close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1172.Нефтегазовые технологии №8 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
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
Главный реда тор
На чный реда тор
На чный реда тор
Реда тор
Верст а
Россия, 109029, Мос ва, л. С отопро онная, 29/1
Телефон (495) 109-3368, 8-901-519-3368,
670-7481
e-mail: catalog_publ@mtu-net.ru
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:
Установ а промыслово о обор дования.
Фото предоставлено
Emerson Process Management, Остин, Техас
С О Д Е Р Ж А Н И Е
НЕФТЬ МИРА
World Oil
ЧТО ПРОИСХОДИТ
В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ........................ 4
С. Ян и Г. Рамсес
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ
ВОДНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР УЛУЧШАЕТ РЕЗУЛЬТАТЫ .......... 11
М. Страчен, Д. Чен, С. Кинн, К. Эйд, К. Мэйсон
БУРЕНИЕ МЕЛОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТОР
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВЭЛХОЛ ...................................................... 16
Дж. Саймонс
БУРЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН
ЗА МЕНЬШЕЕ ВРЕМЯ ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ЗАТРАТАХ .............. 20
Т. Додсон, Дж. Додсон, В. Шмидт
ДОБЫЧА В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ ...................................... 23
Ст. Робертсон, Д. Ма Фалан, М. Смит
УВЕЛИЧЕНИЕ К 2010 . МАСШТАБОВ
ГЛУБОКОВОДНЫХ РАЗРАБОТОК ............................................... 26
П. Фишер
АНАЛИЗ ОТКАЗОВ СИСТЕМ
ДИНАМИЧЕСКОГО ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ............................... 30
А. Кавалло
ДОБЫЧА НЕФТИ В МИРЕ:
ПОСТАВКИ ИЗ СТРАН, НЕ ВХОДЯЩИХ В ОПЕК ........................ 34
Ф. Хилтерман, З. Хо и Х. Рен
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ДАННЫХ
ПО ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ НА ОСНОВЕ
ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ........... 39
Х. Абдель Фаттах
ПРОГНОЗ ДИНАМИКИ ДОБЫЧИ
С ПОМОЩЬЮ УПРОЩЕННОЙ МЕТОДИКИ ................................ 44
С. Мохатаб, В. По и М. Э ономидис
ИЗМЕНЕНИЯ В США СОВРЕМЕНОГО РЫНКА
ПРИРОДНОГО ГАЗА В СООТВЕТСТВИИ
СО СПРОСОМ НА СПГ ............................................................... 48
Дж. Хессерт
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНОГО ГЕЛЯ
НА МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЕ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ
ОХВАТА ПЛАСТА ПРОЦЕССОМ ЗАВОДНЕНИЯ .......................... 52
НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ........................................................... 55
ГЛУБОКОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
М. Розен рен, А. Свендсен
УСПЕШНАЯ ДОБЫЧА ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ
В ГЛУБОКИХ ВОДАХ БРАЗИЛИИ ............................................... 57
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
Hydrocarbon Processing
КОРОТКО О РАЗНОМ ................................................................. 63
А. Б. Свенсон
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
МИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ
НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ И ПОЛИМЕРОВ .................. 68
М.П. Са маран Наир
ПРОИЗВОДСТВО АММИАКА – СЕГОДНЯ И ЗАВТРА ................. 70
Р. Дж. Гартсайд, М.И. Грине и Г. Калим
УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДОВ БУТЕНА-1 ........................................... 80
Ж. Ю и Ч.В. Жень
ТОНКАЯ НАСТРОЙКА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ПРОЦЕССА КРЕКИНГА НА КРУПНЫХ ОЛЕФИНОВЫХ
ПИРОЛИЗНЫХ УСТАНОВКАХ ..................................................... 84
Е. Вест-Т лси, Р. Пател
УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА АММИАКА
С МАЛЫМИ ЗАТРАТАМИ ............................................................ 87
А. Норманден, Ф. Б ше и Л. Лашапелль
МИНИМИЗАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОТЫ В ГАЗАХ,
УХОДЯЩИХ ИЗ РЕАКТОРА ......................................................... 91
СПРАВОЧНИК ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ, 2006 . ..... 94
НОВЫЕ ЭТАПЫ СОТРУДНИЧЕСТВА
В НЕФТЕТРАНСПОРТНОЙ СФЕРЕ ........................................... 127
ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН:
ПОЧЕМУ ЭТО ТАК ВАЖНО? ..................................................... 131
Подписано в печать 01.08.2006. Формат 60х90/8. Б ма а мелованная. Печать офсетная. Печ. л. 16,5. 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»
WORLD OIL, VOL. 227, №4-2006
S. YOUNG AND G. RAMIRES, M-I-SWACO
HIGH-PERFORMANCE WATER-BASED MUD IMPROVES RESULTS
M. STRACHAN, HALLIBURTON SPERRY DRILLING SERVICES; S. KINN AND Ш. EIDE, BP, NORWAY;
C. MASON, BP EXPLORATION AND D. CHEN, HALLIBURTON SPERRY DRILLING SERVICES
IMPROVING DRILLING IN VALHALL’S TOR CHALK
J. SYMONS, TOOLBOX DRILLING SOLUTIONS, LTD.
DRILLING DEVELOPMENT WELLS IN LESS TIME WITH LOWER COST
T. DODSON AND G. DODSON, JAMES K. DADSON CO.; V. SCHMIDT
HARVESTING THE US GULF OF MEXICO
ST. ROBERTSON, G. MACFARLAN, DOUGLAS-WESTWOOD LTD.; DR. M. SMITH, ENERGYFILES LTD.
DEEPWATER SECTOR’S GROWTH WILL REMAIN STEADY THROUGH 2010
P. FISHER
ANALYSING DYNAMIC POSITIONING INCIDENTS
А. CAVALLO, CONSULTANT
WORD OIL PRODUCTION: FOCUS ON NON-OPEC SUPPLIES
F. HILTERMAN, ZHENGYUN ZHOU AND H. REN, CENTER FOR APPLIED GEOSCIENCES AND ENERGY
SEISMIC INTERPRETATION OF WATER SATURATION BASED ON REFLECTIVITY
TRANSFORMS
K. A. FATTAH, KING SAUD UNIVERSITY
PREDICTING PRODUCTION PERFORMANCE USING A SIMPLIFIED MODEL
S. MOKHATAB, EMERTEC RESEAREH AND DEVELOPMENT LTD.; W. POE, CONSULTANT,
CONSULTANT; M. ECONOMIDES, UNIVERSITY OF HOUSTON
RECENT GAS MARKET CHANGES PARALLEL US NEED FOR MORE LNG
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нефть мира
ЧТО ПРОИСХОДИТ В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
К. Абрахам, лавный реда тор WO
КОМПАНИЯ DNO ПРИСТУПАЕТ
К БУРЕНИЮ СКВАЖИНЫ В ИРАКЕ
Норвежс ая омпания DNO спешно проб рила перв ю разведочн ю с важин Tawke # 1 на
территории PSA в Ира е. Ка сообщалось в прессе, онц марта 2006 . с важина была проб рена на л бин 3100 м. С целью оптимизации прораммы ре истрации дополнительных данных
была произведена оцен а с важины Tawke # 1.
Р оводители омпании заявили, что планир ют
провести исследования на различных с важинах
с целью оцен и перспе тивы добычи леводородов и промышленно о потенциала ре иона. В процессе под отов и тестовой про раммы работы на
с важине Tawke # 1 были временно приостановлены, и б ровая станов а была перемещена на
новый часто для б рения второй с важины.
УВЕЛИЧЕНИЕ ДОБЫЧИ СHEVRON
В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
Компания Chevron заявила об величении добычи нефти в первом вартале 2006 . на 25 %,
но это асается величения объемов морс ой добычи, оторая составляет почти две трети добычи омпании. Все о объемы добычи нефти омпании снизились на 4 % или 1,89 млн брл. В соответствии с про нозом сово пная добыча леводородов (нефти и природно о аза) омпании
Chevron в Ме си анс ом заливе должна была
дости н ть в первом вартале 2006 . 200 тыс.
брл/с т по сравнению со 160 тыс. брл/с т в четвертом вартале 2005 .
КОМПАНИЯ ARAMCO ПРИСТУПАЕТ
К ЭКСПЛУАТАЦИИ HARADH III
Компания Saudi Aramco ввела в э спл атацию
нефтеперерабатывающий завод Haradh III. Строительство завода началось в апреле 2004 . и было
завершено в январе 2006 . Дополнительно ма симальной производительной мощности в объеме 300 брл/с т на заводе может перерабатываться
140 млн ф т3/с т поп тно о аза. Это первый завод омпании Saudi Aramco, обор дованный полномасштабной автоматизированной дистанционной системой онтроля и правления. Завод был
введен в э спл атацию раньше намеченно о сроа, прое т полностью вложился в намеченный
бюджет.
НАЧАЛАСЬ РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ
First Australian Resources (FAR) заявила, что Министерство энер ети и и рес рсов Сене ала дооворилось о 30-процентном частии омпании в
разработ е бло ов Р фис и, Сан омар (морс оо) и Сан омар ( л бо оводно о морс о о). Блои Сан омар – Р фис и расположены на площади 14981 м2. Детали онтра та были недавно
4
с орре тированы. FAR станет партнером омпании Senegal Hunt Oil Company (60 %) и ос дарственной омпании Petrosem (10 %) на разрабатываемой площади 2000 м2. Сейсмичес ая прорамма, в лючающая в себя 3D-исследования
начнется в четвертом вартале 2006 .
РАЗРАБОТКА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ
МЕКСИКАНСКОГО ЗАЛИВА ПРИВЛЕКАЕТ
ОПЕРАТОРОВ
Продолжающийся рост цен на нефть и природный аз решительно подтол н ли продаже
лицензий на последнем лицензионном ра нде;
198 лицензионный ра нд по продаже лицензий
на разработ бло ов, расположенных в федеральных водах в центральной части Ме си ансо о залива, за ончился продажей лицензий 82
омпаниям на с мм в 588,3 млн долл. Все о на
лицензионном ра нде было продано лицензий
на с мм 978,3 млн долл. Ка отметили в MMS,
это на 38 % больше с ммы, собранной на прошло однем ра нде. На 198 ра нде было предложено 4040 бло ов, расположенных на шельфе Алабамы, Л изианы и Миссисипи. А ентство
MMS приобрело 707 лицензий на 405 част ах,
площадью примерно 16 а. Ка отметил дире тор MMS Дж. Бартон: «Несмотря на раст щий
интерес разработ е л бо оводных бло ов, на
ра нде та же было приобретено мно о лицензий на разработ мел оводно о шельфа». Наравне с л бо оводной добычей привле ает внимание операторов б рение л бо их с важин на
природный аз на мел оводном шельфе. Компания Amerada Hess приобрела лицензию стоимостью 42,8 млн долл. на разработ
бло а
286. Компании Newfield Exploration и Anadarko
Petroleum заплатили 33,99 млн долл. за втор ю
по масштабности лицензию на разработ блоа 551 на площади Грин Каньон.
ЦЕНЫ НА НЕФТЬ ПРОДОЛЖАЮТ РАСТИ
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СПРОСА
И ГЕОПОЛИТИЧЕСКОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
Перед незначительным снижением (27 марта
2006 .) фьючерс ие цены на сыр ю нефть на 24
марта составляли 64 долл/брл. Тем не менее, в
течение февраля – марта 2006 . цены на нефть
были примерно на одн пят ю выше, чем в этот
же период в 2005 . по причине высо о о спроса
и еополитичес ой нестабильности. Эти фа торы
та же значительно повлияли на величение поставо . Одновременно с этим на заправочных станциях подорожал бензин, в среднем по стране на
2,5 долл/ алл. В соответствии с правительственными данными е о потребление в феврале – марте
2006 . величилось на 1,6 % по сравнению с этим
же периодом в 2005 . Фьючерс ие цены на сыр ю нефть выросли на 18 % по сравнению с прошлым одом, на бензин – на 16 %. В основном
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
еополитичес ие беспо ойства связаны с со ращением поставо из Ни ерии и Ирана, а та же
ожиданием след юще о сезона ра анов в Ме си анс ом заливе.
РЕШЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ТЕРМИНАЛА СПГ
В КАЛИФОРНИИ
Усилия омпании BHP Billiton построить терминал на шельфе Калифорнии (стоимость прое та
по предварительным данным составляет 800 млн
долл.) на онец венчались незначительным спехом после то о, а Бере овая охрана США и Земельная омиссия штата решили пересмотреть
природоохранный до лад. В до ладе рассмотрены различные сценарии, та ие а взрыв терминала, стол новение с транспортным с дном, атаа с возд ха и др ие. Сл жбы считают, что в до ладе описаны маловероятные террористичес ие
а ты, пос оль любой взрыв или пожар б дет
чреват за рязнением о еана. Терминал б дет пол чать СПГ из Австралии, здесь он б дет ре азифицироваться и транспортироваться по подводном тр бопровод в Ормонд Бич (Калифорния).
Официальные лица в Малиб и О снарде обеспооены возможными террористичес ими а тами.
Администрация этих ородов выдвин ла протест
против строительства терминала. В основном
протесты против строительства терминала выдви ались в 2005 ., о да Управление по охране
о р жающей среды (Environmental Protect Agency
– EPA) лассифицировала прое т «вне онтроля
Air Pollution Control District, о р. Вент ра». Терминал планир ется построить в 40 м от о-ва Ана апа. В начале сентября 2005 . прое т был одобрен А. Шварцене ером.
ПРЕДЛОЖЕНИЕ
КОМПАНИИ WOODSIDE
Днем позже после пересмотра до лада ВНР
еще одна австралийс ая омпания Woodside
Energy представила свой план по строительств
морс о о терминала СПГ рядом с терминалом
ВНР. Прое т, разработанный партнером Woodside
Energy Ocean Way Secure Energy, значительно отличается от прое та ВНР, потом что в не о не
в лючено соор жение в море станов и для ре азифи ации. Газ б дет периодичес и переправляться по иб ом тр бопровод , соединенном
с азопроводом South California Co. Компания
предложила построить терминал в басс. Санта
Мони а в 35 м от Пойнт Дьюм в Малиб . Газ б дет транспортироваться со специально построенных ораблей по подводном тр бопровод в промышленный район Лос-Анджелеса, расположенный рядом с межд народным аэропортом. Компания Woodside Energy предпола ает постав и
незначительных объемов аза в расположенный
поблизости частный се тор. Одна о в основном
аз б дет поставляться в промышленные районы,
в лючая завод по очист е сточных вод Hyperion,
эле тростанцию Scattergood и нефтеперерабатывающий завод омпании Chevron.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
НАЦИОНАЛИЗАЦИЯ РЕСУРСОВ
В БОЛИВИИ
Один из наиболее ярых сторонни ов ре рессивно о латиноамери анс о о движения за возврат
100-процентно о онтроля ос дарства над нефтяной и азовой промышленностью – новое правительство Боливии заявило, что за ончит полн ю
национализацию
леводородных рес рсов
12 июля 2006 . Беспо оясь о том, чтобы процесс
не вы лядел онфис ацией им щества межд народных омпаний, президент Э. Моралес заявил,
что национализация б дет ос ществляться посредством за лючения р пных сдело . Глава ос дарственной омпании YPFB заявил, что онтра ты с
двенадцатью операторами б д т пересмотрены и
за рыты в ратчайшие сро и. Среди них наиболее
р пными операторами являются омпании
Petrobras, Repsol-YPF, BG Group и Total. До азанные запасы Боливии составляют 465 млн брл нефти и 27,2 трлн ф т3 природно о аза. По данным
YPFB в стране добывалось 46 тыс. брл/с т нефти
и 1,4 млрд ф т3/с т природно о аза.
БУРОВЫЕ ПОДРЯДЧИКИ США
В ОЖИДАНИИ СЛОЖНОГО ГОДА
По данным статистичес о о отдела Standard &
Poor в 2006 . б ровых подрядчи ов США ожидает повышение размера дневной став и за аренд
и дальнейшее величение стоимости обор дования по сравнению с 2005 . По данным аналитиов в 2005 . в области б рения отмечен значительный рост прито а денежных средств, особенно во второй половине ода. В преддверие это о
роста цены на нефть составляли 45 долл/брл, на
природный аз – 6 долл/тыс. ф т3. Все производства и рын и в настоящее время имеют задолженности. По данным Standard & Poor за последние шесть месяцев подрядчи и отметили величение числа за лючаемых онтра тов и повышение размеров дневных ставо . В связи с этим постав и на рыно б ровых долот, б рово о, аротажно о и др о о обор дования величатся.
КОМПАНИЯ EXXONMOBIL ПРЕКРАЩАЕТ
ДОБЫЧУ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ ВЕНЕСУЭЛЫ
Компания ExxonMobil временно пре ратила добыч на венес эльс ом месторождении нефти Ла
Кейба в связи с проблемой, создаваемой омпанией PDVSA, связанной с транспортиров ой леводородов на рыно . PDVSA известила омпанию ExxonMobil, что она пре ращает транспортиров сырой нефти с месторождения. В связи с
этим р оводство ExxonMobil отправило министр
энер ети и и нефтяной промышленности письмо
с ведомлением о том, что омпания временно и
безопасно приостанавливает добыч . Непонятно,
почем
омпания PDVSA решила пре ратить
транспортиров сырой нефти с месторождения,
добыча на отором составляет 12 тыс. брл/с т.
А ционерами месторождения является омпания
ExxonMobil (оператор) и Petro-Canada. Каждая из
омпаний владеет пятьюдесятью процентами а 5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ций. Временная приостанов а добычи является
одной из мно их проблем омпании ExxonMobil в
Венес эле.
В СВЯЗИ С ПОВЫШЕНИЕМ ЦЕН НА НЕФТЬ
ДОБЫЧА НА АЛЯСКЕ РАСТЕТ
Бла одаря высо им ценам на нефть доходы
Аляс и от добычи нефти величились, но объемы
добычи на месторождении нефти, разрабатывающимся омпанией North Slope, снижаются быстрее, чем предпола алось. Глава администрации
штата Ф. М р овс и с азал: «Несмотря на величение доходов, я серьезно обеспо оен снижением добычи. Повышение цен на нефть омпенсировало снижение добычи в штате». Несмотря на
это, официальные лица штата поминали о достаточно оптимистичных про нозах. В соответствии
с последними данными про ноз добычи нефти в
2008 . составляет 117 тыс. брл/с т. Это означает, что 2008 . снижение добычи замедлится по
сравнению с 2005 . В соответствии с информацией, предоставленной сотр дни ом Финансовой
омиссии Б. Корб сом, в 2006 . добыча снизится
на 6,75 %. «Эти данные о снижении добычи о азались выше, чем предпола алось для р пных,
развитых месторождений нефти по причине возни новения непредвиденных обстоятельств и прое тных проволоче », – отметил М. Уильямс, лавный э ономист штата. Финансовый департамент
пересмотрит свои про нозы добычи, чтобы просчитать возможные проблемы и величить время, выделенное на техничес ое обсл живание.
ВЫДАЧА ЛИЦЕНЗИЙ В ДАНИИ
Министр транспорта и энер ети и Дании Ф.
Хансен планир ет выдать 14 лицензий в рам ах
шесто о лицензионно о ра нда после твержде-
ниях их Комитетом по проведению энер етичесой полити и при Парламенте. «Я очень доволен
рез льтатами ра нда, – отметил -н Хансен. – На
ра нде были представлены высо о ачественные
про раммы, основанные на р пномасштабных
предварительных исследованиях». По данным Министерства площадь част ов, входящих в эти 14
лицензий, составляет 3490 м2, что равно одной
четвертой части площади всех представленных на
ра нде бло ов. Эти лицензии охватывают все
нелицензированные (до это о ра нда) площади в
западной части Северно о моря. Затраты на развед всех площадей, представленных на лицензионном ра нде составят 209,4 млн долл.
НАЛОГ НА НЕПРЕДВИДЕННУЮ ПРИБЫЛЬ
МОЖЕТ УДАРИТЬ ПО ПЕНСИОННОМУ
ФОНДУ
Ка по азали исследования, проведенные Ор анизацией инвесторов, пенсионные фонды США,
ос дарственные и м ниципальные сл жащие б д т серьезно щемлены в рез льтате принятия
За она о непредвиденной прибыли от 2005 . Оп бли ованное Профессиональными союзами исследование по азывает, что нало на непредвиденные
доходы, обс ждаемый в Кон рессе, и нацеленный
на нефтяные омпании, прежде все о, дарит по
пенсионерам, для оторых он составит в среднем
5465 долл. в течение след ющих пяти лет. Дело в
том, что о оло 41 % доходов этих омпаний держивается для выплат пенсий (это составляет примерно 10 % все о апитала нефтяных и азовых
омпаний), и эти апиталы очень язвимы в отношении нало ов. Нало охватит более 2650 федеральных, ос дарственных и местных пенсионных фондов, что снизит их бюджет от 2,1 до
12 млрд долл/ од.
НОВОСТИ РАЗВЕДКИ
П. Фишер, реда тор
Разработ и в Ме си е. На момент оп бли ования этой статьи л бина разведочной с важины
Noxal-1, проб ренной омпанией Pemex, дости нет 3962,4 м. Проб ренная в водах л биной
914,4 м и на расстоянии 102,4 м от порта Вера р с, это четвертая разведочная с важина омпании Noxal-1. На л бине 3200,4 м рез льтаты аротажа по азали наличие мощной залежи. Компания оценивает потенциал этой залежи в 10 млрд
брл. Одна о аналити и считают, что эти данные
слиш ом разд ты.
Глава Pemex Л. Рамирес Корсо, воз лавляющий омпанию с ноября 2004 ., про омментировал сит ацию: «С важиной Noxal-1 мы от рыли
нов ю нефтян ю провинцию в л бо их водах Ме си анс о о залива». Г-н Рамирес добавил, что
омпания планир ет проб рить еще пять – семь
6
разведочных с важин, чтобы ос ществить точн ю
оцен запасов. Этот процесс займет по е о предположению два ода.
Межд тем, А. Л. Обрадор, лава избирательной президентс ой омиссии, выразил мнение полити ов, с азав, что ем не хотелось бы тратить
день и на развед
л бо оводных бло ов. Г-н
Обрадор планир ет а тивизировать развед меловодных бло ов и наземных территорий, особенно бассейна Чи онтепе . Он добавил, что на деньи, необходимые для развед и (1,4 млрд долл/ од)
он может добыть 3,4 млн брл нефти. При этом -н
Обрадор отметил, что необходимо величить добыч нефти. Все эти омментарии были сделаны
во время празднования шестьдесят восьмой одовщины нефтяной развед и Ме си и.
Позже Р. Рамирес де ла О, советни -на Обрадора по э ономичес им вопросам, про омментировал: «Гл бо оводные разработ и нами еще
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
не начаты, но мы распола аем извле аемыми запасами примерно в 20 млрд брл не в л бо оводных ре ионах». В противоположность этом президент Ме си и В. Фо с возражает против энеретичес их с бсидий и поощряет общественное и
частное инвестирование ос дарственной монопольной омпании Pemex. Одна о президент не
может баллотироваться на предстоящих выборах,
а андидат от е о партии Ф. Кальдерон набрал на
7 % олосов меньше, чем Обрадор.
Констит цией Ме си и иностранные инвестиции запрещены, по этой причине ме си анс ие
омпании не мо т объединиться с вед щими
межд народными омпаниями для величения
добычи нефти и аза. На протяжении нес оль их
лет президент Фо с разрабатывал омпромиссные решения, чтобы объединить общественные
и частные инвестиции, поэтом правительство
Ме си и может сформировать альянсы для поддержания он ренции с частными омпаниями
и поддержания ос дарственных энер етичес их
омпаний. Фо с добился онстит ционных о раничений на частие межд народных омпаний,
использ я та называемые мно оцелевые сервисные онтра ты (Multiple Services Contracts) на разработ месторождения природно о аза в басс.
Б р ос.
Глава омпании Pemex Л. Рамирес поддерживает президента, тверждая, что Ме си е необходимо изменить энер етичес ие за оны с тем,
чтобы омпания мо ла беспрепятственно за лючить онтра т на совместн ю разработ
л бооводных бло ов. Рамирес отметил, что стремление Обрадора приостановить разработ
л бооводных бло ов является «близор им и безответственным», пояснив, что после от рытия л бо оводно о месторождения и начала добычи
проходит, а правило, десять лет. К этом Рамирес добавил: «Приостановив разработ
л бо их
вод, мы б дем обречены на не дач с точ и зрения среднесрочных и дол осрочных перспе тив
добычи».
Несмотря на высо ие цены на нефть, прибыль
омпании Pemex в 2005 . по сравнению с 2004 .
со ратилась на 4 млрд долл., что происходит
восьмой од подряд. Та ая тенденция сложилась
потом , что правительство воспринимает омпанию а «дойн ю оров », пос оль толь о 60 %
доходов приходится на долю омпании, в то время а федеральные расходы составляют 33 %.
По этой причине с аждым одом дол и омпании
раст т и в настоящее время составляют 50 млрд
долл. В 2005 . омпания внесла изменения в нало ов ю систем , что немно о обле чило сит ацию. Глава омпании Рамирес знает, что л бооводные исследования в стране не проводятся,
отмечая при этом: «Мы признаем, что нам след ет разработать новые механизмы сотр дничества
с межд народными омпаниями, имеющими опыт
в области л бо оводных разработо .
Добыча сырой нефти на месторождении Кантарелл ос ществляется с 1979 . и составляет
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
60 % с ммарной добычи нефти в стране. В настоящее время добыча на этом месторождении нелонно снижается; из 18 млрд брл извле аемых
запасов месторождения добыто же 11,5 млрд
брл. В настоящее время достаточно сложно составить про ноз снижения добычи. Это стало причиной беспо ойства а в стране, та и за р бежом, пос оль Ме си а является пятым р пнейшим поставщи ом нефти, а месторождение Кантарелл считается вторым р пнейшим месторождением в мире. Добыча нефти в стране составляет примерно 3,4 млн брл с т. Наих дшим сценарием станет снижение добычи на 25 % в од и
более, в то время а оптимисты строят про ноз,
что эта цифра составит 4 %. Не оторые оцен и
олеблются в пределах 6–16 %, начиная с небольших значений и постепенно величиваясь с аждым одом.
Может ли стать снижение добычи на месторождении Кантарелл причиной для полной разработи мел оводных бло ов или наземно о басс. Чионтепе ? Запасы басс. Чи онтепе составляют
40 % запасов нефти Ме си и. Это достаточно старый бассейн, он был от рыт в 1926 . Он э стремально етеро енный, с большим числом незначительных нефтяных в лючений, расположенных
в разломах породы. Разработ а это о бассейна с
целью значительно о величения добычи б дет
достаточно доро ой и техничес и сложной. Этот
бассейн не может считаться альтернативой месторождению Кантарелл, хотя не оторые дополнительные объемы добычи вполне возможны.
Р оводители Pemex достаточно оптимистичны,
