помощью эффе тивно
далять H2S или SO2 из леводородов, синтез- аза и CO2, заменяя им очист аминами или абсорбционное обессеривание.
Описание процесса. Аммиа и стехиометричес ое оличество H2S селе тивно абсорбир ются из аза, отпаренно о из
ислой воды. Непо лощенный H2S сжи ают в SO2. Отходящий
аз станов и Кла са соединяют с прод тами с орания, и все
соединения серы в пол ченной смеси о исляют в SO2, оторый
по лощают по реа ции перевода аммиа а в тиос льфат (сопротивление реа тора очень мало):
6 NH3 + 4 SO2 + 2 H2S + H2O → 3 (NH4)2S2O3
Для проведения это о процесса не треб ется по пать аммиа на стороне. Предотвращаются забив и обор дования, та
а вся элементарная сера, содержащаяся в отходящем азе
станов и Кла са, превращается в растворимый тиос льфат.
Э ономичес ие по азатели. На ажд ю тонн серы из отпаренно о аза, направляем ю в процесс SWAATS, потребляется о оло 3 т серы в ислом азе аминной очист и, оторый, если
бы не было это о процесса, пришлось бы подать на станов
Кла са. Значение это о процесса б дет возрастать по мере то о,
а
л бление обессеривания и идроочист и сырья ККФ б дет
сопровождаться ростом выработ и аммиа а. Не н жны апиталовложения в расширение станов и Кла са или э спл атационные затраты на обо ащение возд ха ислородом. Значительно л чшается работоспособность станов и Кла са и продлевается сро сл жбы атализатора, та а аммиа выводится из
аза, подаваемо о на станов Кла са. Э спл атационные затраты – менее 60 долл. на 1 т серы, превращенной в тиос льфат.
Капиталовложения на обработ отпаренно о аза и отмыв
отходяще о аза ниже, чем на создание бло а SCOT. Не потребляются химреа енты со стороны, снижается расход аза или
топлива. На 1 т даленной серы вырабатывается на сторон 4,5
т пара средне о давления. Простота э спл атации позволяет
меньшить с ммарные затраты на э спл атацию и техничес ое
обсл живание объединенной станов и Кла са. Лицензиар может забирать выработанный тиос льфат аммония.
Промышленные станов и. Процесс SWAATS – это развитие
процесса Coastal ATS, с помощью оторо о спешно обессеривали
ислый аз и отходящий аз станов и Кла са на заводе фирмы
Coastal с 1980 . Сделанные л чшения позволили со ратить апиталовложения и э спл атационные затраты. Строится первая
лицензир емая станов а, п с оторой намечен на 1-й вартал
2006 ., вторая станов а находится в стадии строительства.
Лит. источни и. Пат. США № 6 534 030.
Berry, R., «Treating hydrogen sulfide: When Claus is not enough»,
Chemical Engineering, October 6, 1980, p. 92.
Лицензиар. ThioSolv, LLC
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УКАЗАТЕЛЬ ПРОЦЕССОВ
Исходный
аз
С хой
онденсат
Товарный аз
(и онденсат)
Конденсат
Вода
130. ПОДГОТОВКА ГАЗА ПРИ СВЕРХЗВУКОВЫХ СКОРОСТЯХ ПО ТЕХНОЛОГИИ TWISTER
Назначение процесса. Twister – это техноло ия под отови аза. Области применения – ос ш а природно о аза, снижение точ и росы по леводородам, извлечение из природноо аза сжиженно о пропан-б тана и др их жид их омпонентов, снижение теплоты с орания и р бая очист а от H 2S.
Конденсация и сепарация при сверхзв овой с орости – это
люч высо ой эффе тивности процесса. При чрезвычайно малом времени пребывания отпадают проблемы, связанные с образованием идратов, ис лючается потребность в химреа ентах и связанных с ней системах ре енерации. Простота и надежность статичес их стройств, не содержащих вращающихся
частей и работающих без применения химреа ентов, позволяет
создать прост ю станов , обладающ ю высо ой надежностью
и способн ю работать без частия людей.
Описание процесса. Исходный аз охлаждают в цепи холодильни ов (1) – возд шных и на морс ой воде, а та же в теплообменни ах аз- аз (3). Если предстоит л бо ое выделение
жид их леводородов, то потреб ется предварительная ос ша (2). Режим охлаждения на входе обеспечивает отс тствие
идратов. С онденсированные жид ие прод ты отделяются во
входном сепараторе (4). Газ из не о направляется в тр бы Twister
(5). В этих тр бах аз изоэнтропийно расширяется до сверхзв овой с орости, при этом аз охлаждается до рио енных температ р с онденсацией воды и высших леводородов, оторые отделяются во встроенном ци лонном сепараторе.