заявляя, что планир ют вложить 37,5 млрд долл в
течение двадцати лет с целью извлечения 18 млрд
брл нефти из это о бассейна. В настоящее время
там добывается нефти 26 тыс. брл/с т, но омпания считает возможным величить добыч в течение след ющих 10 лет до 1 млн брл/с т.
За последние пять лет правления президента
Фо са омпания Pemex инвестировала в среднем
9,5 млн долл/ од. Рамирес заявил, что омпании
необходимо двоить инвестиции в течение след ющих двадцати лет до 20 млн долл/ од, чтобы
предотвратить снижение добычи и величить
объемы импорта природно о аза. В марте
2006 . Pemex представила 15 прое тов добычи
нефти и природно о аза, бла одаря оторым
можно пол чить дополнительно 21 млн брл нефти и 18 трлн ф т3 природно о аза. Годы пи а
добычи в этих прое тах приходятся на период
от 1 до 23 лет.
Кр пномасштабный прое т на нетания азота в
пласт на месторождении Кантарелл был признан
эффе тивным с точ и зрения извлечения ма симальных запасов и пол чения ма симальных доходов, но в то же время этот прое т стал причиной величения темпов снижения добычи. Это
может привести быстром снижению объемов
добычи на 1 млн брл/с т и более, что является
предметом беспо ойства на энер етичес их рынах, пос оль в настоящее время Ме си а э с7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
портир ет нефти 1,8 млн брл/с т. Чтобы сохранить положение вещей, Россия, Афри а, Ближний
Восто и ар тичес ие ре ионы должны б д т омпенсировать дефицит.
По сообщению официальных лиц до азанные
запасы сырой нефти и онденсата в Ме си е в
2004 . снизились на 1,2 млрд брл и возможно на
столь о же в 2005 . К онц 2005 . до азанные
запасы нефти в стране составляли 14 млрд брл.
В соответствии с оцен ой запасы басс. Чи онте-
пе составляют вдвое больше. Кроме то о, запасы месторождения Но сал (та называемо о Котза оал ос), возможно немно о больше запасов
Чи онтепе . Ита , перспе тивы развед и нефти и
природно о аза в Ме си е достаточно оптимистичны, но при этом след ет задать вопрос: «Кто
б дет след ющим президентом Ме си и»? Но
перспе тивы добычи в стране б д т достаточно
шат ими без л бо оводных разработо , значительных инвестиций и поддерж и правительства.
НОВОСТИ БУРЕНИЯ
Л. С иннер, реда тор – онс льтант,
Tech University, Техас
Разлив нефти на воде. При поминании о разливе нефти сраз представляется артина мертвых или мирающих птиц и морс их мле опитающих и побережье, на мили по рытое масляными
черными пятнами и лип ой тиной. Эта ошмарная сцена не оставит равнод шным ни одно о челове а на планете.
Чтобы избежать та о о лобально о щерба,
представителям нефтяной и азовой промышленности придется потратить миллиарды долларов,
евро, ф нтов и динар. Кроме то о, эта артина может стим лировать за онодателей все о мира разрабатывать природоохранные за оны, правила и
о раничения, а та же жест ие штрафные сан ции
для виновных в разливе нефти (даже если при этом
образовалось совсем незначительное пятно).
Все эти за оны хорошо известны, оп бли ованы и мно о ратно обс ждены за 40 лет с ществования природоохранно о за онодательства (с онца
1960-х одов). Любая а тивность, связанная с б рением ос ществляется в соответствии со стро им природоохранным планом, разработанным в зависимости от местоположения, потенциальной опасности
и политичес ой а тивности местной администрации.
То да почем же в процессе любо о обс ждения а тивности морс о о б рения вновь и вновь встает вопрос разлива нефти на поверхности воды?
Рис выброса или за рязнения воды нефтью
часто становится причиной запрещения б рения
в а ом-либо ре ионе. В США та им ре ионам
относятся а западное, та и восточное побережье, а та же восточное побережье Ме си анс оо залива. Бывает тр дно пол чить разрешение
даже на ос ществление неа рессивно о разведочно о б рения, потом что это связано с процессом б рения в данном ре ионе.
Очень любопытно, что др ие ос дарства, имеющие подобные ч вствительные ре ионы, от рыли, что можно ос ществлять б рение безопасно,
без нанесения щерба морс ой фа не. Администрация штатов и ре лир ющие ведомства США
от рыли, что ч вствительные ре ионы в западной
части Ме си анс о о залива мо т быть защищены анало ично. К та им ре ионам относятся Ла 8
на Мадре и Мата орда Бэй о оло Корп с Кристи
(Техас), побережье южной Л изианы и Мобил Бэй
(Алабама). Достаточно странно, что нефтяная промышленность ос ществлять безопасное б рение
в соответствии с природоохранным за онодательством в одном ре ионе может, а в др ом – нет (с
четом анало ичных словий б рения).
По статисти е б рение – одна из наиболее за рязняющих операций в промышленности. Выбросы с орее все о не являются значительной причиной за рязнения. Менее чем на одном проценте с важин, проб ренных за последние пятьдесят
лет, произошел выброс. В соответствии с данными по мир за последние тридцать шесть лет:
выброс произошел на девяти с важинах из тысячи. Из них 25 % выбросов произошло на азовых
с важинах. При этом аз не образ ет на воде масляных пятен и последствия выброса аза не та
жасны, чем разлив нефти. Масштабы остальных
выбросов та же незначительны: последствия
восьмидесяти процентов выбросов были странены в течение 24 часов, пятнадцати процентов
выбросов – в течение дв х с то . След ет отметить, что среди всех выбросов, заре истрированных в Ме си анс ом заливе, в 99 % сл чаев на
вод было разлито менее 10 брл нефти.
За последние 30 лет произошел толь о один значительный выброс на с важине Ixtoc 1 омпании
Pemex в зал. Кампече. Из-за это о выброса на вод
было разлито 3,5 млн брл нефти. Пятно ли видировали в течение 290 дней в 1979–1980 . До это о
еще один значительный выброс был заре истрирован в анале Санта-Барбара на побережье Калифорнии. Выброс произошел в январе 1969 . и длился 11 дней. На вод было разлито 4800 брл нефти.
Самый р пномасштабный выброс произошел
в 1992 . в процессе апитально о ремонта с важины в Ме си анс ом заливе побережья Л изианы. С ществ ют две версии: в рез льтате выброса на с важине Greenhill нефть за орелась и
испарялась, а затем была развеяна ветром и волнами или исчезла в рез льтате естественной биоло ичес ой очист и. Из 14300 брл разлитой нефти было собрано толь о 95 брл. Кроме то о, в
это время в ре ионе б шевал ра ан Эндрю.
Несмотря на современные техноло ии, б рение все еще связывают с разливами нефти. Под№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
нимают ж т ий ри при попыт е завести раз овор о б рении в а ом-ниб дь ре ионе. Полити и
яро выст пают против б рения на «их» побережье, затем ром о ричат о высо их ценах на бензин. Все это вызывает в воображении след ющ ю
сит ацию: не оторые а ционеры насмотрелись
старых фильмов, в оторых дире тор по азывает
рязном б рови пятно нефти на земле или воде.
Сл чайно или нет, но эти фильмы были сняты в
Калифорнии, де произошел значительный выброс в Санта-Барбаре. Не жели события 40-летней давности та повлияли на население штата,
что они перестали ло ичес и мыслить?
В соответствии с данными MMS OCS и др их
источни ов за последние 30 лет еже одно происходит нес оль о выбросов с незначительным разливом нефти. Это оворит об л чшении технолоии противовыбросовых превенторов и повышении опыта б рови ов, а та же повышении безопасности о р жающей среды в ходе б рения. Позже возможно человечество станет больше заботиться о планете.
Если мы о лянемся назад, то вспомним, что самый значительный разлив нефти произошел не изза б рения. Самые значительные разливы нефти
происходили из-за происшествий с нефтеналивными тан ерами: Amoco Cadiz, Mega Borg,
Shinoussa и Exxon Valdes. Из-за тан еров в 1983 .
было разлито 2,9 млн брл нефти, в 1988 и 1989 .
еще 2,7 млн брл. Толь о тан ер Exxon Valdes потерял 285 тыс. брл нефти.
Пос оль спрос на нефть растет, соответственно б д т чащаться сл чаи разлива нефти,
связанные с транспортиров ой. Задача мно их
наций, в том числе и той, отор ю представляю я,
о раничить б рение с целью э спорта, из-за оторо о нация становится зависимой от импортно о сырья. В рез льтате возни ает необходимость транспортиров и, связанной с рис ом разлива нефти. Кроме то о, все более и более соращаются масштабы б рения в стране. Это даже
не порочный р , это падение по спирали.
Ита , почем отрасль б рения подвер ается таом давлению? Возможно из-за необразованности. Все средства массовой информации, природоохранные ор анизации, за онодательные ор аны и ре лир ющие ведомства причисляют а тивность в энер етичес ой отрасли одной ате ории: НЕФТЬ или БОЛЬШАЯ НЕФТЬ. Это похоже
на объединение всех направлений медицины в
одно. В та ом сл чае ортопеды, нейрохир р и, терапевты, рент еноло и, физиотерапевты и др ие
врачи б д т просто знахарями.
Возможно, наша ошиб а за лючается в том, что
населению след ет больше расс азывать о б рении. Потом что а толь о они видят б ровые станов и, сраз же начинают представлять себе поибающих от нефти птиц и тюленей. Это толь о
один пример. Они не хотят верить фа там.
Мы можем б рить без разлива нефти на вод .
Мы обещаем это. На промыслах мы все оворим:
«Нет слепых, есть те, то не видит».
НОВОСТИ ДОБЫЧИ
В. Шмидт, на чный реда тор, WO
Металличес ий плотнитель. Что вы делаете с «проте ающей» с важиной? Не в том сл чае,
о да толь о что становили армат р на стье
с важины или о да снижается давление в затр бном пространстве, а то да, о да с важинные
флюиды поднимаются на поверхность или просачиваются через слой цемента и становятся причиной возни новения проблем с по рытием во р направляющей олонны. Считаете, что произошла про ач а цемента под давлением? Правильно, в основном это та .
В не оторых с важинах нецелесообразно или
невозможно применять традиционн ю техни заполнения цементом. Вы можете мно о ратно ос ществлять работы по цементированию с важины
и потратить для это о тысячи долларов, но все
равно с важина б дет «проте ать». Что же вам след ет предпринять?
Подобная сит ация сложилась в западной Канаде на с важинах, де имелись проблемы ми рации аза. Газ прони в пласт с питьевой водой,
создав опасность возни новения пожара. Канадс ие инспе торы очень жест о настаивают на за -
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
рытии та их с важин. Эта проблема может значительно повлиять на доходы операторов, пос оль , а отмечает Г. Спенсер из Canitron
Systems Inc. (Кал ари, Канада), может постоянно
возни ать на старевших, проте ающих с важинах.
Компания Canitron Systems Inc. разработала метод изоляции проте ающих с важин, использ я
сплав дв х металлов, висм та и олова. В этой запатентованной системе использ ется сплав (58 и
42 %, висм т и олово соответственно) металлов в
виде за отов и, размещенной вн три на ревательной системы, отор ю можно сп стить в обсадн ю тр б . За отов а использ ется в ачестве
припоя с температ рой плавления 137 °С.
Система ле о сп с ается источни протечи, пос оль сплав становится жид им толь о при
на ревании до температ ры плавления. После
сп с а системы на анате непосредственно в место возни новения проблемы, сплав на ревается
при помощи инд ционно о эле тричес о о на ревательно о элемента и выдавливается под давлением.
При проте ании необходима водяная под ш а
над системой; для создания давления с целью
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
садной тр бы, для интенсифи араспределения расплавленно о
ции добычи тяжелой нефти была
металла по зоне протеч и треб модернизирована в инд ционются обычные насосы. В рез льн ю на ревательн ю систем .
тате образ ется металличес ая
Метод был использован неерметичная изоляция, оторая
с оль ими операторами, в лючая
заполняет все, даже незначительTalisman Energy Canada, оторая
ные аналы, в слое цемента. Эта
стала первой омпанией, примесистема может использоваться
нившей этот метод в 2004 . и
для изоляции больших верти альEnCana, оторая использ ет эт
ных част ов.
систем ре лярно. «Изолир юКомпания разработала эле тщая система использ ется на
ричес ю инд ционн ю систем ,
дв х-трех с важинах в месяц», –
оторая может расплавить за ооворит Спенсер. Операторы та тов для трех обсадных олонн.
же нашли новое применение этой
В сл чае необходимости систем
техноло ии. При перфорации инможно использовать для повтортервалов с промысловой водой,
но о на ревания и сжижения
использование изолир ющей сисплава, если потреб ется повторстемы позволяет предотвратить
ная изоляция.
дост п воды на нижние интерваИнтересный историчес ий
лы. Протеч а соединительной
фа т: в 1944 . Спенсер направил
Инд ционная на ревательная система,
м фты обсадной олонны из-за
в США патент, в отором была
при помощи оторой за отов а сп снеправильной сбор и может быть
описана подобная техноло ия.
ается в проблемн ю зон обсадной
тр бы, на ревается и выдавливается
та же странена при помощи
По а велись исследования на
изолир ющей системы, без попри одность сплавов, он натол вторно о свинчивания обсадной олонны. Даже
н лся на подтвержденный патент под номером
водяные с важины мо т быть ерметизированы
2.366.269 – Метод изоляции обсадных тр б –
при помощи изоляции наверх интервала, та им
М. Шлюмбер ера из Франции.
образом страняя необходимость станов и верВ патенте Шлюмбер ер ссылался на смеси
ти ально о отвода.
свинца, бит ма и серы в ачестве изолир ющих
Я не имею ни а о о опыта работы с этой техматериалов. Шлюмбер ер предпочел сер из-за
ноло ией, но по всем мир имеется большое чисее при одности, низ ой стоимости и низ ой темло старых, «проте ающих» с важин. Эта технолоперат ры плавления.
ия может использоваться даже в старевающих
Патент та же описывал методы сп с а серы в
с важинах, проб ренных на давно разрабатываес важин . Сер можно было расплавить на повермом шельфе Ме си анс о о залива и др их похности и сп стить в с важин в приспособлении,
добных ре ионах.
похожем на черпа . Он та же объяснял, а ос ществить э зотермичес ю реа цию с использоКанадс ие бит минозные сланцы. Компаванием воспламеняющихся материалов, оторая
ния Royal Dutch Shell стала единственным владельможет заменить плавление серы в с важине. Он
цем бит минозных сланцев Канады. Разработ
та же описал, а можно использовать твердый
и извлечение запасов тяжелой нефти на 10 часдис серы, расплавив е о при помощи на реват ах запад от Форта Ма Мюррей (Альберта)
тельно о элемента. Во всех сл чаях расплавленб дет ос ществлять дочерняя омпания Shell
ная сера выдавливалась и создавала изоляцию
Exploration. Стоимость разработ и по предвариза счет заполнения всех аналов в слое цемента.
тельным данным составит 465 млн долл. Кроме
В соответствии с методом Спенсера расплавто о, Royal Dutch Shell заре истрировала в Каналенный сплав, оторый он использовал, обладал
де еще одн дочернюю омпанию для разработ и
очень низ им поверхностным натяжением и вязизвестня ов Гросмонт. Извле аемые запасы соостью, бла одаря чем мо эффе тивно изолироставляют примерно 300 млрд брл, но новые пловать ми рос опичес ие трещины в слое цемента.
щади охватывают толь о часть залежи.
Бла одаря плотности 8,7 /см3 металл вытесняет
Добыча нефти б дет достаточно тр дной, что
любые с важинные флюиды, оторые мо т прохара терно для добычи из известня ов, пос ольни н ть через эти трещины. В отличие от цемента
они растворяются в воде, из-за че о ис лючаметалл не проходит через слаб ю переходн ю фаз
ется использование пара. Поэтом в ходе добычи
в процессе отвердения. Кроме то о, после отверб д т использованы др ие виды техноло ий подения металл расширяется на 1 %, тем самым повышения температ ры с целью величения нефвышая надежность изоляции. Любой металл, отеотдачи. В соответствии с прое том добыча неторый б дет использоваться для изоляции обсадфти на этих месторождениях начнется в след юной олонны, ле о раздробить, пос оль прочщем десятилетии.
ность сплава сравнима с прочностью алюминия.
Разработанная омпанией Canitron Systems Inc.
Перевел Д. Баранаев
система изоляции ольцево о пространства об10
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ
ВОДНЫЙ БУРОВОЙ РАСТВОР
УЛУЧШАЕТ РЕЗУЛЬТАТЫ
С. Ян и Г. Рамсес, M-I Swaco
Система, содержащая пять омпонентов, анало ична инвертно-эм льсионном б ровом раствор
С ществ ет значительное различие в рабочих хара теристи ах межд водными б ровыми растворами (Water-Based Drilling Mud – WBM) и стандартными инвертно-эм льсионными б ровыми растворами
(Invert Emulsion Mud – IEM). Водные б ровые растворы ст пают по ин ибированию линистых сланцев,
обеспечению стойчивости ствола, механичес ой
с орости проход и и стабильности флюида, поэтом
при б рении особо ответственных с важин техничесий выбор обычно падает на б ровые растворы на
нефтяной основе и синтетичес ие б ровые растворы. Тем не менее, более жест ие э оло ичес ие о раничения в сочетании с проблемами, связанными с
л бо оводным б рением, способствовали дальнейшем совершенствованию WBM.
Мно очисленные подробные исследования по
про раммам НИОКР, асающиеся защиты линистых сланцев от идратации, а ломерации выб ренных твердых частиц, смазывающей способности,
ин апс лирования шлама и механичес ой с орости
проход и при использовании водных б ровых растворов, привели созданию ново о WBM, оторый
по ниверсальности применения и э спл атационным хара теристи ам приближается инвертноэм льсионным б ровым растворам. Высо о ачественный водный б ровой раствор лишен недостатов прежних WBM, причем а цент сделан на обеспечении по азателей б рения и ин ибирования линистых сланцев.
ПОИСК
Инвертно-эм льсионные б ровые растворы вседа выбирали при б рении ответственных с важин,
о да требовался б ровой раствор с высо ой ин ибир ющей способностью. Их считали наиболее эффе тивными б ровыми растворами, пос оль
аой-либо онта т межд разб риваемыми пластами и водой отс тств ет. К дополнительным достоинствам IEM относится след ющее:
• л чшенная стойчивость ствола;
• доп стимость за рязнения примесями;
• высо ая механичес ая с орость проход и;
• низ ий оэффициент трения;
• тон ая смазывающая фильтрационная ор а;
• низ ие с орости разбавления и ле ость прое тирования;
• возможность повторно о использования.
Разработ а водно о б рово о раствора, оторый
обладал бы та ими же б ровыми хара теристи а-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
ми, а и IEM, дол ое время оставалась вожделенной целью НИОКР в области б ровых растворов. За
последние 10 лет было разработано нес оль о систем WBM, чтобы приблизиться по азателям инвертно-эм льсионных б ровых растворов. В числе
наиболее спешных можно отметить след ющие
б ровые растворы:
• алийный с PHPA (частично идролизованный
полиа риламид);
• соле- ли олевый;
• сили атный;
• CaCl2-полимерный
• атиона тивный.
Эти б ровые растворы о азались спешными
лишь частично. Эти WBM не смо ли обеспечить полно о предотвращения идратации высо о ч вствительных воде лин, том же они имели и др ие
недостат и.
Калий-полимерные б ровые растворы, например,
не смо ли достичь ровня ин ибирования, свойственно о IEM. Этот недостато может оберн ться
налипанием лин на долото, а ре ацией выб ренных твердых частиц, не стойчивостью ствола и низой с оростью проход и в линистых сланцах, сильно восприимчивых воздействию воды. Катиона тивные полимерные системы по ин ибир ющей способности мо т близ о подходить IEM, но их высо ая стоимость, то сичность атионных полимеров
и несовместимость с др ими анионными добав ами б ровом раствор стали причинами о раниченной промысловой спешности применения. Сили атные б ровые растворы проявляют хорошие
ин ибир ющие свойства, одна о им свойственны
проблемы, связанные с материально-техничес им
обеспечением, и они нала ают о раничения при
выборе рецепт ры.
Наряд с этими разработ ами обобщенной системы, большое число отдельных прод тов по своем поведению о азались близ ими IEM. Поис
велся в направлении эффе тивных смазывающих
материалов, реа ентов для величения механичесой с орости проход и и полимеров для более эффе тивно о ре лирования фильтрации. В рез льтате были пол чены водные б ровые растворы, оторые пре расно подходили для определенных площадей при разб ривании линистых сланцев он ретных типов. Тем не менее, не далось разработать WBM, оторый был бы та им же ниверсальным, а инвертно-эм льсионный б ровой раствор.
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сырой бентонит
О сфордс ие лины
Фосс-Эй лендс ие лины
Глины Арне
KCl/сили ат
Сравнение способности ин ибированию линистых сланцев,
со ласно испытаниям на диспер ирование
Извлечение линистых сланцев, %
Извлечение линистых сланцев, %
Сравнение способности ин ибированию линистых сланцев,
со ласно испытаниям на стой ость идратированию
Сырой бентонит
О сфордс ие лины
Фосс-Эй лендс ие л.
Глины Арне
KCl/сили ат
Рис. 1. Ка по азали испытания на стой ость идратированию, реа ент для подавления идратации разр шает идратированн ю стр т р линистых частиц и ослабляет способность впитывать вод
Рис. 2. Ка по азали испытания с использованием вращающе ося барабана, реа ент для подавления диспер ирования
имеет моле лярн ю масс и плотность эле тричес о о заряда, оторая способств ет ин апс лированию бла одаря
о раничению прони новения воды в лины
НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ОПЫТНО-КОСТРУКТОРСКИЕ РАБОТЫ
Задача НИОКР состояла в том, чтобы выявить
возможность л чшения с ществ ющих техноло ий
WBM. С четом целей прое та разработ и – найти
рецепт р водно о б рово о раствора, оторый имел
бы та ие же рабочие хара теристи и, а ими обладает IEM – с ществовало беждение, что разработа отдельных прод тов, способных л чшить имеющиеся системы, б дет недостаточной для решения проблемы. Понимание это о привело принятию полностью системно о подхода.
В течение все о процесса разработ и р ппа,
занимающаяся НИОКР, имела в вид весь спе тр
по азателей IEM, а не а ой-либо отдельный по азатель. Исследования проводились с использованием различных базовых флюидов (от морс ой воды
до насыщенных растворов NaCl) и разных типов линистых сланцев (от сильно разб хающих до сильно
диспер ир емых). Реализованы разнообразные методы исследований для оцен и общих рабочих хара теристи . Рез льтаты сопоставлены с данными
для трех базовых систем: б ровой раствор на основе нефтепрод тов (Mineral Oil-Based Mud – MOBM),
а та же водные б ровые растворы с NaCl/PHPA и
KCl/сили атом.
Кроме то о, азанная р ппа провела более омпле сные исследования, в лючая моле лярное
моделирование поведения химичес о о ин ибитора в линистых сланцах, испытания линистых сланцев мембранным методом, из чение р пномасштабной а ре ации и исследование механичес ой
с орости проход и. Конечным рез льтатом это о
прое та стал новый высо оэффе тивный водный
б ровой раствор, оторый, со ласно лабораторным
исследованиям, по своим хара теристи ам не ст пает IEM и значительно превосходит др ие WBM.
относятся новым разработ ам. К этим омпонентам относятся реа ент для подавления идратации,
реа ент для подавления диспер ирования, реа ент
для подавления а ре ации, реа ент для ре лирования реоло ичес их свойств и реа ент для ре лирования по азателя фильтрации.
Реа ент для подавления идратации – это мнооф н циональное, омпле сное соединение на основе амина, оторое растворимо в воде и малото сично для морс ой фа ны и флоры. Соединение
совместимо с др ими обычными добав ами, использ емыми в WBM, проявляет pH-б ферный эффе т и не проявляет способности идролиз емости. Моле лярное моделирование по азывает, что
ни альная стр т ра это о соединения обеспечивает полное сродство пластино в линистых частицах. Это соединение разр шает идратированн ю
стр т р линистых частиц и ослабляет способность
впитывать вод . Для ма симальной действенности
соединения треб ется минимальная соленость воды,
но оно одина ово стойчиво та же в среде с высоой минерализацией и жест остью воды (рис. 1).
В процессе исследований был выявлен та же
реа ент для подавления диспер ирования – амфолитный водорастворимый сополимер низ ой молелярной массы. Он проявляет высо ю способность
биоло ичес ом разложению и низ ю то сичность
для морс ой среды. Эта полимерная добав а имеет моле лярн ю масс и плотность эле тричес оо заряда, оторая способств ет ин апс лированию
бла одаря о раничению прони новения воды в лины (рис. 2). Моле лярная масса это о полимера
обеспечивает ниверсальность в широ ом диапазоне плотностей и составов б рово о раствора. Плотность эле тричес о о заряда обеспечивает, в свою
очередь, л чшенн ю поверхностн ю связь полимера с линистыми частицами, при этом доп с ается
высо ая минерализация и жест ость воды. Это соединение способно онтролировать разб хание и
диспер ирование ч вствительных воде лин без
не ативно о влияния на реоло ичес ие свойства.
НОВАЯ РЕЦЕПТУРА
Новый б ровой раствор содержит пять синер ичес и действ ющих омпонентов, из оторых три
12
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сравнение возможности а ломерации линистых сланцев,
со ласно испытаниям с использованием вращающе ося барабана
Предельное динамичес ое
напряжение сдви а, ф нт/(100 ф т2)
Сырой бентонит
О сфордс ие лины
Фосс-Эй лендс ие л.
Глины Арне
А ре ация линистых сланцев, %
Сравнение доп стимо о содержания твердой фазы после
выдерживания б рово о раствора при температ ре 200 °F
NaCl/PHPA
KCl/сили ат
NWBF
MOBM
Концентрация добавленных лин OCMA, ф нт/брл.
KCl/сили ат
Рис. 3. Ка по азали испытания с использованием вращающеося барабана, реа ент для подавления а ре ации предотвращает с опление выб ренных твердых частиц ниже долота
Этот полимер в а ой-то мере придает та же антиа ломерационные свойства.
Третий омпонент – реа ент для подавления а ре ации – представляет собой ни альн ю смесь
ПАВ и добаво для л чшения смазывающей способности; эта смесь по рывает частицы шлама и
металличес ие поверхности. Она меньшает с опления идратированных твердых частиц на металличес их поверхностях и снижает а ломерацию идратированных частиц шлама (рис. 3).
Этот омпонент в виде смеси проявляет стабильность в словиях а низ ой, та и высо ой минерализации воды. Он совместим с б ровыми растворами, имеющими высо ое содержание твердой
фазы (высо ю плотность), и проявляет низ ю то сичность в отношении морс ой среды. Этот реа ент
способств ет предотвращению с опления выб ренных твердых частиц ниже долота, обеспечивая хороший онта т воор жения долота с новой породой
и, следовательно, повышенн ю механичес ю с орость проход и. Реа ент меньшает оэффициент
трения, снижая вращающий момент и сопротивление продольном перемещению.
Ксантановая смола была выбрана в ачестве
реа ента для ре лирования реоло ичес их свойств
б рово о раствора с четом высо ой эффе тивности это о полимера и е о способности ф н ционировать в словиях минерализации и жест ости воды.
Прис тств ющий реа ент для подавления идратации стабилизир ет сантанов ю смол в растворе,
обеспечивая ре лирование реоло ичес их свойств
при температ рах вплоть до 150 °С. Высо ая вязость (полимера) при низ ой с орости сдви а (LowShear-Rate-Viscosity – LSRV) и эффе тивная нес щая способность позволяют оптимизировать ре лирование реоло ичес их свойств. Тем самым обеспечивается л чшение поведения б рово о раствора при б рении с важин с большим от лонением от
верти али и в л бо их водах.
Последний омпонент системы – маловяз ий,
сильно модифицированный полисахаридный полимер – был выбран в ачестве оптимально о реа ента для ре лирования по азателя фильтрации. Этот
полимер стабилен, а при низ ой, та и высо ой
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Рис. 4. Ка по азали испытания на доп стимость содержания
твердой фазы после выдерживания б рово о раствора при
температ ре 200 °F, маловяз ий полисахаридный полимер
сохраняет свою способность ре лировать по азатель фильтрации даже при высо ом содержании твердой фазы
Таблица 1. Состав NWBM, использованный в лабораторных испытаниях
Компонент
Объем, онцентрация,ф нт/брл
20-процентныйрастворNaCl,брл
Реа ентдляподавления идратации
Реа ентдляподавлениядиспер ирования
Реа ентдлясниженияпо азателяфильтрации
За ститель
Реа ентдляподавленияа ре ации
Барит
0,86
10,5
2,0
4
1,0
5,0
120
минерализации воды, а та же при высо их ровнях
жест ости воды. Бла одаря низ ой вяз ости этот
полимер сохраняет ф н циональность даже при
высо ом содержании твердой фазы (высо ой плотности б рово о раствора). Полимер взаимодейств ет с сантановой смолой п тем ее замещения, тем
самым обеспечивая л чшение вяз ости при низой с орости сдви а для л чше о идравличес о о
поведения (рис. 4).
Прое тирование и выбор аждо о омпонента
способствовали оптимизации синер ичес их эффе тов и л чшению общей ниверсальности системы.
В рез льтате, пол чен новый высо оэффе тивный
водный б ровой раствор (табл. 1), оторый ф н ционир ет при значительном разнообразии базовых
флюидов в широ ом диапазоне плотностей и температ р и отвечает э оло ичес им требованиям в
большинстве районов мира.
Лабораторные испытания проведены с использованием образцов линистых сланцев, отобранных
из нижне о слоя на четырех обнажениях и использованных в словиях их естественно о зале ания.
• Сырой бентонит – минерал, отобранный в р дни е в шт. Вайомин ; преим щественно это натриевый монтмориллонит с высо ой способностью
разб ханию.
• Фосс-Эй лендс ие лины – линистые сланцы
из норвежс о о обнажения, содержащие примерно
15 % монтмориллонита с высо ой способностью
диспер ированию и а ре ации.
• О сфордс ие лины – линистые сланцы из
британс о о обнажения, содержащие примерно
10 % монтмориллонита с высо ой способностью
разб ханию и диспер ированию.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Cпособность ин ибированию линистых сланцев NWBF с различными
базовыми солевыми растворами
Таблица 2. Состав NWBM, использованный в промысловых испытаниях в Ме си анс ом заливе
Компонент
Извлечение линистых сланцев, %
Сырой бентонит О сфордс ие лины Фосс-Эй лендс ие л. Глины Арне
Морс ая вода
10-процентный
раствор KCl
20-процентный
раствор NaCl
Рис. 5. Ин ибир ющая способность ново о водно о б рово о
раствора, при отовляемо о с использованием морс ой воды,
10-процентно о раствора KCl и 20-процентно о раствора NaCl.
Б ровой раствор содержит 3 % реа ента для подавления идратации, 2 ф нт/брл. реа ента для подавления диспер ирования и 1,5 % реа ента для подавления а ре ации
• Глины Арне это лины из британс о о обнажения, преим щественно аолинит, хр п ие, проявляют очень высо ю способность диспер ированию
и а ре ации.
Проведено сравнение четырех систем б рово о
раствора.
• MOBM с отношением нефть/вода = 80/20, предельным динамичес им напряжением сдви а (YP) =
15 ф нт/100 ф т2, э вивалентной статичес ой вязостью (ESV) ≈ 1000 ед. вяз ости и плотностью 12
ф нт/ алл.
• NaCl/PHPA WBM, обычно использ емый в Ме си анс ом заливе (воды США), с массовой долей NaCl
20 % и онцентрацией PHPA-полимера 1 ф нт/брл.
YP = 15 ф нт/100 ф т2, тяжелен баритом до плотности 12 ф нт/ алл.
• KCl/сили атный WBM – это б ровой раствор с
наиболее высо ой ин ибир ющей способностью,
содержащий 10 % KCl и 8 % сили ата натрия. YP =
15 ф нт/100 ф т2, тяжелен баритом до плотности
12 ф нт/ алл.
• Новый водный б ровой раствор с YP =
15 ф нт/100 ф т2, тяжелен до плотности 12 ф нт/ алл.
Со ласно рез льтатам этих и мно их др их лабораторных испытаний, NWBM продемонстрировал
значительное л чшение в сравнении с с ществ ющими водными б ровыми растворами и по эффе тивности может соответствовать инвертно-эм льсионным б ровым растворам. NWBM превосходит водный б ровой раствор с NaCl/PHPA по ин ибированию линистых сланцев (рис. 5) и равноценен
KCl/сили атном WBM и MOBM. Рез льтаты оцен и
способности ин ибированию линистых сланцев,
со ласно испытаниям на диспер ирование, аналоичны приведенным на рис. 1. По эффе тивности
NWBM не ст пает MOBM.
ПЕРВАЯ ПОПЫТКА
ПРОМЫСЛОВЫХ ИСПЫТАНИЙ
Первое промысловое испытание новый водный
б ровой раствор прошел в Ме си анс ом заливе при
14
Объем, онцентрация,ф нт/брл
Вода,брл
NaCI
Ин ибитор идратации лин
Ин ибитордиспер ирования лин
Реа ентдлясниженияпо азателяфильтрации
За ститель
Ин ибитора ре ации
Барит
0,84
74
10,5
2,5
2
1,25
10,5
23,5
б рении л бо оводной (3797 ф т) с важины, де
высо ая ин ибир ющая способность б рово о раствора была ни альным явлением (табл. 2). Провер а ин ибир ющей способности NWBM была выполнена при разб ривании лин мбо на опытном
част е разведочно о месторождения, при этом на
первом месте стояла оцен а потенциальных рабочих хара теристи ново о б рово о раствора.
Нов ю систем применили при провод е 17-дюймово о пилотно о ствола и е о расширении до 22"
на интервале 6125–7360 ф т. Этот интервал хара теризовался прис тствием линистых сланцев и песов высо ой химичес ой а тивности, обычно е о
разб ривали с использованием водно о б рово о
раствора с 20 % NaCl и содержаще о PHPA. Прежде
в соседних с важинах стол н лись с проблемами
забивания сет и вибросита, быстрым истощением
ин апс лятора и высо ими темпами разбавления
б рово о раствора. При разб ривании анало ичных
част ов на этой площади для преодоления отмеченных проблем операторы использовали более
доро ие синтетичес ие б ровые растворы.
Одним из преим ществ системы NWBM является ле ость при отовления. Отмеченные омпоненты можно добавлять сравнительно быстро. Два омпонента поставляются в жид ом виде, что способств ет э ономии времени. Для повышения с орости смешения в промысловом э сперименте использовали мощн ю засыпн ю ворон .
До начала за ач и ново о б рово о раствора вибрационные сита были оснащены сет ами 20/20 меш
(число отверстий на 1") сверх и 84/84/84 меш сниз . За ач а велась с расходом 800 алл/мин. Перед
NWBM плотностью 10 ф нт/ алл (1 ф нт/ алл =
1,198 х 102 /м3) за ачивали б ферные жид ости –
100 брл. за щенной морс ой воды и 50 брл. жид ости высо ой вяз ости плотностью 10,8 ф нт/ алл.
Граница раздела межд жид остями чет о отслеживалась, и ни а о о забивания сето не отмечали. Темп за ач и незамедлительно повысили до
1348 алл/мин. При та их повышенных расходах без
а их-либо инцидентов использовали пять вибросит. При б рении прежних с важин применение NaCl/PHPA-б рово о раствора сопровождалось
сильным забиванием сето , и сет и вибросит
84 меш заменили сет ами с более р пными ячейами (30 меш).
После разб ривания цементной проб и (без обработ и б рово о раствора) свойства б рово о раствора не изменяли, хотя значения pH величились
с 9,5 до 10, а жест ость с 400 до 1000 м /л. Система спрое тирована без применения бентонита, и
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
полимерный реа ент для подавления диспер ирования доп с ает прис тствие альция.
Процед ры испытания на б ровой были разработаны забла овременно, чтобы онтролировать
онцентрации ин ибиторов диспер ирования и идратации лин. Эти испытания должны были по азать, что над всей системой может поддерживаться
оптимальный техничес ий онтроль.
Ко да началось б рение, шлам на виброситах был
с хим, твердым и очень хорошо ин апс лированным,
что свидетельствовало об ин ибированности системы. Др ими свидетельствами эффе тивности
системы были возможности подъема б рильной
олонны из с важины без затяже и возобновления
б рения после проведения измерений в с важине в
статичес их словиях в течение периода времени,
превышающе о 2 ч (в течение все о это о времени
б рильная олонна оставалась неподвижной и цирляция отс тствовала). Заранее при отовленн ю
смесь для разбавления б рово о раствора добавляли непрерывно, чтобы поддерживать действ ющий объем и желаемые онцентрации. Механичесая с орость проход и составляла в среднем
150 ф т/ч, но ино да дости ала 300 ф т/ч. В соседних с важинах, проб ренных с использованием б рово о раствора, содержаще о 20 % NaCl/PHPA, механичес ая с орость проход и составляла в среднем 95 ф т/ч. При этом была подтверждена ин ибир ющая способность б рово о раствора, о чем
свидетельствовала хорошая целостность и ин апс лирование шлама.
Весь интервал был разб рен до л бины 7366 ф т
при повышенных расходах б рово о раствора
(1350–1400 алл/мин). Хара теристи и б рово о
раствора оставались весьма стабильными. Необходимо было добавлять за щающий полимер, раствор оторо о при отовляли заранее, чтобы поддерживать реоло ичес ие свойства б рово о раствора, пос оль содержание выб ренных твердых частиц в нем должно быть минимальным. После достижения л бины 7366 ф т для очист и заачали 100 брл. б рово о раствора и плотность е о
величили до 10,3 ф нт/ алл. Долото и КНБК извле ли из с важины без налипшей на них лины
мбо – это свидетельств ет о минимальной а реации лин при использовании NWBM.
Бла одаря превосходной способности очист и
б рово о раствора от выб ренных частиц, отмеченной при работе 17-дюймово о долота, вибросита
были оснащены сет ами с ячей ами меньших размеров для расширения ствола до 22". Два основных вибросита были оснащены сет ами 140/110/
110 меш, а еще три – сет ами 110/110/110 меш.
Расширение это о част а ствола э вивалентно б рению 14-дюймово о ствола. Нарабатываемый при
этом шлам хара теризовался та ой же целостностью, причем он о азался более твердым и более
с хим, чем шлам, пол чаемый при использовании
обычно о водно о б рово о раствора. В пределах
все о это о интервала поддерживалась становившаяся с орость механичес ой проход и 120 ф т/ч
и не было ни а их проблем с наработ ой чрезмерно о шлама. Разбавлением заранее при отовленной смесью поддерживали треб емый объем, и
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
свойства б рово о раствора оставались стабильными.
ДОКАЗАННАЯ УСПЕШНОСТЬ
Новый водный б ровой раствор использ ют во
всем мире более чем в 300 с важинах. Более чем в
60 % сл чаев NWBM использовали вместо IEM. Е о
применяли в самых разнообразных словиях, из
оторых наиболее примечательные след ющие:
• ре ордно л бо ие воды – л бина вод 9472 ф т
(побережье Бразилии);
• ма симальная плотность б рово о раствора –
17,2 ф нт/ алл (шт. Вайомин , США);
• ма симальный ол от лонения от верти али –
90° (ОАЭ и Бразилия);
• ма симальное число част ов ствола разно о
диаметра в одной с важине – 20, 17, 14 1/2,
12 1/4 и 8 1/2 (Ме си анс ий залив);
• самый протяженный интервал – 9384 ф т (ю
Китая);
• самый протяженный на лонный интервал –
8900 ф т, 17 1/2", зенитный ол 65° (Северное море).
Выполнена сравнительная оцен а промысловоо поведения NWBM по отношению MOBM, синтетичес им IEM и др им водным б ровым растворам.
Во всех сл чаях NWBM значительно превосходил
др ие WBM по обеспечению стойчивости ствола,
величению механичес ой с орости проход и, ле ости поддержания свойств б рово о раствора, с орости разбавления и э ономичес им по азателям
б рения.
Во мно их сл чаях NWBM о азался равноценным
IEM по обеспечению стойчивости ствола и механичес им с оростям проход и. Ул чшенное ин ибирование лин и низ ий рис а ре ации выб ренных
частиц позволили использовать высо опроизводительные долота с поли ристалличес ими алмазными на лад ами для достижения оптимальных с оростей б рения, даже при разб ривании не оторых
формаций с чрезвычайно химичес и а тивными линистыми сланцами.
NWBM хара териз ется образованием р пных,
хорошо стр т рированных выб ренных частиц, оторые ле о даляются с перво о про она на основном обор довании для очист и б рово о раствора
от твердой фазы. Этим предотвращается быстрое
за рязнение б рово о раствора выб ренными твердыми частицами и обеспечивается поддержание
низ их с оростей разбавления для сохранения неизменными хара теристи б рово о раствора.
Применение в промысловых словиях по азало,
что NWBM можно ле о при отовлять, надежно очищать на виброситах с мел оячеистыми сет ами и
позволяет добиваться л чших по азателей б рения,
чем при использовании IEM.
Перевел В. Иванов
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
БУРЕНИЕ
МЕЛОВОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТОР
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ВЭЛХОЛ
М. Страчен и Д. Чен, Halliburton Sperry Drilling Services; С. Кинн и К. Эйд, ВР Norway; К. Мэйсон, ВР
Exploration
Модернизация онстр ции долот, совершенствование LWD телеметрии и вращательных
правляемых систем влияют на с орость проход и
Месторождение Вэлхол расположено в Северном море примерно в 290 м ю на шельфе Норве ии в водах л биной 69 м. Проблемы б рения на месторождении
мя о о мелово о образования
за лючались в след ющем:
• тр дности при построении
от лонения;
• ло ализованное смещение
при ос ществлении сейсмичес ой съем и;
• нестабильные сланцы Листа
с более высо им пластовым
давлением, расположенные
выше пласта;
• образование Ход с более высо им пластовым давлением, расположенное ниже
пласта;
• еоориентирование в пласте;
• наличие истощенных зон;
• очист а с важин;
• вращение и идродинамичесое сопротивление;
• сп с и за репление хвостови а.
В процессе б рения наносов
омпании ВР возни ли проблемы,
связанные со сп с ом 9 5/8-дюймовых обсадных олонн на не оторых с важинах, проб ренных с
большим от лонением от оси. Блаодаря новой онстр ции с важин
[1] эти проблемы были решены. В
процессе исследования стабильности ствола с важины был сделан вывод, что рис снизится, если
ол от лонения ствола меньшить
[2]. Для обле чения этой задачи в
2002 . на южном с лоне было становлено б ровое основание, таое же основание становили в
2003 . на северном с лоне. Блаодаря этом были снижены риси, связанные с б рением наносов.
Одна о возни ли новые проблемы,
связанные с б рением мелово о
образования Тор.
16
ИСХОДНАЯ
СКВАЖИНА
НА ЮЖНОМ СКЛОНЕ
Первая с важина была проб рена с использованием омпонови, состоящей из правляемо о
эле тродви ателя и шарошечно о
долота. При помощи этой омпонов и был проб рен интервал на
л бин 2861 м (до башма а обсадной олонны). Затем прист пили б рению от лоненно о част а (от лонение в среднем составило 7,4° на 30 м), но трае тория
с важины от лонилась, и образование Ход было проб рено на л бин 76 м, в связи с чем было выполнено еоориентирование до
3727 м, затем, чтобы снизить сопротивление, с важина была промыта до само о дна. На л бине
3778 м долото было полностью
использовано, поэтом б рение
приостановили.
Для б рения второ о интервала было выбрано дарно-вращательное долото, правляемая система (rotary-steerable system –
RSS) и долото с поли ристалличес ими алмазными встав ами
(polycrystalline diamond – PDC). В
начале б рения было отмечено
высо ое значение вращающе о
момента и прихваты с олебанием вращающе о момента от 4000
до 19 000 ф т-ф нт. По достижении 3861 м аротажная диа рамма по азала, что на л бине 3848
с важина «вошла» в образование
Листа. Б рови и подняли б рильн ю омпонов на поверхность,
после че о на л бине 3635 м был
заб рен новый ствол. На л бине
4772 м инстр мент не смо преодолеть пород ; с важина «вошла» в образование Ход. После
то о, а с важина была проб рена до л бины 4849 м, был становлен хвостови .
При подъеме на поверхность б рильная омпонов а расширила диаметр с важины. В процессе ос ществления этой операции та же
было отмечено периодичес ое прихватывание. Эта операция была
запланирована с целью обле чения
сп с а хвостови а и 9 5/8-дюймовой обсадной олонны.
ТРИ СКВАЖИНЫ
НА ЮЖНОМ СКЛОНЕ
Для б рения оставшихся трех
с важин (начиная с интервалов
от лонения) была при лашена
омпания Halliburton Sperry Drilling
Services. Для первой с важины б рови и выбрали лопастное долото с большими по размер полиристалличес ими алмазными
встав ами и ре лятором направления (Geo – Pilot), надеясь проб рить интервал за один сп с .
В соответствии с про нозом
толщина образования Тор составляла 15 м (позже было становлено, что действительная толщина
образования составляла 7 м). Был
проб рен тан енциальный интервал (76°), чтобы идентифицировать
ровлю пласта при помощи датчиа амма-изл чения. Общая л бина (total depth – TD) для 12 1/4дюймово о интервала составляла
7 м, (measured depth – MD) измеренная л бина с важины в пласт
Тор составляла 1,6 м. Первоначальные рез льтаты были достаточно ободряющими, от лонение
составляло 6° на 30 м. Затем оэффициент от лонения был снижен до н ля, пос оль с важина
дости ла образования Ход толщиной 30 м. С орость проход и (rate
of penetration – ROP) была снижена до 4 м/ч, затем величена до
10–20 м/ч. В процессе б рения
было отмечено прихватывание долота и силение вибрации. Опти№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
мальной омбинацией стали след ющие параметры: с орость вращения – 180 об/мин; на р з а на
долото (weight on bit – WOB) 8–
10 т. С важина была проб рена до
прое тной л бины на два дня
раньше запланированно о сро а.
Средняя с орость, м/с т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С орость в соответствии с IADC
С орость ниже нормы
Полином (IADC)
ВАРИАНТЫ БУРЕНИЯ
В рез льтате нестабильности
величения ла от лонения первых
интервалов для б рения след ющих были выбраны др ие решения. Эти интервалы в дв х др их
с важинах были проб рены с использованием омбинации долота
С важины
больше о диаметра, правляющеБазовые данные
о дви ателя [4, 5] и системы RSS
Рис. 1. Ул чшение ROP в процессе б рения с важин на месторождении Вэлхол
[3]. Дости н в оризонтали, с важина без тр да была еоориентирована при помощи RSS, постоянно На рис. 1 изображены измерения
Одновременно с этим повысиобеспечивающей ол от лонения дв х величин по этим десяти с ва- лась достоверность еоло ичес их
6° на 30 м. Бла одаря высо ом вра- жинам, а та же представлены ба- и петрофизичес их данных, осощательном момент время б ре- зовые данные. В левой олон е бенно аротажа азим тальной
ния было со ращено на 10 %. Дан- представлена средняя с орость б - плотности, пос оль был разраный метод был одобрен. Одна о в рения с важины в с т и с исполь- ботан инстр мент для еоориенходе б рения этих с важин б рови- зованием норм IADC. Др ая олон- тирования с важины. Авторы счии стол н лись с не оторыми проа представляет среднюю с орость тают, что в основном своим спеблемами, и перед началом б рения (ниже нормы) б рения с важины в хом они обязаны хорошей работе
северно о с лона методи а была с т и с четом непредвиденных об- б рови ов и стремлению
л чпересмотрена. Были отмечены сле- стоятельств. (Примечание: это дает шению б ровых операций.
д ющие лючевые п н ты: время возможность читывать время, затос ществления LWD, альтернатив- раченное на ли видацию прихваты- Система LWD
ные решения телеметрии, стабили- вания, оторое в нормах N05 не чЧтобы ма симально повысить
зация забойной
омпонов и тено.)
ROP до 40, а затем и до 50 м/ч и в
(bottomhole assembly – BHA) и онВ среднем на первой с важи- то же время сохранить плотность
стр ция долота. Та же было при- не б рилось 200 м/с т. Из рис н- записи информации была л чшенято решение либо величить диаа видно, что при б рении после- на система телеметрии LWD. В то
метр с важины, либо меньшить дних с важин с орость б рения же время еоло и пол чили более
диаметр б рильных тр б до 5'’, бла- возросла до 500 м/с т, что выше
добное изображение азим тальодаря чем можно б дет снизить первоначальных данных на 250 %. ной плотности в масштабе реальвращающий момент и напряжение Для сравнения в таблице пред- но о времени. Бла одаря этом
и ис лючить свабирование.
ставлены данные по б рению первеличилась с орость еоориентиПоследние п н ты стали причи- вых и последних трех с важин.
рования. К этом был добавлен
ной а тивных дис ссий. Б ро- Сравнение данных по первым и последним трем инстр мент для ос ществления
ви и считали, что, даже мень- с важинам на месторождении Вэлхол по азывает измерений пластово о давлешив диаметр б рильных тр б значительное повышение с орости б рения
ния в процессе б рения. Хотя
или величив диаметр с важиэтот инстр мент сложнил сиС важины
ны, проблем не решить. Кро- Средняяс оростьб рения,м/с т 1–3 9–11 Ул чшения,% стем LWD, но измерение поме то о, придется снизить эф- IADC
рово о давления в реальном
244 472
193
фе тивн ю плотность цир ля- Ниженормы
времени очень помо ло для
156 220
141
ции б рово о раствора
стабилизации ECD при идрав(effective circulating density – ECD).
Для достижения та их по аза- личес ом разрыве пласта. А в одПри пересмотре про рамма была телей были л чшены след ющие ном из сл чаев использование
изменена и л чшена.
фа торы:
это о инстр мента позволило д• долота с алмазными встав ами; линить интервал на 800 м.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ
• система телеметрии LWD;
Чтобы ис лючить использоваБУРЕНИЯ
• вращательная правляемая ние батарей питания система LWD
Все о на месторождении Вэлхол
система;
была модернизирована в систем
было проб рено 10 с важин: три
• снижение вращательно о мо- с т рбоприводом. Рез льтаты
с важины были проб рены на южмента;
были достаточно хорошие. Однаном с лоне и семь – на северном.
• число сп с ов;
о потребовалось л чшить бло
В с мме было проб рено 19 994 м
• время на расширение диа- памяти системы, чтобы можно
интервалов с от лонением 80–100°.
метра с важины.
было величить интервал сп с а.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Действительное и про нозир емое отношения
веса б рильной олонны л бине с важины
1
3
6
Рис. 2. Ул чшенное долото с семью лопастями (справа). Ос ществляет б рение с
повышенной ROP без прихватывания и
вибрации. Долото с девятью лопастями
представлено на фото рафии слева
С ач ообразная вибрация
С ач ообразная вибрация была
снижена при помощи б рения ровно о прямо о ствола с важины с использованием RSS и ново о долота. Высо ие вращательные моменты и связанная с ними с ач ообразная вибрация стали постоянной
проблемой при б рении образования Тор. Управление с ач ообразной вибрацией дости алось при помощи ре лирования б ровых параметров и использования с реба для л чше о очищения с важины (рис. 3). Одна о наиболее эффе тивный рез льтат дости ался в
18
Использование
с реб а для
очист и
с важины
4
8
Констр ция б ровых долот
Ори инальная онстр ция б рово о долота с девятью лопастями обеспечивала хорош ю ROP в
образовании Тор, но создавала
высо ие вращательные моменты.
В образовании Ход вращательные
моменты стали более постоянными, но ROP была значительно
ниже. Кроме то о, это долото
предрасположено бло иров е
прито а флюидов.
В рез льтате было с онстр ировано долото с семью лопастями
л чшенной ROP в образовании
Ход и более низ им вращательным
моментом в образовании Тор.
К модернизации долота можно отнести не оторые изменения во
вн тренней онстр ции (рис. 2).
2
Сп с на
4317 м
На р з а на рю , т
Прихват б рильной
олонны. Увеличение
плотности б рово о
раствора. Расширение
с важины сниз вверх и
повышение цир ляции
б рово о раствора
Добавление 2,5-процентно о смазочно о
состава на л бине 3995 м
5
Вращение
7
Ослабление
9
Вращающий
момент
10
Гл бина, м
Рис. 3. Сп с с реб а и добавление смазочно о вещества с целью эффе тивной очист и с важины
1. От лонение; 2. Про нозир емое очищение с важины; 3. Действительное очищение
при помощи с реб а; 4. Про нозир емое очищение; 5. Про нозир емое вращение;
6. Вращение; 7. Про ноз ослабления; 8. Ослабление; 9. Про ноз вращающе о момента;
10. Вращающий момент в забое
сл чае, о да вышеперечисленным средствам добавлялись смазочные составы.
Геоориентирование
В процессе б рения пласта на
всех интервалах с важины ос ществлялось еоориентирование. Рассчитанный техничес ий предел для
ROP составлял 480 м/с т. Б рение
само о длинно о интервала заняло
два дня, в оторые было проб рено 514 и 530 м/с т, та ие рез льтаты были дости н ты бла одаря
использованию ново о долота с семью лопастями. В то же время точность аротажных исследований
способствовала с орению б рения
бла одаря со ращению времени,
затрачиваемо о на биоло ичес ий
анализ слоев образца.
Расширение ствола с важины
На одной из с важин над инстр ментами LWD было выполнено
расширение ствола до 9,2″. Блаодаря величению диаметра
с важины снизилось сопротивление при перемещении, поэтом
сп с /подъем б рильной олонны
можно было ос ществлять без
вращения. Ни а их л чшений
вращательно о момента и снижения сл чаев прихвата отмечено не
было. Правда, это предпола алось, пос оль в основном олебания вращательно о момента
были заре истрированы в ходе
б рения.
Смазочные вещества
Прежде чем проб рить интервал
до общей л бины (TD), в б ровой
раствор добавлялся а ент для снижения вращающе о момента, чтобы обле чить сп с в с важин олонны тр б (рис. 4). Смазочный
состав использовался затем и на
др их с важинах. На рис. 3 по азано влияние смазочно о состава
на величение или снижение трения. На рис. 5 приведена диа рамма изменения вращательно о момента в зависимости от л бины
после добавления смазочно о состава. Бла одаря использованию
смазочно о состава отмечалось незначительное, но достаточно важ№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На л бине
3340 м
добавлен
смазочный
состав
Начало
3 воздействия
смазочно о
состава
5
Пи
Корре ция
на р з и
на долото
Измеренная л бина, м
Увеличение
плотности
б рово о
раствора
с 1.60 до 1.65
Добавление 6 м3
состава для
снижения
вращательно о
момента
1
4
2
Увеличение
частоты вращения
и орре ция ROP
до 35 м/ч
Рис. 5. Добавление смазочно о состава способств ет снижению ци личесо о вращения, что способств ет снижению вращательных моментов
1. Вращательный момент; 2. Вращательный
момент в забое; 3. Ма симальный вращательный момент в забое; 4. Вращательный
момент ; 5. Средний вращательный момент
в забое
повысилась точность еоло ичесих и петрофизичес их данных в
реальном времени.
Перевел Д. Баранаев
Контроль
Рис. 4. Очищение системы промыв и б ровым раствором с использованием смазочных материалов. Начало в 12.30; полная очист а дости н та в 14.00
ное снижение вращательно о момента. Ма симальное значение
вращательно о момента та же снижалось, поэтом разница межд
ма симальным и средним значениями меньшалась.
Снижение трения из-за применения смазочно о состава ле о
объяснимо. Авторы считают, что
при нормальных словиях б рения
с ществ ют част и с высо ими
вращательными моментами. С изменением вращательных моментов
изменяется на р з а на долото.
Смазочный состав обле чает передач вращательно о момента по
всей длине олонны. На р з а на
долото выравнивается, бла одаря
чем л чшается процесс б рения.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
ВЫВОДЫ
Чтоб проб рить на месторождении Вэлхол 2000-метровый интервал с важины была при лашена бри ада высо о валифицированных б рови ов. Значительные
л чшения были дости н ты а в
б рении, та и в операциях по
сп с хвостови а. По сравнению
с числом метров, проб ренных в
с т и на первых трех с важинах,
эта цифра величилась на 200 %
на последних трех с важинах.
Со ращение времени б рения
напрям ю связано с л чшением
онстр ции PDC долота, системы телеметрии LWD и RSS. Кроме то о, бла одаря л чшению
этих трех фа торов значительно
№ 8 • ав ст 2006
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Smith, R., et. al. «Synchronized
optimization effort significantly reduces
drilling times in mature Valhall field,
Norwegian North Sea», SPE 81105, 2003
SPE Latin and Caribbean Petroleum
Engineering Conference, Port-of-Spain,
Trinidad, April 27–30, 2003.
2. Kristiansen, G. T., «Drilling wellbore
stability in the compacting and subsiding
Valhall field», SPE/IADC Drilling Conference,
Dallas, Texas, March 2–4, 2004.
3. Yonesava, T., et. al., «Robotic
controlled drilling: A new rotary steerable
drilling system for the oil and gas
industry», SPE/IADC 74458, 2002 SPE/
IADC Drilling Conference, Dallas, Texas,
February 26–28, 2002.
4. Gaynor, T., D. C-K Chen, C. Maranuk,
and J. Pruitt, «An improved steerable
system: Working principles, modeling and
testing», SPE 63248, 2000 SPE Annual
Technical Conference and Exhibition,
Dallas, Texas, October 1–4, 2000.
5. Chen D. C-K, et. al., «Hole quality:
Gateway to efficient drilling», OTC
14277, 2002 Offshore Technology
Conference, Houston, Texas, may 6–9,
2002.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
БУРЕНИЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СКВАЖИН
ЗА МЕНЬШЕЕ ВРЕМЯ
ПРИ ПОНИЖЕННЫХ ЗАТРАТАХ
Дж. Саймонс, Toolbox Drilling Solutions, Ltd.
Определение ритериев для выбора межд омбинацией забойно о дви ателя/VGS и RSS при
б рении с важин с большим отходом забоя от верти али
Компании-операторы в Северном море и Ме си анс ом заливе были первыми, то принял роторные правляемые системы (Rotary Steerable Systems
– RSS), о да эти инстр менты появились на рын е
в онце 1990-х одов. Рост затрат на использование б ровых станово и необходимость достижения все более сложных объе тов б рения были основными фа торами, способствовавшими признанию та их систем. Тем не менее, при величении
с точных ставо на использование л бо оводных
б ровых станово , оторые в 2006 . же дости ли
500 тыс. долл., о азалось, что надежность в с важинных словиях и рает все более важн ю роль с
точ и зрения со ращений б ровых затрат.
Нет ни а их сомнений в том, что при хорошей
работе RSS пол чают с лаженный ствол с важины. Анало ично, не приходится сомневаться и в том,
что в словиях, о да треб ется б рить с важин
сложной онфи рации, вероятно, просто невозможно обойтись без роторной правляемой системы. Одна о, что б дет, если потреб ется извлеать та ой инстр мент из с важины в связи с от азом сложно о эле тронно о бло а, если о ажется
невозможным добиться треб емо о темпа набора
ривизны или если возни нет от аз механичес их
злов?
КОМБИНАЦИЯ
ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ/VGS
Действ ющие в Северном море омпании, та ие
а BOL, Conoco Phillips, CNR, Devon, Encana, Gaz
de France, NAM, Nexen, Shell, Statoil, Talisman,
Wintershall и др., видимо, нашли правильное решение и ре лярно обращаются
омбинации забойно о дви ателя/стабилизатора переменно о диаметра (Variable Gauge Stabilizer – VGS), даже о да профиль с важины менее сложный. Традиционно, три
из четырех орре тир ющих операций с использованием RSS проводятся для изменения ла на лона ствола оризонт . У омпле тование забойно о
дви ателя объемно о типа (positive displacement
motor – PDM) стабилизатором переменно о диаметра позволяет б рильщи
орре тировать ол налона ствола
оризонт без необходимости ориентирования долота и б рения забойным дви ателем. Комбинация забойно о дви ателя и VGS ста20
новится, по с ти, недоро ой роторной правляемой
системой.
Стол н вшись с раст щими став ами на использование б ровых станово , омпании-операторы
опять обратились забойном дви ателю/VGS, та
а эта омбинация менее доро остоящая для работы, чем RSS. За последние 6 лет стоимость забойно о дви ателя снизилась вдвое, и, хотя стоимость VGS остается неизменной, можно с азать,
что в настоящее время использование омбинации
забойно о дви ателя и VGS обходится не дороже,
чем использование одно о забойно о дви ателя в
онце прошло о столетия.
Забойные дви атели, над модернизацией оторых по-прежнем работают, стали более мощными
и надежными в работе. Интересно отметить, что
омпания Baker Hughes Inteq (BHI) продолжала совершенствовать свои PDM, несмотря на то что она
мно о сделала для повышения эффе тивности RSS.
Самым последним нововведением омпании стал
забойный дви атель X-treme, или забойный дви атель с особыми хара теристи ами для эффе тивно о применения в словиях высо их температ р,
при повышенных вращающих моментах и на р з ах
на долото, а та же при использовании более а рессивных б ровых флюидов. Компания BHI бедилась,
что этот забойный дви атель до сих пор и рает принципиально важн ю роль на рын е на лонно-направленно о б рения. Видно та же, что этом оператор становится более понятно, де и а работают
забойные омпонов и.
Анало ично, в прошлом од на Конференции по
морс ой техноло ии омпания National Oilwell Varco
(NOV) продемонстрировала свой новый дв хс оростной забойный дви атель с пере лючаемым в с важине режимом работы. Все р пные поставщи и
забойных дви ателей сообщили о значительном величении проход и аждым дви ателем и величении доходов в рез льтате применения забойных
дви ателей за последние 12 мес, наряд с ростом
а тивности б ровых работ в мире.
Анало ичная эволюция произошла с VGS. Инстр менты с идравличес им приводом заменили инстр менты, приводимые в работ действием массы
б рильной олонны. В словиях непрестанных достижений в техноло ии б рения забойными дви ате№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Иран
Резерв арыхранилища для
жид остей
56-дюймовый
азопровод
длиной 512 м
А ха-Джари
105 м
32"
Этап 6
10
Этап 8
Этап 7
м
10
Месторождение
Южный Парс
м
Рис. 1. Гр пповая провод а 12 1/4-дюймовых част ов стволов омпанией Statoil при разб ривании месторождения
Южный Парс
лями треб ются VGS с все большими изменениями
диаметра. Новые инстр менты позволяют выбирать
положения лопастей при надежной инди ации нар жно о диаметра на любой л бине с важины. Если
при б рении наработ а на от аз для PDM может
составлять 600 ч и более, то VGS должен надежно
работать и передавать на поверхность си нал об
изменении диаметра в течение та о о же времени.
Новые инстр менты с VGS должны быть др жественными пользователю, чтобы б рови , ос ществляющий на лонно-направленное б рение, мо обходиться без помощи специалиста.
ПРИМЕР
ИЗ ПРАКТИКИ
Необходимость л чшения производительности
и надежности с лонили Statoil рассмотрению возможности применения забойно о дви ателя и VGS
при планировании работ по про рамме б рения на
своем морс ом месторождении Южный Парс
(Иран). Являясь продолжением и антс о о атарс о о месторождения Норт, Южный Парс занимает площадь 500 миль2 (1 миля = 1,8 х 103 м), азовый пласт находится на л бине 3000 м ниже морс о о дна (рис. 1).
В расчете на б рение всех 12 1/4-дюймовых част ов ствола в своих с важинах Statoil хотела бы
иметь надежные инстр менты. Ко да омпания BHI
пол чила онтра т на на лонно-направленное б рение, она решила использовать свой новый забойный дви атель. Одна о из-за неоднородности пластов и необходимости поддержания б рения без вращения б рильной олонны на минимальном ровне, омпании потребовался инстр мент VGS для
обеспечения треб емо о набора, поддержания и
сброса ривизны с помощью одно о и то о же стройства. Компания, роме то о, н ждалась в инст-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
р менте, оторый надежно си нализировал бы с
забоя с важины, независимо от длительности е о
нахождения в с важине. Этот инстр мент, том же,
должен быть простым в использовании из-за о раниченности свободно о пространства на б ровой.
Но прежде все о он должен быть надежным. В связи с тем, что Statoil предпола ала б рить большое
число 12 1/4-дюймовых част ов стволов в с важинах, забойные дви атели и инстр менты VGS б д т
оставаться на б ровой для мно о ратно о применения.
Пос оль
омпания BHI э стенсивно использовала инстр менты Hydrastab H-VGS на платформе
Britania омпании BOL в Северном море, она вст пила в пере оворы с омпанией Toolbox Drilling
Solutions о возможности поставо стабилизаторов
переменно о диаметра (11 – 11 5/8 – 12 1/4") для
прое та разработ и месторождения Парс.
Первые операции с VGS, распола аемым над
забойным дви ателем, продемонстрировали возможности этой омбинации. Компания BHI сообщила о темпе набора ривизны 0,5°/(100 ф т) в
положении 11", сохранении небольшо о темпа
набора ривизны в промеж точном положении и
темпе спада ривизны 0,4°/(100 ф т) в положении
12 1/4". Она сообщила та же о чет ой инди ации
на поверхности момента изменения диаметра инстр мента, независимо от длительности е о пребывания в с важине или длины проб ренно о интервала.
Шесть 11-дюймовых инстр ментов были использованы в процессе трех ратных множественных операций на част ах Рани-Уоро и Са аДрилл-2. По два
инстр мента были доставлены на ажд ю б ров ю
станов для использования при б рении аждо о
12 1/4-дюймово о част а ствола. С четом тр дностей материально-техничес о о обеспечения, обязательным требованием инстр мент является
надежность. Требования надежности жесточились
в связи с применением омпанией Statoil KCl-б ровых растворов в пластах, содержащих сильно а рессивные флюиды, оторые воздейств ют на плотняемые опорные поверхности.
Statioil старалась завершить провод 12 1/4-дюймово о част ов стволов за два рейса инстр мента,
то да а в ранее проб ренных с важинах для это о
требовались 3–4 рейса и общее время разб ривания аждо о та о о част а занимало не менее
20 с т. Прое тное время провод и это о част а ствола составляло 19 с т, а самое орот ое время для
не о было немно им более 8,5 с т. Три возможных
нар жных диаметров стабилизатора позволили релировать ол на лона ствола
оризонтали без
неэффе тивно о б рения забойным дви ателем и пол чения прямолинейно о част а по асательной [1].
К инстр мент VGS были предъявлены дополнительные требования. На аждом част е ствола было нес оль о формаций ( линистый сланец а ар, ремнистый сланец, известня стрин ерс, эвапориты B, сьюдейр 8), в оторых невозможно было б рить забойным дви ателем без вращения б рильной олонны
(рис. 2). Временами при на лонно-направленном
б рении полностью пола ались толь о на VGS для
ре лирования трае тории с важины.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25-дюймовое
направление
Асмари
Формация
джар м
Истинная л бина по верти али, м
Пач а сах н
Форм. ииам
18 5/8-дюймовая
Форм. с р а
обсадная
Форм. ажд м
олонна
Форм. дарлиан
Форм. адван
Форм. фахаян
13 3/8-дюймовая
Формация хит
обсадная олонна
Пач а араб
Верхние доломиты
Верхние известня и
Зона ремнистых пород
Средние известня и
Пач а монд
Нижние известня и
Нижние линистые сланцы с рме
Трае тория проб ренной
Верхняя формация дашта
с важины [2]
Пач а B эвапоритов
Верхние линистые сланцы
S8
9 5/8-дюймовая
Планир емая
S4
обсадная олонна
S2
трае тория
K1U
K2U
K3U
K4U
7-дюймовый
хвостови
Длина верти ально о част а ствола, м
Рис. 2. Типичный план б рения с важин на месторождении Са т
Парс, этапы 6–8 пред сматривают простой трехинтервальный профиль [2]
ЗАКЛЮЧЕНИЯ
Предпосыл а б рению современных с важин во
мно ом та ая же, а это было все да – б рение от
точ и А точ е Б за наименьшее время.
Промышленный опыт работы с инстр ментами
RSS продемонстрировал необходимость применения е о с техноло иями соответств юще о ровня.
Нет ни а ой необходимости применять доро остоящий инстр мент RSS для провод и прямолинейно о част а на лонно о ствола, о да от вас треб ется толь о пройти этот интервал а можно быстрее, обеспечивая при этом хорош ю очист ствола
и надежный онтроль на лона.
Комбинация забойно о дви ателя и VGS не предназначена для замены RSS, хотя в действительности это имеет место. Для изменения на лона ствола
треб ется менее 1 мин при использовании VGS и
вплоть до 20 мин с помощью RSS. Разница времени межд изменением диаметра VGS и введением
инстр ции для RSS, обеспечивает значительн ю
э ономию затрат при те щих став ах на использование б ровых станово .
След ет принять во внимание, что при с точной
став е для л бо оводной б ровой станов и
500 тыс. долл., 20 мин. ее использования соответств ют 7000 долл. Необходимо та же читывать, во
что может обходиться изменение ла на лона применительно аждой свече б рильных тр б. Ка ова
может быть стоимость простоев при б рении в течение 24 ч?
Все больше инстр ментов RSS теперь сп с ают
вместе с забойным дви ателем для достижения
желаемой с орости вращения долота. Забойный
дви атель обеспечивает та же наиболее эффе тивный способ передачи энер ии долот . С четом то о,
что из четырех проводимых орре тирово трае тории с важины три связаны с изменением ла
22
на лона оризонт , затраты на использование омбинации RSS и забойно о дви ателя на 500 % выше,
чем для омбинации забойно о дви ателя и VGS,
исходя из с точной стоимости аренды б ровой станов и.
В связи с тем, что правляемый забойный дви атель с изо н тым орп сом ведет б рение ствола
почти эллиптичес ой формы, неред о обсадн ю
олонн ле че сп с ать после б рения с использованием омбинации забойно о дви ателя и VGS, чем
с помощью RSS, оторая обычно обеспечивает более онцентричес ий ствол. Мно ие RSS теперь использ ют с станавливаемыми над ними онцентричес ими расширителями ствола, та а при использовании RSS пол чают ствол с важины, почти
равный диаметр долота. Затраты на применение
расширителя та ие же или нес оль о выше, чем при
использовании забойно о дви ателя и VGS.
На онец, необходимо рассмотреть быт и при
потере в с важине инстр мента RSS или забойно о
дви ателя и VGS. Тр дно принять решение о ловильных работах или цементировании, о да став а на
использование б ровой станов и превышает
250 тыс. долл/с т, а быт и от потери RSS в с важине мо т приближаться 1 млн долл. Та ое решение ораздо ле че принять в отношении забойно о дви ателя и VGS, быт и от потери оторых не
превышают 150 тыс. долл.
Комбинация забойно о дви ателя и VGS, возможно, не совершенна, и она вряд ли может выйти победителем в он ренции с др ими системами, но
при предельно высо их затратах на использование
б ровой станов и и ис лючительной надежности в
с важине та ая омбинация должна входить в списо наиболее перспе тивных забойных омпоново
любой омпании-оператора.
Перевел В. Иванов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Johannessen B., J. Vestvik, «Smart operations: Cheap?
High-tech? Or Simply the best fit? Optimized drilling solutions
on the South Pars field, offshore Iran», SPE 94146, presented
at the 14th Europec Biennial Conference, Madrid, Spain, June
13–16. 2005.
2. Vestvik J., T. Andersen, N. Istad, E. Rattray, B. Sutcliffe, C.
Craig, «Accelerated well delivery through high performance
directional drilling systems – a Middle East case history»,
SPE/IADC 96982, presented at the SPE/IADC Middle East
Drilling Technology Conference and Exhibition, Dubai, U.A.E.,
September 12–14, 2005.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДОБЫЧА В МЕКСИКАНСКОМ ЗАЛИВЕ
Т. Додсон и Дж. Додсон, James K. Dodson Co.; В. Шмидт, на чный реда тор
Ме си анс ий залив (Gulf of Mexico – GOM) представляет собой развитый ре ион нефтедобычи, оторый в
настоящее время а тивно разрабатывается (рис. 1).
Восточная и центральная части залива разрабатываются же в течение нес оль их десят ов лет. На арте поазано, что лишь незначительная часть бло ов еще нио да не арендовалась операторами. В основном аренд емые бло и находятся на побережье Техаса и в очень
л бо их водах Вол ер Ридж (Walker Ridge – WR), Этвотер Каньон (Atwater Canyon – AT) и Ланд (Lund – LU).
Удивительно, но значительная часть бло ов же однажды арендовалась, но не разрабатывалась.
Все о в марте 2006 . были выданы разрешения на
разработ 8016 бло ов, расположенных на внешнем онтинентальном шельфе (outer continental shelf – OCS) США.
Из них 2784 бло а находятся в восточной и 5268 бло ов в
центральной части залива (3471 – не были взяты в аренд , но прежде были однажды арендованы). Ни о да не
арендованные бло и на арте азаны белым цветом,
почти все эти бло и расположены на част е Ланд.
На арте, представленной на рис. 2, по азаны разрабатываемые (более темные) бло и GOM от Хай Айленд (High Island – HI) до Мобил (Mobile – MO). В соот-
ветствии с данными арты значительные площади, на
оторых ранее б рение не ос ществлялось, расположены в водах л биной свыше 300 м.
Из 8016 бло ов, на разработ
оторых в 2006 .
были выданы разрешения, 5815 бло ов находятся на
этих част ах. Из них в 5648 бло ах до настояще о времени б рение не ос ществлялось и в 167 бло ах проб рено по одной с важине.
Из 8016 бло ов в 301 ведется б рение, но добыча
еще не началась, а в 1900 бло ах добыча ведется. Гл бина воды в бло ах, де б рение еще не ос ществлялось, в основном более 300 м.
С тех пор а вед щие нефте азовые омпании стали продавать свои а тивы в GOM независимым омпаниям, положение независимых омпаний в заливе достаточно репилось. А тивность б рения независимыми омпаниями постоянно растет, число с важин величивается, но даже эти действия не мо т повлиять
на со ращение объемов добычи нефти в заливе.
Из 41415 с важин, проб ренных в 4828 бло ах, 38000
с важин проб рено на л бин 4920 м, в основном эти
с важины расположены на шельфе. За период 2003–
2005 . на шельфе было проб рено 125 с важин на л -
Хара теристи а бло ов
Разрабатываются
Однажды арендованные, но не еще разрабатывающиеся
Ни о да не арендовавшиеся
Рис. 1. Карта восточной и центральной части GOM, на оторой азаны разрабатываемые и ранее арендованные, но не разрабатываемые бло и (более темные вадраты). На арте отчетливо видно, что в настоящее время шельф и л бо оводные
част и в основном разрабатываются. Данные предоставлены James K. Dodson Company
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Классифи ация бло ов
Ранее не б рились
Ранее б рились
Добыча приостановлена
Добыча ос ществляется
Ранее не арендовались
Рис. 2. Большей частью на площади шельфа GOM б рение ос ществляется. Но промышленность распола ает значительными
площадями, расположенными в л бо их водах, на оторых б рение по а не проводилось
бин свыше 4920 м. Почти половина с важин была проб рена на природный аз, бла одаря чем значительно
величилась с ммарная добыча аза в заливе. Объем
добычи природно о аза из с важин, проб ренных на
л бин свыше 4920 м, составила примерно 25 % с ммарной добычи в заливе. В основном добыча на
этих с важинах составляла примерно 3 млн ф т 3/с т,
правда, в течение трех лет они были истощены.
Вед щие омпании после продажи своих а тивов на
шельфе сосредоточили внимание и инвестиции на л бо оводных част ах. На этих част ах были от рыты
месторождения со значительными запасами нефти.
Одна о, несмотря на этот фа т, добыча продолжает
снижаться и составляет примерно 6 % в од.
Свыше восьмидесяти процентов ни о да не б рившихся площадей GOM, расположенных в водах л биной до 1000 м, онтролир ется независимыми омпаниями (табл. 1). Вед щие омпании распола ают пятьюдесятью пятью процентами площадей в водах л биной свыше 1000 м.
В процентном соотношении доля ни о да не б рившихся мел оводных бло ов ( л бина менее 300 м) составляет 31 % или 1754 бло а и 59 % – л бо оводных
бло ов или 3333 бло а. Из них число л бо оводных блоов л биной более 1000 м составляет 1617 единиц или
49 %. К 2016 . это число б дет постепенно снижаться.
В течение след ющих трех лет планир ется выдать
еще 2798 лицензий на разработ бло ов л биной свы-
Таблица 1. Со ращение числа ни о да не б рившихся основными и независимыми омпаниями бло ов в 2006–2016
Гл бина,ф т
<351
Основные
Независимые
С мма
>351<1000
Основные
Независимые
С мма
>999<3000
Основные
Независимые
С мма
>2999
Основные
Независимые
С мма
Все о
24
2006
54
201
255

8
26
34

6
73
79

358
98
456
824

%

2007
21
47
79 237
100 284


24
8
76
30
100
38


8
13
92
48
100
61


79 523
21 242
100 765
 1148

%
17
83
100

21
79
100

21
79
100

68
32
100


2008
37
302
339

2
31
33

19
39
58

241
155
396
826

%
11
89
100

6
94
100

33
67
100

61
39
100


2009
68
292
360

6
61
67

2
35
37

33
76
109
573

%
19
81
100

9
91
100

5
95
100

30
70
100


2010
25
231
256

1
44
45

23
91
114

72
82
154
569

%

2011

%

2012
10
1 3
-
90 38 97
-
100 39 100
0




2
0 0
0
98
3 100
1
100
3 100
1




20 14 26
6
80 39 74 57
100 53 100 63




47 95 41 216
53 139 59 208
100 234 100 334
 329
 398

%
-
-
0

0
100
100

10
90
100

38
62
100


2013

%

2014

%

2015



С мма %
 
-
-
-
-
-
- -
-
232 15
-
-
-
-
-
- -
- 1301 85
0 0
0 0
0 0 0 0 1533 100








 
-
-
-
-
-
- -
-
25 11
-
-
-
-
-
- -
-
196 89
0 0
0 0
0 0 0 0
221 100








 
8 25
4 13
5 18 4 80
104 19
24 75 27 87 23 82 1 20
457 81
32 100 31 100 28 100 5 100
561 100








 
121 41 130 44 121 42 5 63 1825 55
175 59 164 56 166 58 3 37 1508 45
296 100 294 100 287 100 8 100 3333 100
328
 325
 315
 13
 5648 
№ 8 • ав ст 2006

.
% 2016 %
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гл бина вод в бло ах
менее 5000 м
5000 – 6000 м
6000 – 7000 м
7000 – 9500 м
Нет с важин
Рис. 3. А тивность б рения Ме си анс о о залива. Значительная а тивность наблюдается в водах л биной до 5000 м. почти
вдвое ниже а тивность б рения в водах л биной до 6000 м и совсем незначительная в водах л биной до 7000 м. Гл бо оводные бло и с л биной воды свыше 7000 м исслед ются не очень а тивно за ис лючением нес оль их
ше 1000 м, что на 60 % больше, чем разрабатывается в
настоящее время. В основном эти лицензии охватывают част и, оторые ранее не разрабатывались. Бла одаря этом независимые омпании пол чат возможность исследовать и разрабатывать новые территории.
Главный вопрос за лючается в том, считают ли до сих
пор вед щие и независимые омпании GOM прод тивной территорией для добычи нефти и аза.
Новые территории расположены в л бо их водах
со с алистым дном. Ка по азано на рис. 3 наиболее
а тивно б рение ос ществляется на шельфе с л биной с важин до 3000 м (светлый фон). А тивность б рения в л бо их водах с важин л биной от 3000 до
6000 м значительно ниже, тем более, что большая часть
этих част ов расположена в 90 м от бере а. В этих
бло ах проб рено все о 2154 с важины.
А тивность б рения л бо оводных бло ов с л биной с важин от 6000 до 7000 м еще ниже. В этих блоах проб рено 341 с важина. Незначительное число
с важин проб рено в Гарден Бэн с (Garden Banks – GB)
и Грин Каньон (Green Canyon – GC). А тивные разведочные работы ос ществляются в Бразос (Brazos – BA).
Самая низ ая а тивность б рения приходится на б рение в л бо оводных бло ах с важин л биной свыше
7000 м, де проб рено все о 163 с важины. В этих блоах по а толь о вед тся а тивные разведочные работы,
особенно на част е Мобил. Самая л бо ая с важина в
GOM была проб рена на част е Грин Каньон 320 на
9156 м ниже ровня дна.
Добыча из с важин л биной менее 5000 м в течение
2003–2005 . снизилась (табл. 2). Кроме то о, а тив-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Таблица 2. Число с важин л биной более 5000 м, проб ренных
на природный аз в водах л биной менее 200м
Год
2003
2004
2005
Все о Разрабатывается Разведывается От рыто
50
40
36*
18
19
16
32
21
14
17
11
6
Средняястоимость
б рения,млндолл
9,0
8,2
12,3
* В период с о тября по де абрь 2005 . б рение не ос ществлялось из-за ра анов
ность б рения в 2005 . была значительно снижена
из-за сезона ра анов. Если бы б рение в 2005 . ос ществлялось с та ой же а тивностью, а и в 2004 ., то
число с важин, проб ренных на природный аз в 2005 .
составило бы 48 единиц.
Повышение дневной став и за аренд б ровой станов и повле ло за собой величение стоимости б рения. В среднем стоимость б рения величилась на
50 %, что в 2005 . составило 12,3 млн долл по сравнению с 8,2 млн долл в 2004 . Из-за величения стоимости б рения и необходимости б рить л бо ие с важины Ме си анс ий залив становится э ономичес и непривле ательным ре ионом по сравнению с др ими
нефтяными провинциями.
Добыча в GOM продолжает снижаться. Единственным выходом из это о положения является б рение –
все а тивнее и л бже. Компании, оторые ос ществляют б рение на шельфе, б д т иметь возможность
исследовать более л бо ие пласты. Те омпании, оторые рис н т разрабатывать л бо оводные ре ионы,
от роют новые оризонты с достаточно привле ательными перспе тивами.
Перевел Г. Кочет ов
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УВЕЛИЧЕНИЕ К 2010 .
МАСШТАБОВ
ГЛУБОКОВОДНЫХ
РАЗРАБОТОК
Ст. Робертсон и Д. Ма Фалан, Douglas-Westwood Ltd. и д-р М. Смит, Energyfiles Ltd., Ан лия
В связи с со ращением числа наземных прое тов б рения, с высо ими ценами на нефть и продолжающимся ростом спроса на энер орес рсы операторы продолжают инвестировать доро остоящие л бо оводные прое ты
ДАЛЬШЕ
НА ГЛУБИНУ
Причиной повышения а тивности морс о о б рения,
прежде все о, стал рост спроса на энер орес рсы. Это означает с точ и зрения среднесрочно о про ноза, по меньшей мере, стойчивый спрос
на нефть и природный аз. В
соответствии с дол осрочным
про нозом в б д щем потребление энер орес рсов величится. За последние 50 лет
еже одное потребление энерорес рсов величилось почти
втрое, в основном за счет
интенсивно о развития э ономи и в Китае в 2000–2004 .
С тех пор а Китай вст пил в
фаз развития э ономи и в
1991 . потребление нефти в
этой стране стало значительно величиваться по сравне26
Природный аз
Нефть
Добыча, млн брл/с т
В World Deepwater Market
Forecast энер етичес ими аналити ами омпании DouglasWestwood Ltd. был недавно
оп бли ован про ноз развития
л бо оводно о се тора, затраты в оторый различными омпаниями за период до 2010 .
составят 20 млрд долл/ од. В
своей статье авторы представили лючевые исследования,
оторые связаны с про нозом,
оп бли ованным в The World
Offshore Drilling Spend и The
World Oil and Gas.
Рис. 1. Добыча нефти и природно о аза
в л бо оводных бло ах в 2001–2010 .
Источни : про ноз The World Offshore Oil
and Gas Forecast – Douglas-Westwood
(Data©Energyfiles Ltd.)
нию с др ими потребителями. За период 2000–2004 . в
Норве ии потребление нефти
величилось на 3,6 %, в США
– на 4,1 %, в то время а в
Китае эта цифра составила
31,4 %.
Несмотря на повышение эффе тивности энер етичес о о
се тора, рост численности населения в развивающихся странах, б дет о азывать влияние
на спрос на энер орес рсы.
Специалисты сл жбы энер етичес ой информации США (US
Energy Information Administration
– EIA) составили про ноз, что
2030 . потребление нефти в
мире вырастет до 115,4 млн
брл/с т, хотя поставщи и считают, что довлетворить та ой
спрос б дет невозможно.
На величение а тивности
E&P развед и влияют различные фа торы а со стороны
поставщи ов, та и со стороны потребителей, та ие а :
• рост мирово о спроса на
энер орес рсы;
• недостато объемов добычи а на земле, та и на
шельфе, чтобы довлетворить этот спрос;
• новые техноло ии, оторые
мо т повысить техноло ичес ю и э ономичес ю
привле ательность л бооводных разработо .
Добыча в л бо оводных реионах быстро величивается и
2010 . планир ется, что она
вырастет вдвое (рис. 1). В соответствии с этим про нозом
добыча нефти повысится с
3 млн брл/с т в 2005 . до
6,7 млн брл/с т в 2010 . В то
же время добыча природно о
аза за тот же период вырастет с 60 млрд м 3/с т (1 млн
брл/с т в нефтяном э виваленте) до 108 млрд м3/с т (1,9 млн
брл/с т в нефтяном э виваленте).
Для точнения сравним, что
в настоящее время л бо оводная добыча нефти составляет все о 10 % с ммарной
добычи нефти на шельфе. В
течение след ющих 10 лет,
2015 ., добыча нефти в л бооводных бло ах (анало ично и
в мел оводных) вырастет тольо на 25 % (рис. 2).
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Добыча, тыс. брл/с т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Наземные
месторождения
Мел оводные бло и
Гл бо оводные
бло и
Год
Рис. 2. Добыча нефти в мире 2015 . Источни : про ноз The World Offshore Oil
and Gas Forecast – Douglas-Westwood (Data©Energyfiles Ltd.)
ГЛУБОКОВОДНЫЕ
РЕГИОНЫ
Афри а за период 2006–
2010 . планир ет стать вед щим л бо оводным ре ионом
мира, пос оль 40 % затрат на
разработ
л бо оводных реионов мира приходится именно на ее долю. С тех пор а
весной 1996 . было от рыто
месторождение Бон а на шельфе Ни ерии (оператор – омпания Shell), на разработ
оторо о было выдано 212 лицензий и Гирассол в бло е 17
на шельфе Ан олы (оператор –
омпания Total), Афри а считается вед щим л бо оводным
ре ионом мира. Первая плав чая система добычи была становлена в л бо оводном
ре ионе Афри и в 2001 . на
месторождении Гирассол. Затем в 2003 . последовала разработ а прое тов Кси омба
(ExxonMobil) и Кизомба, на оторых были становлены платформы с растя ивающимся
опорами и FPSO.
До 2010 . запланирована
разработ а ряда прое тов в
этих ре ионах: Эрха, Боси и
А по (ExxonMobil); А бами
(Chevron) и Юсан/Ю от (Total).
Все эти месторождения расположены в л бо оводных блоах Ни ерии. В л бо оводном
бло е 18 Ан олы омпания ВР
разрабатывает месторождение Грэйтэ Пл тонио и прист пает
исследованию серии
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Западная
Европа 3 %
Др ие <1 %
Северная
Амери а
25 %
Латинс ая
Амери а
20 %
Афри а
40 %
Азия
Австралия 10
%
2%
Рис. 3. Распределение апитальных затрат в 2006–2010 . на л бо оводные
разработ и по ре ионам мира. Источни : про ноз The World Deepwater
Market Forecast – Douglas-Westwood
от рытий в бло е 31. Компания
Total разрабатывает месторождения Лирио и Роса, связанные
подводной надстав ой с FPSO,
разверн том на месторождении Гирассол.
В связи с та ой а тивностью
в л бо оводных ре ионах Ниерии и Ан олы, можно ле о
составить про ноз и для Е ипта. В онцессии West Delta
Deep Marine (WDDM) омпания
BG пол чила достаточно спешные рез льтаты развед и.
Лидером среди техноло ий
подводной добычи омпания
BG назвала Staffron/Scarab.
Эта разработ а стала первой в
Е ипте подводной системой.
Компания Apache за лючила с
правительством Е ипта со лашение на разработ
место-
№ 8 • ав ст 2006
рождений Аб Сир, Эль Ма с,
Эль Кин и Аль Бахи.
Латинс ая Амери а. В области л бо оводной а тивности доминир ет Бразилия.
Компания Petrobras стала пионером в области использования инновационных техноло ий
добычи в водах л биной до
1800 м. К 2010 . омпания планир ет начать б рение в водах
л биной до 2000 м. Компания
достаточно спешно продви ается в этой области, в лючая
размещение ни альной платформы Sevan Stabilized Platform
(SSM) на месторождении Пиранема. Кроме то о, омпания
планир ет продолжать разработ месторождений Рон адор, Марлим Лесте, Марим С л
и Альба ора Лесте, в то же время от рывая новые месторождения, та ие а Голфинхо.
Все о за период 2006–2010 .
планир ется величить апитальные затраты на 20 %.
За не оторым ис лючением
л бо оводные месторождения Ме си анс о о залива
достаточно небольшие по размер по сравнению с месторождениями др их л бо оводных ре ионов. Достаточно
развитая инфрастр т ра реиона, большое число добывающих платформ, сети транспортных тр бопроводов и
сравнительно близ о расположенные центры техничес о о
обсл живания и поставо в
значительной степени влияют
на E&P а тивность. Бла одаря
всем этим фа торам от рываются совсем иные перспе тивы реализации промышленных
прое тов. Кроме то о, эти фа торы о азывают влияние на
со ращение сро ов реализации прое тов по сравнению с
др ими л бо оводными ре ионами.
Применение подводной
фонтанной армат ры для централизованной добычи обеспечивает добыч прод та на
нес оль их небольших месторождениях с использованием
27
Млн долл.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подводные с важины
Подводное обор дование
Тр бопроводы и сист. онтроля
Надводное обор дование
Платформы
Рис. 4. Статьи апитальных затрат, 2006–2010
Морс ие с важины всех типов
Число проб ренных с важин
Гл бо оводные иссл.
Гл бо оводная разр.
Мел оводные иссл.
Мел оводная разр.
.
Год
Рис. 5. План б рения с важин до 2010 . Источни : про ноз The World Offshore
Drilling Spend Forecast – Douglas-Westwood (Data©Energyfiles Ltd.)
одной плав чей добывающей
системы. Создание независимой централизованной добывающей пол по р жной системы Atwater Valley позволит ос ществлять централизованн ю
добыч на месторождениях
Спайдермэн, Юбили, Мердженс, Воте с, Сан Джасинто,
Атлас, Северо-западный Атлас, Чейни и Мондо на частах ДэСото Каньон и Ллойд
Ридж.
Планир ется создание еще
одной анало ичной системы
для ос ществления централизованной добычи на соседних
небольших месторождениях.
Ита , в 2006–2010 . апитальные затраты Северной Америи в л бо оводные разработ28
и составят 25 % от мировых
затрат (рис. 3).
С ммарные апитальные
затраты на разработ
л бооводных ре ионов Афри и,
Ме си анс о о залива и Бразилии в с мме составят 85 %
мировых затрат. В то же время апитальные затраты Азии,
в лючая Индонезию, Малайзию и Индию), составят все о
10 %.
СТАТЬИ РАСХОДОВ
ПРИ ГЛУБОКОВОДНОЙ
РАЗРАБОТКЕ
После б рения и за анчивания подводных с важин, их э спл атация становится достаточно доро остоящей по причине использования плав чих
добывающих систем. Они составляют основн ю статью
расходов при л бо оводной
разработ е. Современные техноло ии, в лючающие системы
зая оривания и инновационные решения онстр ции
опор, позволяют ос ществлять
добыч на все больших л бинах с тем, чтобы обеспечить
техничес ий и э ономичес ий
базис.
В течение след ющих пяти
лет на строительство плав чих
добывающих систем б дет
затрачено примерно 28 млрд
долл., на б рение и за анчивание подводных с важин планир ется затратить 40 млрд
долл. и 14 млрд долл. планир ется вложить в разработ
систем техничес о о онтроля. Кроме то о, разработ а
подводно о обор дования и
надводно о обор дования для
за анчивания с важин потреб ет еще примерно 10 млрд
долл. (рис. 4).
Для ос ществления л бо оводно о б рения в 2006–
2010 . б дет необходимо более 1300 систем донной фонтанной армат ры, 283 опорные
плиты и манифольды, 71 платформа и примерно 13000 м
тр бопроводов. Еже одные
затраты на л бо оводное б рение в этот период составят
примерно 20 млрд долл.; в то
время а с ммарные затраты
оцениваются примерно в 94
млрд долл.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ
ГЛУБОКОВОДНОГО
БУРЕНИЯ
Пос оль с 1997 . масштабы разведочно о б рения снижаются и в соответствии с пронозом б д т снижаться до
2010 ., остается надежда, что
в связи с постоянным ростом
цен по о ончании это о периода эта тенденция изменится
(рис. 5). Даже разведочное б рение л бо оводных ре ионов, а тивность оторо о быстро росла до 2001 ., в настоя№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Морс ие с важины (мел оводные и л бо оводные)
Техничес ое
обсл живание
25 %
Затраты на с важин , млн долл.
Геоло ичес ие
исследования
5%
Техничес ое
обеспечение
37 %
Б ровые
станов и
33 %
Затраты на мел оводные с в.
Оцен а
Затраты на л бо оводные с в.
Про ноз
Гл бо оводный се тор 2005 .
Рис. 6. Распределение затрат на б рение с важины. Источни : про ноз The
World Offshore Drilling Spend Forecast –
Douglas-Westwood (Data©Energyfiles Ltd.)
щее время остается на одном
ровне, пос оль со ращается число ре ионов исследования. Одна о исследование
сверх л бо их вод с целью
промышленной разработ и
становится все более привлеательным.
А тивность б рения на
шельфе с 1991 по 1999 . оставалась пра тичес и без изменений перед началом постепенно о снижения после
1999 . из-за то о, что от рытия новых месторождений в
мел оводных ре ионах мира
стали со ращаться. В связи с
ростом цен а тивность разработ и мел оводных месторождений вновь стала возрастать
2005 ., но в дальнейшем в
соответствии с про нозом
снова снизится. Межд тем а тивность б рения б дет поддерживаться за счет б рения
л бо оводных ре ионов Западной Афри и и Ме си ансо о залива.
В течение прошедших пяти
лет на б рение мел оводных
ре ионов было затрачено примерно 160 млрд долл., что составило 83 % с ммарных затрат на б рение. В то время а
на л бо оводное б рение
было затрачено 33 млрд долл.
В течение след ющих пяти лет
на б рение мел оводных ре ионов б дет затрачено 197 млрд
долл, на б рение в л бо их водах – 65 млрд долл.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Год
Рис. 7. Затраты на б рение с важин до 2010 . Источни : про ноз The World Offshore
Drilling Spend Forecast – Douglas-Westwood (Data©Energyfiles Ltd.)
Из с ммы, предназначенной
на л бо оводные разработ и,
37 % затрат б дет направлено
на техничес ое обеспечение,
25 % – на техничес ое обсл живание и 5 % – на еоло ичес ие исследования. Но, что
о ажется неожиданным для
мно их, затраты на б ров ю
станов
составляют все о
33 % от общей с ммы затрат
на б рение с важины (рис. 6).
Тем не менее, а тивность
л бо оводных разработо
значительно выше а тивности
мел оводных разработо . На
рис. 7 приведена диа рамма
про ноза величения затрат.
Исходя из этих данных можно
сделать вывод, что затраты на
разработ мел оводных месторождений раст т в связи с
повышением арендной став и
на э спл атацию б ровых станово и величением стоимости б рово о обор дования (особенно после 2007 .),
в то время а затраты на л бо оводные разработ и отражают повышение а тивности.
Эти данные очень важны для
б ровых подрядчи ов и омпаний, обеспечивающих техничес ю поддерж б ровых работ. Из все о лишь 2 % с ммарных затрат на л бо оводные разработ и в 1991 .
(в основном в Бразилии),
№ 8 • ав ст 2006
2001 . они величились до
19 % и в соответствии с пронозом 2010 . эти затраты
составят 30 %.
Относительное снижение
а тивности разработ и меловодных ре ионов б дет происходить из-за со ращения
возможностей. При этом возни ает вопрос, почем межд народная нефтяная инд стрия, несмотря на о раниченные возможности национальных нефте азовых омпаний, планир ет в ладывать
апитал в разработ доро остоящих и техноло ичес и
сложных л бо оводных месторождений, если можно разрабатывать менее доро остоящие мел оводные месторождения? Причина та о о
решения за лючена не в инвестициях. Просто в мел оводных ре ионах можно отрыть еще нес оль о не р пных месторождений нефти и
аза, в то время а л бо оводные ре ионы распола ают
о ромным потенциалом.
Перевел Г. Кочет ов
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
АНАЛИЗ ОТКАЗОВ СИСТЕМ
ДИНАМИЧЕСКОГО
ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
П. Фишер, реда тор*
Межд народная ассоциация морс их подрядчи ов оп бли овала данные о оличестве от азов
систем динамичес о о позиционирования. В своей п бли ации специалисты лассифицировали
различные от азы и дали ре омендации операторам, чтобы помочь им держать с дно на месте
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ
При исследовании был сделан важный вывод, что
большинство инцидентов, связанных с DP, произошло по более чем одной второстепенной причине.
В более серьезных сл чаях, лассифицированных
LOP 1, с ществовало значительно больше второстепенных причин, чем в менее серьезных, лассифицированных LOP2. Эти дополнительные второстепенные причины, а правило, были связаны с человечес им фа тором. Почти во всех сл чаях (97 %) последствия мо ли быть смя чены или от аз системы не произошел бы
вообще при словии большей внимательности.
Все от азы подразделили на три ате ории: сбой
всей системы, нар шение работы подр ливающе о стройства, ошиб а оператора.
• До 1999 . до лады о сбоях всей системы пост пали с вспомо ательных с дов для морс о о б рения
(Drilling Support Vessel – DSV), ROV, б ровых с дов и
тр бо ладчи ов. Но, начиная с 2000 ., 60 % рапортов о полном или частичном от азе всей системы DP
пост пает с б ровых с дов.
• Сл чаи от аза системы правления подр ливающе о стройства составляют 17,5 % всех инцидентов,
связанных с DP. В большинстве сл чаев причиной отаза системы является ре лирование ша а ребно о
винта (Controllable Pitch Propeller – CPP).
• Ошиб а оператора считается доминир ющей причиной возни новения инцидентов, связанных с DP. Аналити и пытались найти подтверждения правильных или
неправильных действий операторов. В настоящее время та ие подтверждения же найдены.
АНАЛИЗ ХАРАКТЕРА
И ПОСЛЕДСТВИЙ ОТКАЗОВ
Исследование данных анализа хара тера и последствий от азов (Failure Modes and Effects Analysis –
FMEA) помо ло понять, что мно ие инциденты произошли из-за одно о толь о сбоя. На рис. 1 представлены рез льтаты это о анализа.
После проведения FMEA был сделан основной вывод, что 97,6 % всех сл чаев от азов, по райней мере,
однажды же происходили. То есть, если анализ FMEA
ос ществлен и сл чай от аза заре истрирован, то мы
распола аем значительной базой (97,6 %) проанализированных сл чаев от азов. Кроме то о, было проведено сравнение всех сл чаев, заре истрированных
различными типами с дов с DP. Несмотря на разлиСбой + ошиб. опер.
Сбой + вспом. прич.
Один сбой
Все о, %
Если вы о да-ниб дь бывали на современном б ровом с дне, то, посетив р лев ю р б , обязательно
должны были обратить внимание на современнейшее
обор дование системы динамичес о о позиционирования (Dynamic Positioning – DP), в лючающее омпьютеры, мониторы, лобальн ю систем нави ации (Global
Positioning System – GPS), систем резервно о эле тропитания и мно ое др ое. Ощ щение та ое, что становлено та ое оличество различно о обор дования,
что возни новение а о о-либо от аза системы DP пра тичес и ис лючается. Но операторы знают по собственном опыт , что это не та . Каждый сл чай от аза достаточно ни ален. Для исследования сл чаев от аза необходимо ос ществлять специальный анализ причин,
время, сравнительные данные и мно ое др ое.
Межд народная ассоциация морс их подрядчи ов
(International Marine Contractor Association – IMCA)
представляет техничес ие омпании, ос ществляющие
разработ морс их прое тов (мел оводных и л бооводных). Эта ассоциация ор анизована не та давно в связи с пост плением ряда рапортов и сбором
достаточно о оличества данных об от азах систем DP.
В данной статье приведены выдерж и из до лада, подотовленно о IMCA при со ласовании с Global Maritime,
морс им отделением Комитета правления (Marine
Division Management Committee – MDMC).
Специалисты Global Maritime выполнили анализ
данных IMCA б от азах систем DP за период с 1994 по
2003 . Аналити и расшили масштабы анализа, охватив данные еже одных до ладов об от азах, чтобы помочь определить тенденции и обеспечить более детальное исследование причин в аждом сл чае.
Год
Рис. 1. Классифи ация от азов системы DP
* Материал статьи подобран реда тором WO П. Фишером
30
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
8
7
3
1
2
54
Год
Исходные причины
инцидентов ласса LOP 21
за период 1994–2003 .
8
6
3
5
2
4
Год
1
7
С ммарное число инцидентов ласса LOP 2
6
Число инцидентов LOP 2
Число инцидентов LOP 1
Исходные причины
инцидентов ласса LOP 1
за период 1994–2003 .
С ммарное число инцидентов ласса LOP 1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2. Инциденты ласса LOP 1, происшедшие за период
1994–2003 .
1. DP- омпьютер; 2. Система выработ и эле троэнер ии; 3. Система
ориентирования; 4. Система энер оснабжения; 5. О р жающая среда; 6. Ошиб а оператора; 7. Подр ливающее стройство; 8. С мма
Рис. 3. Инциденты ласса LOP 2, происшедшие за период
1994–2003 .
1. DP- омпьютер; 2. Система выработ и эле троэнер ии; 3. Система
ориентирования; 4. Система энер оснабжения; 5. О р жающая среда;
6. Ошиб а оператора; 7. Подр ливающее стройство; 8. С мма
чия всех сл чаев от азов, они были лассифицированы по рез льтатам от аза системы.
• Loss of Position 2 (LOP 2) – незначительное от лонение от местоположения;
• Loss Time Incident (LTI) – вын жденный простой изза потери мощностей (но не потери местоположения).
При исследовании было о оворено, что анализ должен о раничиться толь о сл чаями потери позиционирования, поэтом последняя ате ория инцидентов
(LTI) хотя и важна, но не рассматривалась.
Классифи ация систем
динамичес о о позиционирования
Идея за лючалась в лассифи ации систем DP (с
точ и зрения от азов) на ласс I (safe), II (safer) и III
(safest) в соответствии с возможностями и оличеством
обор дования, а та же различными операциями, ос ществляемыми на с дне.
С да с системой DP ласса I в до лады в лючены
не были. В то же время попадалось достаточно мно о
до ладов об инцидентах, не связанных с системой позиционирования, на с дах с DP ласса II. Ита , оставалось проверить толь о один вопрос: можно ли при
помощи обор дования системы DP ласса III, предотвратить различные последствия (значительное или незначительное от лонение от местоположения) потери
позиционирования.
При первом исследовании ни а их до азательств этом найдено не было. Было проведено повторное исследование, чтобы пол чить до азательство то о, что на с дах, оснащенных DP ласса III современным подр ливающим стройством и дополнительной системой эле тропитания, инциденты происходят значительно реже, чем
на с дах, оснащенных DP др о о ласса и менее современным обор дованием. Ни а их данных, подтверждающих эт версию, найдено не было. То да авторы
самостоятельно провели исследование и выявили преим щество DP ласса III. Во всех из ченных авторами
рапортах, пост пивших с с дов с DP ласса II, поминалось о воз орании в машинном отделении. В аждом
сл чае воз орание не нанесло значительно о щерба
с дн и не пострадал ни один челове из оманды.
Отсюда можно сделать вывод, что преим ществом
системы DP ласса III является изолированное помещение машинно о отделения, но это незначительное
преим щество с точ и зрения от аза системы позиционирования. Не приведено ни одно о до азательства то о, что дополнительная система онтроля может предотвратить потерю позиционирования.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО КАТЕГОРИЯМ И ДАННЫЕ
Данные о рез льтатах инцидентов, исслед ющиеся IMCA, были подразделены на три основные ате ории по степени сложности:
• Loss of Position 1 (LOP 1) – значительное от лонение от местоположения;
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Исходные причины
Все происшествия были лассифицированы на начальный этап (исходн ю причин ), ставш ю причиной аварии
или потери позиционирования. Были та же определены
второстепенные причины, оторые мо ли дополнительно охара теризовать инцидент либо еще больше осложнить сл чай потери позиционирования. Исходные причины от азов были подразделены на след ющие типы:
1) DP- омпьютер – сбой про раммы или повреждение жест о о дис а;
2) система ориентирования – от аз системы ориентирования или сенсоров ( ирос оп, система отсчета верти альных перемещений (vertical reference unit – VRU));
3) система выработ и эле троэнер ии – от аз енераторов, систем выработ и эле троэнер ии, синхронизаторов;
4) подр ливающее стройство – от аз системы онтроля подр ливающе о стройства, повреждение механизмов, р лево о правления;
5) система энер оснабжения – повреждение распределительно о щита, системы бесперебойно о
энер оснабжения, системы онтроля напряжения;
6) о р жающая среда – сильный ветер или волны;
7) ошиб а оператора – DP, эле три а и т.д.;
8) др ие – др ое с дно, третья сторона, внешние
причины и т.д.
Специалистами было решено присоединить атеорию «др ие» же известным с целью ос ществления первичной оцен и.
Основные данные происшествий
В течение десятилетне о периода был ос ществлен анализ 371 инцидента, из них 158 инцидентов соответствовали ласс LOP 1 и 213 инцидентов соответствовали ласс LOP 2 (рис 2 и 3).
Фо сир я внимание толь о на ито ах (п н тирная
линия, ш ала справа), можно сделать вывод, что серьезных причин инцидентов ласса LOP 2 было почти
на 8 % больше, чем ласса LOP 1.
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Причины инцидентов ласса LOP 1 и LOP 2
8
3
6
4
2
Потеря позиционирования л. 1 (LOP 1)
Потеря позиционирования л. 2 (LOP 2)
Число инцидентов LOP 2
Число инцидентов LOP 1
Исходные причины
инцидентов ласса LOP 1
за период 1994–2003 .
7
5 1
1
2
3
4
5
6
7
Год
Год
Рис. 4. Упорядоченные инциденты ласса LOP 1. На схеме
видно, что ошиб а оператора, от аз системы ориентирования и сбой работы омпьютера - наиболее частые причины
1. DP- омпьютер; 2. Система выработ и эле троэнер ии; 3. Система
ориентирования; 4. Система энер оснабжения; 5. О р жающая среда; 6. Ошиб а оператора; 7. Подр ливающее стройство; 8. С мма
Таблица 1. С ммарные данные за десятилетний период по инцидентам, имеющим второстепенные причины
Второстепенныепричины
Класс
Одна
Две
Три
Число
%
Число
%
Число
%
LOP1
40
25
81
51
37
23
LOP2
69
32
111
52
33
11
На основании приведенных на рис. 2 и 3 данных, можно
видеть, что с ммарное число инцидентов ласса LOP 1 и
LOP 2 постепенно величивается, в основном по причине
величения численности флота DP-с дов. На рафи е та же отчетливо видно, что в 2000 . число происшествий по
причине ошиб и оператора и от аза системы ориентирования значительно возросло. Это можно объяснить сцинтилляцией дифференциальной системы лобально о позиционирования (differential GPS – DGPS), из-за оторой в
2000 . произошел ряд инцидентов на DP-с дах, размещенных Западной Афри е, Бразилии и Ме си анс ом заливе.
При исследовании была выявлена неа ратность
сбора данных об инцидентах. Были найдены неза онченные до лады операторов или сраз нес оль о до ладов по одном инцидент , что значительно осложнило анализ. Более то о, попадались до лады (та же за
десятилетний период) об инцидентах, имевших место
на транспортных тан ерах, что значительно повлияло на
величение числа рапортов об инцидентах на DP-с дах.
После тщательно о отбора и из чения всех рапортов, данные были порядочены по причинам. В рез льтате на рис.4 мы можем видеть, что в основном инциденты происходили по трем основным причинам:
из-за ошиб и оператора, от аза системы ориентирования и сбоя работы DP- омпьютера.
После то о, а были порядочены данные LOP 2,
мы можем видеть, что ошиб а оператора и от аз системы ориентирования та же являются доминир ющими причинами возни новения инцидента. Но еще одной из доминир ющих причин LOP 2 является достаточно частое нар шение работы подр ливающе о стройства, непосредственно связанное со сбоем работы омпьютера (рис. 5).
ВТОРОСТЕПЕННЫЕ ПРИЧИНЫ
В ходе анализа рассматривались и второстепенные причины возни новения инцидента. В аждом ин-
32
Рис. 5. Упорядоченные инциденты ласса LOP 1. На схеме видно, что ошиб а оператора, от аз системы - наиболее частые
причины, но нар шение работы подр ливающе о стройства
напрям ю связано со сбоем работы омпьютера
1. DP- омпьютер; 2. Система выработ и эле троэнер ии; 3. Система ориентирования; 4. Система энер оснабжения; 5. О р жающая
среда; 6. Ошиб а оператора; 7. Подр ливающее стройство
циденте, рез льтатом стала потеря позиционирования,
с ществовали еще и второстепенные причины, оторые делятся на две ате ории: обор дование и человечес ий фа тор. Сл чаи, связанные с вын жденным
простоем, различны и, а правило, имеют толь о одн
причин . Второстепенных причин LTI не с ществ ет.
Во мно их сл чаях с ществ ет более чем одна второстепенная причина возни новения инцидента. В основном это человечес ий фа тор. В инцидентах ласса LOP 1 человечес ий фа тор составляет 63 %, для
LOP 2 – 54 %. С ммарные данные за десятилетний
период по инцидентам, имеющим второстепенные
причины, приведены в табл. 1.
Второстепенные причины, связанные с человечесим фа тором, делятся на три ате ории: неверные
операции, неправильный план, не полномасштабные
испытания/ввод в э спл атацию/ онтроль ачества и
ошиб а оператора. Эти данные приведены в табл. 2.
Очевидно, что не оторые инциденты мо т быть переведены из ласса LOP 1 в ласс LOP 2 и из ласса
LOP 2 в ласс LTI. Этот фа тор достаточно с щественный, та а второстепенной причиной почти аждо о
инцидента является именно человечес ий фа тор, тольо в шести сл чаях (из 371) не прис тствовал человечес ий фа тор. Это приводит мысли, что последствия
почти 97 % инцидентов мо ли быть смя чены или инциденты вообще предотвращены, если бы больше внимания делялось этом человечес ом фа тор .
Таблица. 2. Второстепенные причины, связанные с человечес им
фа тором
Сл чай
Анализза10-летнийпериод,%
Неверныеоперации
Неправильныйплан
Неполномасштабныеиспытания/
вводвэ спл атацию/ онтроль ачества
Ошиб аоператора
54
44
38
27
ВЫВОДЫ
Выводы были сделаны по ате ориям и в сжатой
форме приведены ниже.
Сравнение инцидентов ласса LOP 1 и LOP 2
Пра тичес и во всех инцидентах имели место второстепенные причины. Отличие инцидентов ласса
LOP 1 от LOP 2 за лючается в том, что второстепенных причин возни новения инцидента в лассе LOP 1
больше, чем в лассе LOP 2. Что асается последствий
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
инцидентов, то в лассе LOP 2 они менее серьезные,
чем в лассе LOP 1. Та ие инциденты мо т быть своевременно пред преждены и, чаще все о, просто с орре тированы операторами.
Второстепенные причины, та ие а неверные операции, неправильное планирование и не полномасштабные испытания/ввод в э спл атацию/ онтроль ачества относятся человечес ом фа тор . Дополнительные вторичные причины, та ие а эле тротехничес ие, считаются простыми и мо т быть лассифицированы. Одна о они та же мо т быть отнесены
человечес ом фа тор . Это силивает необходимость
анализа инцидентов, для то о, чтобы найти разниц
межд техничес ими причинами и человечес им фа тором. На этом след ет сфо сировать внимание при
проведении анализа инцидентов в б д щем.
От аз системы энер оснабжения
От азы (полный или частичный) системы энер оснабжения до сих пор происходят, несмотря на наличие енераторов, распределительных щитов и систем выработ и эле троэнер ии. С величением численности флота, оснащенно о системами DP, величилось число рапортов об от азах системы энер оснабжения, хотя эти
системы были забра ованы на очень незначительной
части с дов, оснащенных системами DP. Тем не менее,
в период 1999–2000 . число рапортов об от азах систем энер оснабжения значительно величилось.
В период 1994–1999 . об от азах системы энероснабжения пост пали рапорты с вспомо ательных
с дов для морс о о б рения (drilling support vessels –
DSV), ROV, б ровых с дов и тр бо ладчи ов, но ао о-либо доминир юще о типа с дов при этом отмечено не было. Начиная с 2000 . сит ация изменилась:
60 % рапортов об от азах системы энер оснабжения
пост пает из отрасли б рения. Это происходит в основном из-за то о, что в статисти в лючены FPSO и
с да мно оцелево о назначения, что отразилось на
величении числа рапортов. Кроме то о, это совпало
с повышением а тивности б рения и постепенной
сменой старых с дов новыми.
Положение вы лючателя или прерывателя эле тричес ой цепи та же имеет значение при от азе системы энер оснабжения. Данные по азывают, что полный от аз чаще все о происходит при зам н той эле тричес ой цепи. Важно отметить, что от аза системы
во мно их сл чаях можно было бы избежать, разом н в эле тричес ю цепь, но ни то не может с веренностью с азать, что от аз не произошел бы, если бы
цепь была разом н та. От азы происходили та же и
при разом н той эле тричес ой цепи.
Подр ливающее стройство
В процентном соотношении число инцидентов, произошедших из-за повреждения подр ливающе о стройства достаточно высо ое, особенно, если честь,
что с момента внедрения системы DP разработаны
чет ие инстр ции а для предотвращения повреждения этой системы, та же и для предотвращения инцидентов. Одна о не ласная провер а по азала, что
не заре истрировано ни одно о повторяюще ося инцидента. В этом и за лючается преим щество с дов,
оснащенных системой DP.
Число рапортов об от азе подр ливающих стройств не величивается. До тех пор по а на с дах,
величивают число СРР, тенденция не изменится. Рез льтат сбоя подр ливающе о стройства та же зави-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
сит от числа подр ливающих стройств, становленных на с дне. С величением числа СРР возни ают
проблемы, связанные с онтролем этих систем, роме то о, с бляются последствия потери позиционирования в сл чае сбоя систем онтроля СРР.
Ошиб а оператора
Об от азах эле тричес их или эле тротехничес их
систем не пост пало ни одно о рапорта. Одна о за
последние нес оль о лет имели место нес оль о сл чаев от азов этих систем. В основном это происходило в ходе испытаний или исследований.
Типы инцидентов
Сл чаи от аза по единственной причине составляют 60 %, что значительно больше, чем при наличии
основной и второстепенной причины (см. рис. 1). Основным выводом, оторый можно сделать на основании этих данных, является тот, что важно онцентрировать свое внимание на основных причинах от аза,
но это о недостаточно.
От аз системы ориентирования
В основном пол ченных данных достаточно, чтобы
бедиться, что с да не были надежно позиционированы. Это очень важно, чтобы представить модель от аза
системы. Во мно их сл чаях приходится достаточно подробно из чать с дно, чтобы понять причин от аза. В
др их сл чаях становится ясно, что позиционирование
не было прод мано, что стало причиной инцидента.
Из чение и рассмотрение инцидентов (97,6 %) можно идентифицировать. В ходе не оторых FMEA были
выявлены несоответствия, поэтом при их выполнении
были проп щены «новые» модели от азов, в то же время на основании рапортов можно сделать вывод, что
все инциденты происходят по определенным причинам.
Типы с дов
Наиболее язвимыми с точ и зрения от аза являются DP- омпьютеры на с дах – тр бо ладчи ах с тех пор,
а для позиционирования на них были внедрены новые
про раммы. Инциденты на б ровых с дах происходят в
основном по причине сбоя системы энер оснабжения
из-за проведения л бо оводных операций или олебания на р зо из-за б рильно о инстр мента. Инциденты по причине от аза системы ориентирования происходят наиболее часто в л бо оводных ре ионах по причине сцинтилляции или солнечных бли ов.
Инциденты на вспомо ательных с дах для морс оо б рения происходят в основном из-за подр ливающих стройств. Инциденты, происходящие по причине ошиб и оператора и от аза системы ориентирования, хара терны для с дов мно оцелево о назначения.
На ROV-с дах доминир ют сл чаи от аза системы
ориентирования, пос оль операции необходимо ос ществлять с надежно позиционир емо о с дна. Поэтом для позиционирования использ ется не менее трех
систем.
В статье представлены различные виды инцидентов в зависимости от типа с дна, но это та же необходимо отражать и в рапортах, пос оль инциденты
мо т иметь ораздо более серьезные последствия а
для с дна, та и для е о э ипажа. Поэтом необходимо проводить анализ инцидентов, чтобы выявлять все
возможные причины их возни новения.
Перевел Г. Кочет ов
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДОБЫЧА НЕФТИ В МИРЕ:
ПОСТАВКИ ИЗ СТРАН,
НЕ ВХОДЯЩИХ В ОПЕК
А. Кавалло, онс льтант
В статье рат о изла аются материалы семинара по спрос и постав ам нефти, проводимо о
Национальной а адемией на
Вопрос соответствия объемов добычи сырой нефти и спроса все более настойчиво обс ждается
в последние оды. Сознавая чрезвычайн ю важность это о вопроса, Национальная а адемия на
(National Academy of Science) в онце 2005 . провела в Вашин тоне семинар на тем : «Тенденции
спроса и поставо нефти и возможности пи а добычи». На семинаре а тивно обс ждались и вопрос относительно пи а добычи, и вопрос относительно довлетворения спроса.
На основании всех имеющихся данных представители промышленных р ов, правительства и
ченых пришли едином мнению, что пи добычи сырой нефти в странах, не входящих в ОПЕК,
наст пит в 2010 .
ОШИБОЧНЫЕ ПРОГНОЗЫ
К сожалению, эта тема более спорная, чем следовало. С момента зарождения нефтяной промышленности в 1859 . с епти и ром о ричали
о том, мир слиш ом расточительно относится
запасам энер орес рсов и добыча нефти вс оре
значительно со ратится. Прошло время, и вновь
пессимисты ошибаются, в онечном счете, же
сама идея, что добыча нефти вс оре начнет соращаться, вызывает сомнения. Не оторые пронозы пи а добычи нефти вызывают сильн ю антипатию общества, пос оль мно ие обыватели
считают, что истощение запасов нефти автоматичес и означает онец человечеств , цивилизации и очищение Земли от последствий развития
промышленности.
Тра ичес ие и мрачные истории же достаточно длительное время расс азываются повсюд .
Эти истории были прид маны для дол ожителей,
жив щих в отдаленной местности и ожидающих
посад и черных вертолетов, или для любителей
на чной фантасти и, насмотревшихся последних
версий «Войны миров», или для ожидающих пришествия второй мессии. Возможно, на начальном
этапе эта идея оренилась в человечес ом сознании и вызывала желание бороться за с ществование. Мно ие обыватели воспринимали ее а
реальн ю опасность наравне с вир сами и эпидемиями.
В современном мире та ие истории продолжают быть поп лярными, но они воспринимаются а
34
зрелище. Достижения на и и техни и помо ают
человечеств преодолевать любые препятствия, от
СПИДа до птичье о риппа. Любые не дачи рассматриваются а от лонение от нормы или возмездие за ошибочные действия правительств. Несомненно, ро должен за лючаться в след ющем
– необходима система пред преждения (строительство дамб, система пред преждения ц нами
и т.д.); человечество должно на читься преодолевать любые тр дности и даже процветать.
Пи добычи сырой нефти был заре истрирован
в 1970 ., затем объемы добычи стали постепенно
снижаться. Пи добычи в Северном море был дости н т в 1990-х одах, затем объемы добычи та же стали снижаться. В основном в странах, не входящих в ОПЕК, пи добычи нефти же пройден и
добыча постепенно снижается. В отличие от стран
бывше о СССР, де добыча в начале 1990-х одов
снизилась на одн треть, но по причине спада э ономи и. В настоящее время добыча в этих странах восстановлена.
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОГНОЗЫ
Раз мно было бы спросить, а в дальнейшем
б дет развиваться добыча нефти, чтобы понять
еоло ичес ие, политичес ие и э ономичес ие
фа торы, на оторые она влияет. С тех пор а
сырая нефть составляет почти 40 % потребляемых миром энер орес рсов, известно, что необходим достаточно длительный период времени
значительной добычи, чтобы предотвратить послед ющее снижение.
Для большинства из вас б дет неожиданным тот
фа т, что не оторые р пные нефтяные омпании
начали беспо оиться относительно состояния рес рсов в б д щем. В 2004 . опания ExxonMobil в
до ладе «The future of energy: A view to 2030» сообщила, что пи добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК, придется на 2010 ., в дальнейшем
довлетворять раст щий спрос на нефть в мире
придется странам, входящим в ОПЕК (рис. 1). Компания Chevron, в свою очередь, разместила на полном развороте не оторых ж рналов достаточно а рессивное ре ламное сообщение. Озна омиться
с ним можно на веб сайте омпании (рис. 2).
При расчете пи а добычи нефти специалисты
стал иваются с различными проблемами. Одна из
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Страны ОПЕК
Спрос на жид ие топлива
Сырая
нефть
(ОПЕК)
Млн брл/с т
Др ие
Биотоплива
Природный
азо онденсат
Конденсат
(ОПЕК) Нефтеносные
песчани и
Сырая нефть + Конденсат (не ОПЕК)
Мир потребляет два барреля
нефти на один добытый
баррель
Ита , значит ли это, что
тебе след ет об этом
беспо оиться?
Рис. 1. Про ноз до 2030 . добычи нефти, составленный
специалистами омпании ExxonMobil
них то, что политичес ими и э ономичес ими фа торами в та их расчетах пренебре ают. Одна о опыт
по азывает, что эти фа торы мо т быть достаточно важными и переверн ть «вверх но ами» любые
расчеты. Добывающие омпании мо т решить приостановить добыч по любым причинам, ни одна
из оторых не чтена при ос ществлении про ноза.
Например, та ие решения принимаются, о да запасы месторождения истощены. Проще пренебречь
та ими фа торами, пос оль это позволит составить оптимистичес ий про ноз пи а добычи.
Осознавая всю важность не помян тых фа торов, при под отов е про ноза использ ется два
подхода. Во-первых, рассматривается процесс
развития нефтяной промышленности, реализация
а их прое тов запланирована на след ющие десять лет, из чаются объемы добычи и оэффициент ее со ращения на с ществ ющих месторождениях. При этом необходима детальная осведомленность об операциях омпании, за ис лючением соп тств ющих отраслей. Во-вторых, необходимо использовать оцен рес рсов различных нефтяных провинций, чтобы составить модель тенденции б д щей добычи. Наиболее поп лярной моделью является пи Х бберта, при
составлении оторо о он использовал ло истичесю рив ю, чтобы предс азать пи добычи нефти в США в 1970 . Та же использ ются и др ие модели, оторые помо ают пол чить ответ относительно пи а добычи.
В б д щем проблема может быть решена при
помощи из чения пи а добычи нефти в дв х направлениях: стран, входящих в ОПЕК и мира в целом. Нефтяные провинции стран, не входящих в
ОПЕК, в значительной степени разрабатываются
вед щими нефтяными омпаниями. Рес рсы этих
провинций недостаточно хорошо исследованы, и
с тех пор, а омпании больше не о раничивают
добыч , что объясняется высо ими ценами на
нефть, любые про нозы мо т быть неоправданно
оптимистичными. Этим омпаниям след ет делять больше внимания том вопрос , пос оль в
б д щем они мо т стол н ться со значительным
со ращением добычи, а рес рсы стран, входящих
в ОПЕК, в основном недост пны.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Рис. 2. Копия ре ламно о сообщения омпании Chevron на веб
сайте омпании: www.willyoujoinus.com
Оцен а запасов стран, входящих в ОПЕК, в значительной степени отличается. Было мно о споров относительно до азанных запасов нефти
стран Персидс о о залива, оторые значительно
величились примерно в 1988 . С тех пор составить независим ю оцен запасов пра тичес и невозможно из-за отс тствия точных данных о доазанных и неот рытых запасах стран ОПЕК. Отдельное исследование добычи стран, не входящих в ОПЕК, позволяет составить про ноз, о да
странам, входящим в ОПЕК, придется частично
или полностью омпенсировать раст щий спрос
на нефть в мире. Уже очевидно, что насчитывается все меньше и меньше ре ионов и стран, де
добыча нефти повышается, чтобы омпенсировать раст щий спрос. Система поставо нефти
становится все более нестабильной и ее состояние с бится, о да добыча в Персидс ом заливе возрастет.
Оцен а рес рсов и добыча. На семинаре в
Вашин тоне Геоло ичес ая сл жба США (Geological
Survey – USGS) представила свои рез льтаты оцени мировых запасов нефти (World Petroleum
Assessment 2000 .). По с ти, это первое детальное на чное исследование, в отором чтено величение запасов и на основании оторо о выполнена самая исчерпывающая и правдоподобная
оцен а мировых запасов нефти. С рез льтатами
этой оцен и можно озна омиться на веб сайте
USGS.
USGS разделила мировые запасы нефти на три
ате ории. К первой ате ории относятся до азанные запасы нефти, т.е. оторые мо т быть добыты на же от рытых месторождениях. Ко второй
ате ории относятся неот рытые запасы нефти,
т. е., оторые мо т быть от рыты на основании
детальных еоло ичес их исследований и свойств
нефтяных олле торов. К третьей ате ории относится величение запасов при помощи та их процессов а расширение месторождения, б рение
с целью за щения сет и с важин и повышение
нефтеотдачи.
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
За ис лючением первых дв х ате орий, методы, предложенные в третьей ате ории, толь о отдаляют сро истощения с важин или снижение добычи на с ществ ющих месторождениях. Это наиболее важная ате ория. Не оторые аналити и рассматривают все три ате ории а э вивалентные
и объединяют их, чтобы пол чить с ммарные запасы. Но это неправильно и не может быть использовано для оцен и пи а добычи нефти.
Оцен а USGS, выполненная по аждой стране,
позволяет составить про ноз добычи, а входящих, та и не входящих в ОПЕК странах. Пос ольспециалисты USGS ни о да не ос ществляли
подобный анализ, они исследовали тенденцию добычи и сравнили ее с данными анализа. Др ие
аналити и использовали оцен для под отов и
про ноза пи а добычи. Сравнение рез льтатов
оцен и для стран, не входящих в ОПЕК, обс ждаются ниже.
Компания ExxonMobil и PFC Energy Consultants,
из чив тенденцию добычи, при помощи данных по
отдельным месторождениям и планов реализации
прое тов, пришли едином мнению. Компания
ExxonMobil пришла вывод , что пи добычи в
странах, не входящих в ОПЕК, наст пит в течение
десяти лет, после 2010 ., после че о в странах
ОПЕК добыча нефти возрастет до 1,2 млн брл/с т
за счет строительства новых мощностей. Детальные исследования, на основании оторых был составлен та ой про ноз, в данной статье не обс ждаются, но данные, представленные вед щими
нефтяными омпаниями, пол чены на основании
пра тичес их исследований.
Про ноз, представленный PFC Energy Consultants,
выполнен более детально. На основании это о проноза был та же сделан вывод, что пи добычи в
странах, не входящих в ОПЕК, наст пит приблизительно в 2010 .
Даже при р бом приближении очевидно, что неот рытые запасы нефти б д т разрабатываться
медленнее, чем со ращаться добыча, поэтом в б д щем все равно предпола ается снижение добычи. На онец, PFC Energy Consultants сравнивает свои
про нозы по нефтяным ре ионам с рез льтатами,
пол ченными в рез льтате построения модели та
называемой «динами и спроса» – методом, разработанным US DOE Energy Information Agency (EIA).
В соответствии с моделью EIA добыча в Северном
море сырой нефти и природно о азо онденсата
2010 . дости нет 6,5 млн брл/с т (в настоящее время добыча составляет 5 млн брл/с т, оэффициент
снижения – 9 % в од). В Австралии добыча нефти
и природно о азо онденсата 2010 . дости нет
1 млн брл/с т при добыче в настоящее время –
0,6 млн брл/с т. Для стран Ближне о Восто а, не
входящих в ОПЕК, добыча нефти и азо онденсата
в 2010 . дости нет 2,2 млн брл/с т при словии,
что в настоящее время она равна 1,6 млн брл/с т.
Несмотря на еже одное снижение добычи в этих
ре ионах, запасы, тем не менее, пополняются. Это
оворит о том, что про ноз EIA может быть не совсем точным.
36
Рез льтаты этих про нозов, основанных на данных омпаний и планах прое тов, различны. Тр дно поверить, что они в значительной степени исажены, пос оль охватывают не та ой ж значительный период (пять лет). Даже, если величить
временной период (пи добычи в странах, не входящих в ОПЕК, наст пит в 2015 .), все равно есть
причина для сильно о беспо ойства. Ита , пи добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК, наст пит приблизительно в 2010 . Этот про ноз должен подтол н ть не оторых потребителей, промышленность и правительства немедленным действиям.
Межд народное Энер етичес ое а ентство
(International Energy Agency – IEA) исследовало различные сценарии спроса/поставо нефти и сделало вывод, что про ноз развития энер етичес оо рын а достаточно не тешителен и вызывает серьезные беспо ойства относительно величения
объемов выбросов в атмосфер СО2 и значительно о повышения апиталовложений в отрасль. Та же вызывает беспо ойство (в соответствии с пронозом ExxonMobil и PFC Energy Consultants) язвимость та их ре ионов а Ближний Восто в связи с повышением значимости ближневосточных
стран с точ и зрения поставщи ов сырой нефти.
В соответствии с др ими про нозами пи добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК, наст пит раньше 2010 ., возможно, в ближайшем
б д щем. Рез льтаты оцен и рес рсов, на основании оторых был сделан этот вывод, значительно ниже, чем рез льтаты USGS. Оцен а та же основана на след ющей теории (не до азанной): о да все поставщи и начн т заполнять рын и нефтью
– пи добычи же близо . Та ая теория подходит
для неор анизованных поставщи ов, не входящих
в ОПЕК, но не приемлема для стран – членов ОПЕК.
Эти страны та же не пытаются оценить свои рес рсы, изменение добычи в б д щем или составить модель пи а добычи Х бберта.
Необходимость та их исследований очевидна.
В онечном счете, пи мировой добычи нефти
рано или поздно наст пит. Главное – бедиться в
достоверности данных, оторые в прошлом зачаст ю были ошибочны. Ответив на этот первостепенный вопрос, можно отчасти восстановить доверие. Под отовить про ноз добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК, вместо про ноза лобальной добычи, должно быть намно о проще,
чтобы по азать полити ам, а зачаст ю и самим
добывающим омпаниям, а ие ша и необходимо предпринять.
Смя чающий фа тор. Э ономисты ответили
бы, что обычная реа ция рын а на со ращение поставо – найти замен . На семинаре затра ивался
вопрос альтернативных видов энер орес рсов.
Ранее жид ое топливо пол чали из тяжелой нефти, нефти, добываемой из бит минозных песчани ов, нефтеносных песчани ов, сжижая природный аз ( аз в жид ость), оль ( оль в жид ость)
и биомассы. В настоящее время отрасль поставо
намно о эффе тнее и привле ает себе большее
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
внимание, обеспечивая рын и высо оэффе тивными автомобилями, бла одаря чем значительно снижается спрос на нефть. Модернизация позволяет достичь техноло ичес их преим ществ.
Кроме то о, постоянно исслед ются тенденции
рын а.
В настоящее время необходимо развитие техноло ий производства жид о о топлива. Еще в начале 1980-х одов были начаты не оторые р пномасштабные прое ты, та ие а ос ществление
добычи нефти из нефтеносных сланцев или разработ а синтетичес их видов топлива, но впоследствии приостановлены из-за рез о о снижения цен
на нефть в 1986 . Одна о исследования в этой
области продолжались и достаточно продвин лись
с тех пор. Добыча бит ма из бит минозных песчани ов в настоящее время составляет основ инд стрии в Канаде. Э спл атир ются станов и по
пол чению СПГ, более то о, в настоящее время
строится еще достаточное число та их станово .
Пол чение этанола из сахарно о тростни а и р зы ос ществляется же в промышленных масштабах. Мы можем бедиться, что реализация подобных прое тов и развитие техноло ий по пол чению альтернативных видов топлива в настоящее
время расширяется по сравнению с масштабами
1970-х одов.
В рам ах свое о прое та по под отов е про ноза
пи а добычи нефти в странах, не входящих в ОПЕК,
омпания ExxonMobil та же рассматривала вопрос
относительно строительства производств по пол чению жид о о топлива. Бла одаря этом
2030 .
на заводах омпании можно б дет пол чать примерно 10 млн брл/с т жид о о топлива. Одна о на сеодняшний день нереально полностью заменить дешев ю традиционн ю нефть, даже начав производство топлива на этих и др их мощностях.
Не оторые специалисты рассматривают этот
вопрос иначе. Добыча бит ма из бит минозных
песчани ов Канады за последнее десятилетие значительно возросла и в настоящее время дости ла
1 млн брл/с т. Развитие техноло ий в этой области достаточно впечатляющее. В не оторых сл чаях добыча бит ма ос ществляется при помощи орнодобывающей техни и (в основном на р пных
месторождениях), но в большинстве сл чаев необходимо соблюдать равитационный режим пласта (при помощи пара). При этом необходимо б рить точные, л бо ие, с важины большой протяженности. Пар на нетается в верхние част и ствола с важины с целью разжижения бит ма и обле чения е о извлечения.
Этот процесс достаточно энер оем ий по сравнению с добычей традиционной нефти, и треб ет
затрат большо о оличества природно о аза (примерно 1000 ф т3/с т) а при добыче, та и при
переработ е бит ма. Природный аз для разработ и бит минозных песчани ов поставляется с
плос о орий Северной Амери и по ценам, намноо превышающим все про нозы. Одна о объемы
потребления природно о аза можно со ратить или
не потреблять е о совсем, построив заводы по пе-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
реработ е ля и о са, АЭС или ТЭС для пол чения необходимо о оличества эле троэнер ии. Но
при этом стоимость и сложность прое та значительно возраст т. В соответствии с про нозом
добыча бит ма 2025 . дости нет 4 млн брл/с т.
Одна о даже та ие объемы добычи не смо т довлетворить раст щий спрос на энер орес рсы ( оторый та же величится в течение след ющих
двадцати лет).
Компания ExxonMobil прист пила строительств
большо о завода для сжижения бит ма в Катаре,
стоимость оторо о по приблизительной оцен е
составляет 7 млрд долл. Из природно о аза, пост пающе о на станов , извле ается метан и, смешиваясь с паром и ислородом, превращается в
синтетичес ий аз (смесь водорода и о сида лерода). Использ я синтез Фишера-Тропша, мы пол чим 150 тыс. брл/с т жид о о топлива, из оторых 80 тыс. брл/с т составляет дизельное топливо, 30 тыс. брл/с т – смазочные вещества и остати, представляющие собой др ие леводороды.
Больш ю часть пол чаемо о прод та составит чистое дизельное топливо, но, сожалению, объемы
е о производства смо т по рыть лишь незначительн ю часть мирово о спроса на этот прод т.
Чтобы довлетворить мировой спрос на этот вид
топлива, необходимо б дет еже одно вводить в
э спл атацию в различных ре ионах анало ичные
заводы. Специалисты рассчитали, что для довлетворения спроса необходимы запасы бит ма а
миним м 100 трлн ф т3, роме то о, завод та ой
же мощности можно построить толь о в дв х ре ионах: России или Иране.
Эта техноло ия напрям ю связана с СПГ и др ими нефтехимичес ими прое тами, более простыми и эффе тивными. До оворные цены на пол чаемое топливо еще не определены, но, возможно, они б д т ниже, чем стоимость др их видов
альтернативно о топлива. В соответствии с оценой эффе тивность энер орес рсов (отношение
объема на входе и на выходе) составляет в основном 60 %, что значительно ниже, чем на становах по пол чению СПГ. Хотя завод в Катаре является на чным, техничес им и финансовым прорывом омпании ExxonMobil, использование этой техноло ии с производительной мощностью 1 млн
брл/с т жид о о топлива нельзя б дет использовать в промышленных масштабах еще 5–10 лет.
Пол чение жид о о топлива из ля может о азаться достаточно перспе тивным прое том, пос оль мировые запасы ля о ромны, роме то о,
значительными запасами ля распола ают страны, планир ющие наиболее широ о использовать
этот вид топлива, та ие а США, Индия и Китай.
Одна о для пол чения это о топлива та же необходимо о ромное оличество эле троэнер ии (вероятно, значительные инвестиции и инфрастр т ра), роме то о, сама техноло ия достаточно
сложная. Подобные заводы еще ни о да не строились и не э спл атировались. Более то о, с бится проблема, связанная с СО2, объемы эмиссии на та их заводах значительно величатся.
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Процесс сжижения анало ичен сжижению природно о аза, за ис лючением то о, что в ачестве исходно о материала использ ется меньше
водорода и больше метана. У оль предварительно очищается, смешивается с паром и ислородом и превращается в синтетичес ое топливо,
оторое затем сжижается с использованием синтеза Фишера-Тропша (Fisher-Tropsh – FT). Полезные жид ости и водород извле аются и сжи аются для пол чения эле троэнер ии. Водород использ ется для дополнительно о сжижения прод тов парафина в синтезе Фишера-Тропша. С ммарная эффе тивность (в лючая производство
эле троэнер ии) составляет 50 %. В л чшем сл чае 2010 . один завод же б дет введен в э спл атацию; производительная мощность завода
составит 120 тыс. брл/с т жид о о топлива.
К 2030 . б дет построено 35 заводов с с ммарной производительностью 4 млн брл/с т жид оо топлива. Эти объемы топлива по роют примерно 20 % спроса. Можно предположить, что ежеодно добыча ля в США начнет величиваться с
оэффициентом 1,7.
Производство жид о о топлива из тяжелой нефти применяется более широ о. Одна о и антсие месторождения тяжелой нефти находятся тольо в не оторых странах, например, в России и Венес эле. Возможности нео раниченно о величения объемов добычи в этих странах достаточно
о раничены. Что асается разработ и нефтеносных песчани ов на западе США, они представляют собой достаточно сложный материал для пол чения жид о о топлива. Кроме то о, маловероятно, что они смо т по рыть спрос.
Ита , остается метод пол чения жид о о топлива из биомассы. Проблема за лючается в том,
что промышленное пол чение топлива из биомассы в ближайшее время б дет невозможно. След ет отметить, что на чной и техноло ичес ой оптимизацией процессов пол чения жид о о топлива из биомассы занимаются инженеры- енетии, а эта область на и начала осваиваться не
та давно.
И, на онец, след ет под мать о снижении спроса на жид ое топливо п тем разработ и высо оэффе тивных и э ономичных дви ателей вн тренне о с орания. Значительные достижения в этой
области возможны, если не в настоящее время,
то в ближайшем б д щем. Это означает, что бензин остается недоро им топливом, роме то о,
Кон ресс разработал решение о повышении стандартов CAFE для автомобилей и ле их р зовиов. Одна о с возможностью повышения цен на
бензин в связи с раст щим спросом в Азии или в
США мо т возни н ть проблемы с за лючением
тор овых со лашений, оторые рассмотрены не
были.
Позиция ОПЕК была чет о выражена (но не всеми представителями) и п блично о лашена. Неожиданностью о азалась хорошая осведомленность
представителей ОПЕК о возможных рес рсах
стран, не входящих в ОПЕК. Кроме то о, в ОПЕК
38
под отовили свой про ноз пи а добычи нефти в
Северном море и Ме си анс ом заливе (достаточно оптимистичный), оторый предположительно
наст пит в 2015 . На семинаре обс ждались мноие важные проблемы, одна о не оторые лючевые э ономичес ие фа торы не были затрон ты
совсем. Например, та ие проблемы а величение стоимости прое тов, развед и и разработ и,
развитие рын а, иб ость системы спроса, стоимость переработ и, на семинаре не обс ждались.
Особенно важная тема, асающаяся влияния рыночных цен на снижение потребления, затрон та
та же не была.
Во мно их развитых странах Европы с высо им
ровнем жизни одним челове ом потребляется нефти и нефтепрод тов вдвое меньше, чем в США.
В основном это зависит от высо их цен на бензин
и более высо их инвестиций в общественный
транспорт. То есть, пос оль цены на нефть зависят от наличия рес рсов, эффе тивное использование нефтепрод тов становится обязательным. В соответствии с представленными данными в США потребляется 10 млн брл/с т нефти,
причем эти цифры приведены без чета потребления нефтепрод тов транспортным и частным
(центральное отопление) се торами, в отличие от
данных европейс их стран.
Ключевая роль США в потреблении нефти не
обс ждалась ни одним из до ладчи ов. Внешнетор овый дефицит США составлял в 2005 . примерно 6 % ВВП или 720 млрд долл. Из них 30 %
или 250 млрд долл. составляет дефицит импортной сырой нефти и нефтепрод тов. Понятно, что
эта тенденция в ближайшем б д щем б дет иметь
место.
ВЫВОДЫ
К онц семинара частни и пришли со лашению, что пи добычи в странах, не входящих в
ОПЕК, наст пит в ближайшем б д щем, примерно в 2010 . Национальной А адемией та ой вывод одобрен не был. Было решено создать специальн ю исследовательс ю р пп по под отов е
до лада, оторый бы был одобрен А адемией.
Понятно, что та ое решение породило мно о споров относительно то о, а след ет в США отовиться б д щем со ращению добычи и начать
перестрой системы.
Перевел Г. Кочет ов
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ
ДАННЫХ ПО ВОДОНАСЫЩЕННОСТИ
НА ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ
Ф. Хилтерман, З. Хо и Х. Рен, Center of Applied Geosciences and Energy, University of Houston
Два преобразования свойств пород в омпле се с си налом от тон их слоев, пол ченным по
техноло ии AVO, позволяют точнить оцен и водонасыщенности
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Водонасыщенность
Коэффициент отражения
Внедрена методи а интерпретации сейсмичес их данных, оторая пред сматривает омпле сирование арт амплит д (ближний
и дальний ол) с пол чением арты, значения на оторой являются
оцен ами параметра NI. Разница
межд NI перспе тивно о част а
и е о анало а, то есть зале ающео ниже по падению водонасыщенно о олле тора, позволяет пронозировать наличие порово о
флюида и водонасыщенность
(water saturation – Sw).
Два новых соотношения свойств
пород – это преобразования литоло ичес о о состава и порово о
флюида. Первое соотносит литолоию песчано о пласта- олле тора и
изолир ющих е о лин с лом налона, пол чаемо о в рез льтате
анализа (Amplitude – Versus – Offset
– AVO). Второе преобразование
соотносит отсе аемый осью оординат отрезо на рафи е AVO (NI)
с поровым флюидом. Сопоставляя
преобразование литоло ичес о о
состава с си налом от тон их слоев, пол ченным по техноло ии AVO,
про нозир ют значения NIHYDRO для
верхней раницы олле тора независимо от толщины, пористости,
хара тера цементации, свойств
вмещающих лин и т.д.
Перспе тивный часто испытывают на различные значения Sw,
причем аждый раз треб ются две
арты. Первая из них, основанная
на преобразовании литоло ичес оо состава с определенным значением Sw, дает оценочное значение
NIHYDRO для поперечно о сечения
перспе тивно о част а, а вторая,
с использованием преобразования
водонасыщенной литоло ии, позволяет пол чить оценочное значение NIwet для поперечно о сече-
Водо азонасыщенность
Водо азонасыщенность
(ϕ = 34 %)
Газонасыщенность
(ϕ = 31 %)
Газонасыщенность
У ол падения, рад.
У ол падения, рад.
Рис. 1. Кривые Зоеппритца AVO: а) вариации Sw для песчани ов с 31-процентной пористостью; b) водо азонасыщенность (Sw = 90 %) и азонасыщенность (Sw = 30 %) для
дв х песчани ов с разной пористостью
ния предпола аемо о песчано о
анало а, зале ающе о ниже по падению и водонасыщенно о.
Испытания с разными значениями Sw пре ращают, о да разница
межд NIHYDRO перспе тивно о част а и NIwet водонасыщенно о част а ниже по падению становится
равной про ноз преобразования
порово о флюида для то о же значения Sw. При интерпретации сравнивают значения NI в дв х местах
арты – одно на перспе тивном част е, др ое на част е ниже по
падению. Рассматриваем ю методи можно проиллюстрировать на
пра тичес ом примере поперечноо разреза третично о олле тора
в Ме си анс ом заливе.
ВВЕДЕНИЕ
В Ме си анс ом заливе азонасыщение неизменно является важным аспе том интерпретации сейсмичес их данных. Дело в том, что
небольшой объем аза, а правило, сильно снижает с орость распространения продольных волн в
олле торе, но по мере величе-
№ 8 • ав ст 2006
ния онцентрации аза изменение
с орости не является значительным. В несцементированных отложениях изменение амплит ды сейсмичес о о си нала от азово о
олле тора (Sw = 30 %) значительно в сравнении с си налом, отраженным от водонасыщенно о олле тора. Значительное изменение
амплит ды признается в ачестве
инди атора леводородов.
Одна о большая разница амплит д та же наблюдается в водоазонасыщенных олле торах (Sw =
90 %). Ка рез льтат, при работе с
амплит дами водо азовые и азовые олле торы часто неразличимы. Для решения дилеммы S w
предложены мно очисленные методы интерпретации, в том числе
AVO. Чтобы составить представление о величине различий межд отражениями от обоих типов олле торов, рассмотрим их отражательные свойства.
Рис. 1а [1] является иллюстрацией ривых Зоеппритца AVO для
трех различных поровых флюидов
одно о и то о же олле тора. При
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Колле торы част а, зале ающе о ниже по падению
Колле торы перспе тивно о част а
Рис. 2. Синтетичес ие разрезы AVO для трех различных моделей олле торов. Верхний ряд представляет насыщенные минерализованной водой олле торы, зале ающие ниже по падению. Соответств ющие перспе тивные част и, зале ающие
ϕп = 30 %), b) водо азонавверх по восстанию (нижн ий ряд): а) азонасыщенность (ϕ
ϕп = 33 %), c) водо азонасыщенность (ϕ
ϕп = 30 %), изолированы репсыщенность (ϕ
ими выдержанными линами. Си нал AVO от зале ающих ниже по падению водонасыщенных песчани ов (а) помо ает провести различие межд водо азо- и азонасыщенностью в соответств ющем, зале ающем выше по восстанию олле торе
переходе от водонасыщенности
водо азонасыщенности 93 % разницы NI приходится на изменение
с орости прохождения продольных волн. При переходе от водоазонасыщенности
азонасыщенности 97 % разницы NI приходится на изменение плотности
порово о флюида. Данный пример
по азывает, что, если развитые на
площади песчаные олле торы
одина овы по пористости, литолоии, толщине и свойствам вмещающих лин, амплит ды вблизи
трасс б д т различными для водо азонасыщенных и азовых олле торов.
Одна о на рис. 1b по азано [2],
что олле тор с 34-процентной пористостью (Sw = 90 %) дает со всех
пра тичес их точе зрения та ой же
си нал по техноло ии AVO, а и
предыд щий олле тор с 31-процентной пористостью (Sw = 30 %).
Та им образом, применение лишь
сейсмичес о о си нала AVO в направлении, перпенди лярном олле тор , не позволит отличить водо азонасыщение от азонасыщения, если не вводить не оторые
известные или про нозир емые о раничения, та ие а пористость
песчани ов.
Раз раничение межд водо азонасыщенными и азовыми олле торами еще раз иллюстрир ется синтетичес ой сейсмо раммой AVO, по азанной на рис. 2.
Для трех различных олле торов,
обозначенных а (а), (b) и (c), поазаны синтетичес ие сейсмо раммы для водонасыщенно о олле тора, зале ающе о ниже по падению, и соответств ющие им
синтетичес ие сейсмо раммы для
40
леводородной части. В нижней
части толь о олле тор (а) является азонасыщенным, в то время а остальные – водо азонасыщенными. Одна о синтети и AVO
для олле торов (b) и (c) весьма
сходны с азовой синтети ой (а).
Колле тор, соответств ющий синтети е (b) более пористый, чем
(а), а олле тор, отвечающий синтети е (c), хара териз ется э ранир ющей линой, более реп ой,
чем др ие.
Короче оворя, рис. 1 и 2 по азывают, что если песчани и олле тора изменчивы по пористости, цементации, литоло ичес ом
состав , или если э ранир ющие
лины становятся более реп ими
или более слабыми и т.д., то в
пределах перспе тивно о част а
амплит ды AVO не позволяют проводить различия межд водо азонасыщенными и азонасыщенными олле торами даже, если амплит да сейсмичес их волн от алибрована по отношению с важине, проб ренной на част е.
Одна о, а видно на рис. 2, отраженный си нал AVO от зале ающих ниже по падению водонасыщенных песчани ов поможет выделить водо азонасыщенные и зале ающие выше по восстанию азонасыщенные олле торы. То
есть, дифференциация S w возможна п тем сравнения сейсмичес о о отражения от расположенно о ниже по падению часта с отражением в пределах перспе тивно о част а. Для пра тичес о о применения данно о наблюдения амплит дные разницы
н жно от алибровать по отношению с важинным данным [3].
ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
СВОЙСТВ ПОРОД
С щество вопроса оличественно о выражения соотношений амплит д, наблюдаемых на рис. 1 и
2, изложено в работе Хендри сона
[4]. Автор пишет, что на лон ривой AVO «в основном зависит от
литоло ичес о о состава», то да а
«влияние порово о флюида прежде все о выражается нормальным
падением отраженно о си нала
продольной волны». В этом отношении целями преобразований
свойств пород являются: оличественное выражение различных
NIHYDRO в терминах NIwet и оличественное выражение амплит ды
дальне о ла (RC(0o)SATUR ANT)
в терминах амплит ды ближне о
ла (RC(0o)SATURANT) для различных
содержаний порово о флюида. По
с ществ необходимы преобразования хара теристи порово о
флюида и литоло ичес о о состава.
Для целей данно о исследования преобразования хара теристи
порово о флюида и литоло ичес оо состава были пол чены из области TILE2 базы данных, предоставленной Geophysical Development
Corp. База данных в лючала свойства пород, выявленные в 320 с важинах северной части Западно о
Камер на и острова Хай. Для водонасыщенных песчаных олле торов
и э ранир ющих лин с интервалами л бин 800–18 000 ф т (1 ф т =
0,3048 м) были пол чены значения
с оростей и плотности с интервалами 200 ф т.
Имелись статистичес ие данные
по 16 605 интервалам. Если о раничиться интервалом л бин залеания перспе тивно о пласта
(7100–9100 ф т) и использовать
значения с орости в песчани ах и
линах и их плотности, число интервалов со ратится до 660. Было проведено замещение флюидом полостей в водо азонасыщенных (Sw =
90 %) и азонасыщенных (S w =
30 %) олле торах, причем значения свойств флюида брали из [5],
а оценочные величины с оростей
поперечных волн – из [6].
Пол ченные в рез льтате преобразования данные для поровоо флюида и литоло ичес о о состава по азаны на рис. 3. В сл чае
преобразований для порово о
флюида (а) можно спро нозировать NIFIZZ или NIGAS, оль с оро известно NIWET. У лы на лона в сл чае преобразований для порово о
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Преобразования для литоло ичес о о состава
Преобразования для поровых флюидов
Минерализованная
вода
RC(30)
Минерализованная
вода
Рис. 3. Преобразования свойств пород, выполненные для района исследований
Коэфф. масштабирования
для ре иона
Коэффициент отражения
Рис. 5. NI в виде близ о- А(0°) и дальнеловых амплит д А(30°)
Амплит да
сейсмичес ой
волны
Длина
волны в <l/8
Рис. 4. Сейсмичес ая модель отражения
от тон о о пласта
флюида (а) по с ществ остаются
одина овыми, азывая на то, что
на площади исследований NIWET –
NIGAS постоянны. То же можно с азать и о NIWET – NIGAS.
Обычно NIHYDRO ровли олле тора, а та же NIWET част а ниже по
падению неизвестны. Это о раничивает возможное применение
преобразований хара теристи
поровых флюидов. Одна о мно ие
математичес ие модели связывают амплит д сейсмичес ой волны с NI посредством неизвестно о
оэффициента масштабирования
(например, К х NI). Та , измерения
A/B часто проводят там, де В –
амплит да сейсмичес ой волны
расположенно о ниже по падению
водонасыщенно о част а, а А –
амплит да сейсмичес ой волны
перспе тивно о част а. В этом
сл чае А/В приравнивается
NIHYDRO/NIWET.
Одна о, а видно на рис. 3а,
NIGAS/NIWET = -0,092/NIWET + 1,17.
Проблема за лючается в том, что
рез льтаты измерения А/В на ос-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
нове сейсми и нельзя сравнивать
с NI GAS/NIWET, пол ченным в рез льтате преобразования хара теристи порово о флюида, пос оль NI WET неизвестна. В статье [2] дается решение этой дилеммы посредством просто о
применения преобразования литоло ичес о о состава отражению от тон о о пласта с применением AVO.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
В данном сл чае применяется
математичес ое выражение для
тон о о пласта, а по азано на
рис. 4 [7]. Амплит да сейсмичесой волны А(0) содержит м льтипли ативный множитель k, принятый постоянным при 3D-сейсморазвед е по райней мере для данно о интервала л бин. Это означает, что AGC (automatic gain
crrectids) при обработ е не применяли.
Амплит да сейсмичес ой волны при ле падения 0 соотносится с оэффициентом отражения
Зоеппритца от верхней раницы
раздела тон о о пласта RC TOP(0).
Задействован с аляр Widess тоно о пласта, что в рез льтате о раничивает азанн ю он ретн ю
№ 8 • ав ст 2006
математичес ю модель пластами- олле торами толщиной менее
одной восьмой длины волны. Для
большинства применений этом
свободном о раничению довлетворяют пласты толщиной менее 40 ф т. Математичес ю модель можно ле о приспособить и
для более мощных пластов. На онец, осин с является ф н цией
ла распространения волны в
олле торе, но ол падения представляет собой хорошее приближение.
След ющий ша – по азать, а
с ммирование для сл чаев ближне о и дальне о лов можно с омпле сировать и пол чить NI. Первое равнение на рис. 5 – общее
выражение преобразования литоло ичес о о состава. Переменные
а0 и а1 имеют специфичес ие значения в зависимости от он ретно о порово о флюида.
Стро а 2 – ал ебраичес ое преобразование стро и 1. У стро и 3
– три члена на правой стороне.
Первый член станавливает, что NI
э вивалентно RC(0°), если второй
и третий члены аждый равен одном , что и есть на самом деле. В
числителе стро и 3 член (RC(0°) x
k x 4рb/λ) – э вивалент амплит ды
А(0°), а в модели для тон о о
слоя (см. рис. 4). Те же расс ждения применимы знаменателю для
пол чения выражения на стро е 4.
Значение NI выражено здесь а
амплит ды ближне о А(0°) и дальне о ла А(30°) вместе с а0 и а1,
оторые ассоциир ются с он ретным преобразованием литоло ичес о о состава.
ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР
Карты оризонтов для ближне о
и дальне о лов (рис. 6) охватывают приблизительно 9 миль2 (один
федеральный бло
шельфа).
Объе т ( оризонт песчани ов) зале ает на л бине о оло 8000 ф т и
имеет нормальное поровое давление. Обведенные част и на артах
для ближне о и дальне о
лов
представляют от рытое азовое
месторождение, оторое, а мы
предпола аем, является перспе тивным, и здесь возни ает желание
пол чить оцен Sw. На площади
ю о-восто от перспе тивно о част а, вероятнее все о, развита та
же, но водонасыщенная толща. В
ачестве перво о ша а расположенный ю о-восточнее предпола аемый водонасыщенный часто преобраз ется в значения NI, представ-
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ближний ол
Дальний ол
Карта NI для вст плений от водонасыщенных пород
1
2
3
Рис. 6. Преобразование ближне- и дальне ловых арт в значения NI с насыщением минерализованной водой
1 – водонасыщенные породы; 2 – водо азонасыщенные породы; 3 – азонасыщенные породы
ляющий NIWET. К настоящем времени поровый флюид перспе тивно о част а неизвестен.
Карты для ближне о и дальне о
лов затем объединяют, а по азано, посредством преобразования литоло ичес о о состава NI WET
нижней рам и (см. рис. 6). На
арте, де толща является водонасыщенной, данное преобразование позволяет для водонасыщенных зон пол чить «истинные» значения NI. Та им образом, по азано, что перспе тивный часто не
по ажет истинных значений NI изза применения преобразования
водонасыщенных пород, а это
предпола ает, что перспе тивный
часто содержит леводороды с
неизвестной Sw.
Две полос и амплит д по азывают диапазон значений для арт
сейсмичес их раниц и арты NI водонасыщенных пород. Крайняя
справа полоса амплит д имеет рад иров , представляющ ю оэффициенты отражения. На азанн ю
полос наложены про нозир емые
значения NI для водо-, водо азо- и
азонасыщенных толщ, пол ченные
в рез льтате исследования ближайшей с важины. В общем сл чае
арта оризонта NI со лас ется с
про нозир емыми значениями алибров и аротажных данных ближайшей с важины. Вверх справа
на арте оризонта NI расположена ло альная, тре ольная по форме зона с весьма переменчивыми
значениями NI. Эта зона, очевидно, не ладывается в наши представления о тон ом пласте водонасыщенно о песчани а.
Карта NI для водонасыщенных
толщ та же по азана на рис. 7 со-
42
Карта NI для вст плений от водонасыщенных пород
Переход от водонасыщенных
азонасыщенным NI
1
2
3
Рис. 7. Преобразование значений NI с насыщением минерализованной водой на
част е ниже по падению в значения NI c азонасыщением
1 – водонасыщенность; 2 – водо азонасыщенность; 3 – азонасыщенность
вместно с преобразованием для
порово о флюида из значений
NIWET в значения NIGAS. Использование это о преобразования позволяет составить арт NIGAS. Для
провер и полоса значений, отображающая часто ниже по
падению от перспе тивно о част а, по азывает значения, представительные для NIGAS. Подобным же
образом можно было бы применить преобразование хара теристи порово о флюида водо азонасыщенных пород, изменяя в рез льтате фоновые значения
NIWET в NIFIZZ.
На рис. 8 рат о по азана методи а интерпретации. Карта «а» отражает предыд щее преобразование литоло ичес о о состава водонасыщенных толщ. И снова перспе тивный часто не виден, та а
он принят а неводонасыщенный.
Карта «b» по азывает преобразование литоло ичес о о состава в
предположении, что перспе тивный
часто водо азонасыщен. В то же
время арта «с» – это преобразование литоло ичес о о состава при
доп щении азонасыщенности перспе тивно о част а. Карта «d» отражает преобразование хара теристи поровых флюидов водо азодо азонасыщенных пород арты
«а» водонасыщенных NI. Подобно
этом арта «e» – рез льтат преобразования для поровых флюидов
водо- до азонасыщенных пород,
по азанных на арте NI водонасыщенных пород «а».
О ончательный анализ проводят, о да про нозные значения NI
переносят из верхних арт «b» и «c»
в их соответств ющие места на
нижних артах «d» и «e». На рис. 8
это же сделано. Остается вопрос:
«Соответств ют ли значения NI для
част а ниже по падению на артах “d” и “e” та овым перспе тивно о част а?» Для данно о пра № 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
3
2
1
2
3
Рис. 8. Сравнение значений NI на част е ниже по падению для различных замещений
флюидов на ю о-западе с соответств ющими преобразованиями для литоло ичес оо состава на перспе тивном част е
1 – водонасыщенность; 2 – водо азонасыщенность; 3 – азонасыщенность
тичес о о примера азонасыщенный вариант «e» более приемлем,
и, а же поминалось, это азовое месторождение.
ПРОБЛЕМЫ
Пос оль здесь представлена
относительно новая методи а интерпретации, затронем нес оль о
проблем.
• Принято, что арты сейсмичес их оризонтов отображают
толщ тон их пластов песчани ов.
• Принято, что перспе тивный
часто имеет расположенн ю ниже
по падению водонасыщенн ю часть
то о же литоло ичес о о состава.
Если перспе тивный часто представляет собой страти рафичес ю
лов ш или е о стр т ра слиш ом
сложная и не позволяет обнар жить
зале ающий ниже по падению часто , данная методи а неприменима. Если, б д чи насыщенным леводородами, перспе тивный часто сохранил пористость, а часто ниже по падению нет, данная
методи а неприменима.
• Толщина разреза, зале ающео ниже по падению, не обязательно должна равняться та овой разреза перспе тивно о част а.
• Фаза волново о па ета не
имеет решающе о значения, оль
с оро фазовые изменения определяются в ходе отделения волн от
объе та, то есть, если водонасыщенная часть обратна по полярности перспе тивном част , сейсмичес и за артированные оризонты должны это выражать в выделенных амплит дах.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
• В процессе обработ и поддерживается относительное силение.
• Калибров а с ммирования от
дальне о до ближне о ла выполняется ле о: множая арт для
дальне о ла на онстант , проводят преобразование водонасыщенной литоло ии и сравнение пол ченной NIWET на известной точ е
б рения.
• Преобразования для поровоо флюида и литоло ичес о о состава проводят ло ально для л бины зале ания объе та.
ВЫВОДЫ
Два преобразования хара теристи свойств пород имеют первостепенное значение при разработе новой методи и интерпретации
с целью оцен и порово о флюида
и Sw. Первое преобразование (хара теристи порово о флюида) станавливает различие межд NIWET
и NIHYDRO. В исслед емом районе
NIWET – NIGAS составляет о оло 0,09,
то да а NIWET – NIFIZZ – лишь 0,06.
Разница NI позволяет отличить водо азонасыщенность от азонасыщенности. Одна о для применения
данной информации амплит ды
сейсмичес их волн сначала трансформир ют в значения NI, причем
это ф н ция преобразования данных по литоло ичес ом состав .
Преобразование амплит д на
перспе тивном част е в NI треб ет применения преобразования
литоло ичес о о состава, отличноо от сл чая амплит д на част ах
водонасыщенных пород. Каждое
преобразование литоло ичес о о
№ 8 • ав ст 2006
состава ассоциир ется с определенной Sw. После применения преобразования литоло ии при определенной S w на перспе тивном
част е разница NIPROSPECT – NIWET
сравнивают с соответств ющей
разницей, пол ченной в рез льтате преобразования хара теристи
порово о флюида для той же Sw.
Если они равны, оценивают величин Sw.
У азанная новая методи а интерпретации н ждается в исследованиях по мно им направлениям.
В данной статье не помян то численное определение то о, что методи а точна для сл чая тон их
слоев с радиентами с оростьплотность, если рассматривать
рез льтат а Бе с-осредненная
эффе тивная среда. К Sw применены нес оль о численных испытаний на ч вствительность. Однао более важная проблема верифи ации вариаций Sw в зависимости от он ретной обстанов и все
еще исслед ется.
Не след ет пренебре ать небольшой теоретичес и возможной
разницей межд NIGAS и NIFIZZ. Это
станет предметом обс ждения,
о да отношение «си нал-помеха»
не б дет та им хорошим, а в рассматриваемом сл чае. Кроме то о,
проницательный вз ляд отметит,
что полоса амплит д на рис. 8 была
тщательно отобрана с тем, чтобы
водо-, водо азо- и азонасыщенность сильно отличались по цвет .
В природе та ое обычно не наблюдается.
Перевел В. А ранат
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hilterman, E J. and L. Liang, 73rd Ann.
Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys.,
Expanded Abstracts, pp. 211–214, 2003.
2. Zhou, Z., Hilterman, E, Ren, H., and
M. Kumar, 75th Ann. Internat. Mtg., Soc.
Expl. Geophys., Expanded Abstracts,
258–261, 2005.
3. Ren, H., Hilterman, E, Zhou, Z., and
M. Kumar, AAPG Ann. Mtg., 2006.
4. Hendrickson, J.S., Geophys. Prosp.,
Vol. 47, pp. 663–706, 1999.
5. Batzle, M. and Z. Wang, Geophysics,
Vol. 7, pp. 1396–1408, 1992.
6. Greenberg, MX. and J. P. Castagna,
Geophys. Prosp., Vol. 40, pp. 195–210.
7. Lin, T. L. and R. Phair, 63rd Ann.
Internat. Mtg., Soc. Expl. Geophys.,
Expanded Abstracts, pp. 727–730, 1993.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРОГНОЗ
ДИНАМИКИ ДОБЫЧИ
С ПОМОЩЬЮ
УПРОЩЕННОЙ МЕТОДИКИ
Х. Абдель Фаттах, King Saudi University, Са довс ая Аравия
Ни иперболичес ая, ни э споненциальная ривая полностью не описывает рив ю падения
добычи. Поэтом , почем бы просто не объединить их?
Одной из самых лавных задач инженера-нефтяни а является про ноз объемов нефти и
аза, оторые можно извлечь из
пласта. Выбор методоло ии является решающим для ос ществления точно о про ноза,
что, в свою очередь, очень важно для правильно о ор анизационно о планирования. Широо использ ются ривые падения добычи, пос оль они отражают информацию о предшеств ющей и послед ющей
динами е добычи и запасах.
Была разработана новая методи а анализа ривой падения
добычи. В новой методи е использ ется э споненциальная
ривая для э страполяции иперболичес ой ривой, чтобы
избежать пол чения нереально
больших сро ов разработ и и
завышенных запасов.
ВВЕДЕНИЕ
При правлении необходимо
со ратить рис и, связанные с
принятием решений, и одним из
способов достижения это о является более точный про ноз
б д ще о поведения с важины.
Э страполяция ривой добычи
давно же считается самым точным и надежным методом оцени остаточных запасов с важины и, соответственно, пласта.
Техни а определения взаимосвязи добычи со временем известна а анализ ривой падения добычи и является очень полезным инстр ментом для оцен44
и б д щей добычи. Кривая падения добычи часто использ ется для определения э ономичес о о предела с важины,
оцен и оставшихся запасов и
про ноза запасов нефти и аза
в б д щем.
Все о рассматриваются три
типа ривых падения добычи,
хотя толь о с дв мя из них, а
именно э споненциальной и иперболичес ой ривой, обычно
стал иваются на пра ти е. Гиперболичес ая ривая по азывает более длительный сро э спл атации с важины по сравнению с э споненциальной. В
свою очередь, э споненциальная ривая по азывает сам ю
низ ю оцен извле аемых запасов. Опытные исследователи
избе ают э страполировать иперболичес ю рив ю на долий период времени, пос оль
это часто приводит том , что
они пол чают нереально высоие данные о запасах. У мно их
с важин на поздней стадии э спл атации обнар живается э споненциальный хара тер ривой падения добычи. Чтобы решить проблем , Лон и Дейвис
разработали метод совмещения в пол ло арифмичес их оординатах. Та ой метод совмещения ривой имеет ряд недостат ов, лавным образом из-за
проблемы правильно о выбора
типа ривой. Робертсон предложил равнение дебита, оторое вначале имеет иперболичес ий хара тер, но со време-
нем асимптотичес и приближается э споненциальной ривой. Он ввел безразмерн ю онстант , ее значение меняется от
0 до 1 и связано с пластовым
давлением
онц разработ и,
свойствами породы и флюида.
Одной из лавных тр дностей является определение
точ и перехода от иперболичес ой ривой
э споненциальной, др ими словами онечной точ и иперболичес ой
ривой и начальной точ и э споненциальной ривой. Лон и
Дейвис, а та же Робертсон не
обращали внимание на определение точной точ и перехода от
одно о типа ривой др ой;
они предпола али, что темп падения э споненциальной ривой известен на основе опыта
с анало ичными с важинами
или с он ретным пластом. В
предла аемой статье форм лир ется чет ий способ определения темпа падения э споненциальной ривой и точ и перехода от иперболичес ой ривой э споненциальной.
АНАЛИЗ КРИВОЙ
ПАДЕНИЯ ДОБЫЧИ
Э споненциальная ривая
падения добычи. Э споненциальная ривая использ ется
наиболее часто бла одаря своей простоте. Уравнение э споненциальной ривой вы лядит
след ющим образом:
q = qo exp(-Dt)
№ 8 • ав ст 2006
(1)
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Q = (qо – q)/D
(2)
Гиперболичес ая ривая
падения добычи. Гиперболичес ая ривая имеет место то да, о да темп падения ривой
не является постоянной величиной. По сравнению с э споненциальной ривой два равнения
иперболичес ой ривой дают
больший сро э спл атации
с важин:
q = qo(1 + nDot)(-1/n);
(3)
Q = (qon/D0(1 – n))
(qo1-n – q1-n).
(4)
Ка видно из равнения (3),
дебит q связан с начальным дебитом qo, временем t и темпом
падения D (снижение добычи).
Уравнение (3) использ ется
лавным образом для про ноза
б д щих дебитов. Та им образом, необходимо пол чить параметры равнения дебита п тем под он и е о фа тичес ой
ривой добычи с важины. С помощью это о равнения рассчитывается оставшийся сро э спл атации с важины до онца
разработ и. Кроме то о, инте рирование равнения (3) по
времени позволяет определить
на опленн ю добыч , приведенн ю в равнении (4). Из равнения (4) можно определить запасы пласта.
ПРЕДЛАГАЕМЫЙ
МЕТОД
Гиперболичес ая ривая часто дает нереально высо ю
оцен запасов и сро разработ и, потом что ривая с течением времени выравнивается, стремясь 0. Чтобы справиться с этой проблемой, было
предложено решение, оторое
о раничивает минимальное
значение темпа падения. СтаНЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Темп добычи, брл/с т
Приведенное равнение содержит две онстанты, начальный дебит qo и темп падения
ривой D, оторый постоянен в
течение все о времени. Отсюда след ет, что на опленная добыча:
Участо иперболичес ой
ривой
Участо э споненциальной
ривой
Начало э споненциальной
ривой
Время
Рис. 1. Типичный рафи зависимости темпа добычи нефти от времени
тья предла ает простой способ
определения данных добычи с
помощью ривых падения добычи. Взяв производн ю по
времени равнения (3), пол чаем:
Уравнение (5) может быть
преобразовано в:
дения в зависимости от времени и является онстантой С.
Константа должна стремиться
н лю в точ е, в оторой темп
падения э споненциальной
ривой постоянен в течение
все о времени и должен соответствовать точ е перехода от
иперболичес ой ривой э споненциальной. Если переход
происходит в момент времени
to, то из равнения (11) след ет:
-q/∂q/∂t = 1/Do +nt.
(6)
to = (((-nDo2)/C)0,5 – 1)/nDo. (12)
Ка след ет из определения
иперболичес ой ривой падения, значение темпа падения D
за время t может быть определено из след ющих равнений:
Зная значение времени to, мы
можем определить соответств ющий темп падения э споненциальной ривой D, оторый б дет постоянен в течение след юще о периода времени до достижения э ономичес о о предела, определенно о в равнении (9) а to:
∂q/∂t = ∂ (qo(1 + nDot)-1/n)/∂t =
= q(-Do/(1 + nDot)).
(5)
D = 1/-q/∂q/∂t =
=1/(1/Do + nt);
(7)
1/D = 1/Do + nt =
= (1 + ntDo)/Do;
(8)
D = Do/(1 + nDot).
(9)
Дифференцир я это равнение для определения времени
to (рис. 1), при отором надо перейти от иперболичес ой ривой э споненциальной, пол чаем:
∂D/∂ t = ∂ (Do/(1 + nDot))/∂t (10)
∂D/∂t = -nDo2/(1 + nDot)2. (11)
∂D/∂t представляет собой
с орость изменения темпа па-
№ 8 • ав ст 2006
D = Do/(1 +nDoto).
(13)
А начальный дебит для э споненциальной ривой может
быть пол чен заменой to в равнении (3):
q = qo(1 + nDoto)(-1/n).
(14)
Дебит на э споненциальном
отрез е ривой может быть пол чен рас рытием равнения (1):
q = qo(1 +nDoto)(-1/n) х
х exp(-Do(t – to)/(1 + nDoto)).
(15)
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Та им образом, объединенное равнение иперболичес ой
и э споненциальной ривой падения добычи вы лядит след ющим образом:
Месяцы (to)
Гиперболичес ой отрезо
ривой
q = qo(1 + nDot)(-1/n),
(16)
при 0 ≤ t ≤ to
Э споненциальный отрезо
ривой
q = qo(1 +nDoto)(-1/n) х
х exp(-Do(t – to)/(1 + nDoto)),