Отсепарированный аз сжимается в дифф зоре, де е о с орость снижается. Отделившаяся жид ость содержит прос очивший аз, оторый даляется в дв х- или трехфазном де азаторе
(6) и объединяется с пото ом с хо о аза. С хой товарный аз
проп с ают через теплообменни (3) для охлаждения исходноо аза. В сл чае, о да словия работы аппарата де азации (6)
попадают в область образования идратов, для их расплавления применяется техноло ия LTX, запатентованная фирмой
Twister BV. В зависимости от словий применения, вод и онденсат из сепараторов (4, 6) очищают, перерабатывают, за ачивают обратно в пласт и/или подвер ают захоронению (7, 8).
Э ономичес ие по азатели. Типичные апиталовложения
в мод ль мощностью 2,83 млн м 3/с т составляют 2 млн долл.
Размер мод ля
4 м × 3,5 м × 4,5 м
(длина × ширина × высота)
Масса мод ля
25 т
Необходимая мощность
2 Вт,
не считая мощности
эле тросп тни ов
и обо рева бло а LTX
(75 Вт)
Падение давления
25–35 %
Промышленные станов и. Две техноло ичес ие линии
мощностью по 8,5 млн м 3/с т, с 12 тр бами Twister, на платформе Sarawak Shell Berhad/Petronas B11 побережья Малайзии.
Одна станов а мощностью 0,9 млн м3/с т на месторождении
Shell Petroleum Development Co. в Utorogu (побережье Ни ерии).
Лицензиар. Twister BV
NN
процессов
AdvAmine (прежнее название
Advanced amines –
совершенствованные амины) ............................................... 95
Выделение СО2 ................................................................... 101
Гидролиз HCN/COS по техноло ии Shell ............................. 119
Де азация серы .................................................................... 78
Де азация серы по техноло ии Shell ................................... 120
Материалы SulfaTreat – HC ................................................. 126
Мембранный процесс Cynara NATCO ................................. 103
Мембранные системы Separex ........................................... 118
Мно оцелевая азифи ация .................................................. 87
Отпар а ислой воды .......................................................... 122
Очист а аза от примесей –
Multibed (мно ослойная) ..................................................... 105
Очист а железной б ой ................................................... 106
Очист а от СО2 – LRS 10 ..................................................... 109
Очист а от СО2 – «моле лярная заслон а» ........................ 102
Очист а природно о аза от ислых азов
(процесс Morphysorb) ......................................................... 111
Очист а Benfield .................................................................... 99
Очист а Merox ...................................................................... 72
Очист а PURASPEC ............................................................. 114
Очист а Purisol .................................................................... 115
Очист а Rectisol .................................................................. 116
Очист а Selexol ................................................................... 117
Очист а Selexsorb ............................................................... 121
Очист а SulFerox ................................................................... 76
Очист а Sulfinol ................................................................... 127
Очист а Sulfint HP ................................................................. 77
Переработ а аза в жид ое топливо – GTL ............... 83, 84, 85
Под отов а аза при сверхзв овых с оростях
по техноло ии Twister ......................................................... 130
Пол чение синтез- аза
(автотермичес ая онверсия) ......................................... 90, 91
Пол чение синтез- аза (паровая онверсия) ........................ 92
Пол чение синтез- аза
( совершенствованная паровая онверсия метана) ............. 89
Промыв а жид им метаном ACORN ...................................... 81
Процесс ADIP ........................................................................ 93
Процесс ADIP-X ..................................................................... 94
Процесс aMDEA (а тивированный MDEA) ............................. 96
Процесс Amine Guard FS ....................................................... 97
Процесс Calcor ................................................................... 100
Процесс Кла са для аза,
содержаще о аммиа – ACT ................................................. 98
Процесс Кла са с высо им отношением – HCR .................... 71
Процесс CrystaSulf ................................................................ 66
Процесс D’GAASS – де азация серы .................................... 67
Процесс ELIMINATOR ............................................................ 68
Процесс EUROCLAUS ............................................................ 69
Процесс MegaSyn ................................................................. 86
Процесс KVT SULFOX HK ..................................................... 107
Процесс KVT SULFOX NK ..................................................... 108
Процесс NATCO Shell-Paques ............................................... 73
Процесс OmniSulf ............................................................... 113
Процесс OxyClaus ................................................................. 74
Процесс SPREX
(предварительное извлечение соединений серы) .............. 123
Процесс SulfaTreat
(очист а аза или возд ха от H2S) ....................................... 125
Процесс SULFUR-RITE ........................................................... 79
Процесс Sultimate ............................................................... 128
Процесс SUPERCLAUS .......................................................... 80
Процесс ThioSolv SWAATS
(перевод аммиа а и H2S в тиос льфат аммония) ............... 129
Прямое о исление SulfaTreat .............................................. 124
Растворители ELEXSORB ...................................................... 70
Ре лирование точ и росы – адсорбенты Sorbead ............. 104
Синтез- аз (Н2 + СО) ............................................................ 88
Упрощенная очист а био аза
с применением мембранной техноло ии MEDAL ................ 110
Установ и Кла са .................................................................. 75
Частичная онденсация ACORN ............................................ 82
Перевел М. Фаль ович
124
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
Мно ие разработанные нефтяные и азовые месторождения по всем мир хара териз ются наличием множества стареющих с важин. Плохо обсл живаемые с важины мо т быть потенциальной розой для людей и о р жающей среды и приводят э ономичес ом щерб
из-за простоев в добыче. Ка часть серии статей, предоставленных межд народной сервисной омпанией «The Expro Group», в этом месяце подразделение по с важинным операциям
EGIS посвящает статью вопросам, находящимся в ритичес ой области онтроля над целостностью с важин.
ПОЧЕМУ ВАЖЕН
КОНТРОЛЬ
НАД ЦЕЛОСТНОСТЬЮ
СКВАЖИН
Основной задачей с важинно о инженера
является «обсл живание резерв ара, находяще ося под давлением» в течение все о периода э спл атации с важины. Кроме профессиональной эти и, это та же является за онодательным требованием большинства действ ющих надзорных и разрешительных оранов. Тем не менее, онтроль над целостностью с важин может быть настоящей проблемой для мно их добывающих омпаний. Это
часто вызвано распространенной пра ти ой,
та ой а : не довлетворительное правление данными, использование сводных баз данных
и частая те честь персонала, что в свою очередь ведет непоследовательном ход работы.
К счастью, теперь есть альтернативное решение проблемы.
Бла одаря большом опыт EGIS в работах по обеспечению целостности с важин, а в
планировании, та и в выполнении с важинных работ для мно их операторов по всем мир ,
омпании есть особое понимание «передовой пра ти и» онтроля над целостностью с важины в добывающей отрасли.
Применяя эти знания, EGIS разработала дост пн ю через Интернет про рамм онтроля
целостности с важины, оторая официально б дет представлена на выстав е «Offshore Europe»
в Абердине, Шотландия, в сентябре 2005 ода. Про рамма-менеджер онтроля целостности
с важин EGIS – это за азное про раммное обеспечение, созданное инженерами омпании,
оторое содержит те щие и старые с важинные данные и обеспечивает системный подход
онтролю над целостностью с важины.
Данная разработ а EGIS предла ает ни альное решение обычных проблем, связанных
с методами обеспечения целостности с важины, та ие, а использование эле тронных
таблиц или совершенствованной про раммы обсл живания обор дования. Система обеспечивает непосредственный « онтроль состояния с важинной целостности» и архив по э спл атации с важины в едином источни е данных, дост пном определенном персонал ,
независимо от ео рафичес о о/физичес о о местонахождения. Система может быть использована для правления данными, пол ченными с платформы, наземных или подводных с важин.
С тью системы является массив «вирт альных паспортов с важин», стр т рированный таим образом, чтобы содержать все соответств ющие данные в ло ичес ой последовательности для аждой с важины. Обор дование стья с важины быстро онфи рир ется из атало а
омпонентов. У азывая на задвиж фонтанной армат ры, можно перейти странице данных,
определенной для та ой задвиж и, в лючающей техничес ие хара теристи и, серийный номер, перечень ремонтов и т.д.
Про раммы про нозир емо о техничес о о обсл живания планир ются с использованием
ф н ции планировщи а операций. Любое оличество работ может быть добавлено системе
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
и становлено в поряд е, соответств ющем требованиям за азчи а и специфи е месторождения. Мо т быть в лючены след ющие операции:
•
•
•
•
Исследования целостности с важины
Замена лапанов
Заполнение затр бно о пространства
Эхо-тесты
Персонал техничес о о обсл живания с важины может быть предоставлена чет о заданная про рамма работ, использ ющая техноло ичес ие арты то о же формата, что и вн тренние формы до ментов за азчи а. После завершения на стье с важины процессов опрессов и и провер и на работоспособность, рез льтаты пост пают в систем на площад е с важины через Интернет, предоставляя данные в режиме реально о времени.
Любые не дачные испытания мо т быть выделены рафичес и, и ответственные лица мот быть ведомлены об этом автоматичес и созданным эле тронным сообщением с послед ющей детализацией ошиб и. Цифровые данные, та ие а затр бные давления, мо т быть
ле о изображены рафичес и, с станов ой ма симальных и минимальных значений для автоматичес ой подачи си нала пред преждения аварийной сит ации при необходимости.
Для помощи в анализе а те щих, та и предыд щих данных, в наличии имеется серия
отчетов. Это позволяет более эффе тивно планировать дальнейшие операции по мере предоставления проверяемой последовательности выполнения всех работ по техничес ом обсл живанию и полном тестированию.
Кроме то о, про рамма-менеджер онтроля над целостностью с важин EGIS работает а
надежный эле тронный архив паспортов с важин, де те щая информация, та ая а диа рамма за анчивания, сертифи ация, сним и, анализы проб флюидов и т.д., может сохраняться в режиме он-лайн и быть дост пной по требованию омпетентно о персонала.
Про раммный прод т онтроля целостности с важины EGIS предла ает масс преим ществ
инженерам, от предоставления едино о источни а информации о с важине до автоматичесо о пред преждения о неполад ах в режиме реально о времени, а та же вселяет ч вство
126
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
собственности полевом персонал . Несмотря на то, что это новая разработ а, данная прорамма EGIS же использ ется, и нес оль о омпаний-операторов в Северном море подтверждают, что она является ценным средством для онтроля целостности с важины.
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ УСЛУГИ EGIS
EGIS предла ает операции в течение все о периода э спл атации с важины, а та же сл и
поддерж и в добывающем се торе нефте азовой промышленности. Являясь подразделением вед щей межд народной сервисной омпании «The Expro Group», EGIS была первым поставщи ом инте рированных сл в Вели обритании, использ я лобальн ю сеть операционных баз Expro.
При наличии свое о оловно о офиса в Абердине, Шотландия сотр дни и EGIS мо т работать а в офисах за азчи а, та и на местных объе тах Expro. В обоих сл чаях EGIS действ ет
а лавный подрядчи и производит проверяемый отбор с бподрядчи ов и с важинных сл ,
являющихся «оптимальными для с важины», и предоставляет за азчи единый ежемесячный
счет.
Четыре сферы нашей деятельности:
С важинные техноло ии: Прое тирование за анчивания с важин, механизированная добыча, онстр ция с важин / б ровые исследования; промысловая химия.
Инженерные с важинные работы: Разработ а про рамм, прое тирование и оординация;
наземная поддерж а.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 9 • сентябрь 2006
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
Усл и на с важинах: Управление за анчиванием с важин и ремонтными работами, вторжение в с важины и техничес ое обсл живание; испытание и освоение с важин.
Целостность с важин: Управление целостностью с важин; оцен а с важин / материальных
рес рсов; инспе тирование с важин.
Наши области деятельности мо т ос ществляться отдельно или совместно, а часть онтра та на инте рированные сл и. Та ая синер етичес ая связь часто является вы одной для
за азчи ов в смысле непрерывности и последовательности предоставления сл ; например,
мы ре лярно р оводим работами по за анчиванию с важин от онцепт ально о прое тирования через этап про раммирования и станов и до сдачи объе та.
EGIS та же обеспечивает техничес ю под отов персонала за азчи а по правлению целостностью с важин, промысловом аротаж , прое тированию механизированной добычи,
прое тированию за анчивания с важин и азлифтной э спл атации. Материалы рсов подотавливаются инженерами омпании, и может быть адаптирован в соответствии с требованиями за азчи а.
Нашим основным а тивом является персонал и их опыт, знания и профессионализм, прошедшие жест ю провер . Со штатом более чем 100 челове в Абердине и более 40 по всем
мир , персонал EGIS обычно имеет значительный производственный опыт и приходит из сферы с важинных сл или др их смежных областей.
EGIS В СНГ
На се одняшний день опыт работы EGIS в странах СНГ в лючает с важинные операции в
Т р менистане и Казахстане, а та же не отор ю работ по прое тированию за анчивания с важин для оператора на о. Сахалин. В течение 2005 ода весь штат Expro, работающий для
различных омпаний-операторов в Респ бли е Казахстан, пройдет об чение на наших рсах
по ло ализации леводородов, оторые одновременно преподаются на ан лийс ом и р сс ом язы ах. Это отражает обязательства EGIS предоставить омпетентный персонал и ибие решения задач за азчи а, в то же время деляя внимание снижению затрат, повышению
эффе тивности э спл атации и, прежде все о, полной арантии безопасности.
Для пол чения подробной информации об сл ах EGIS или Expro Group обращайтесь в наш
Мос овс ий офис или посетите наш сайт www.exprogroup.com.
128
№ 9 • сентябрь 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Документ
Категория
Техника молодежи
Просмотров
380
Размер файла
24 390 Кб
Теги
нефтегазовых, 1166, технология, 2006
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа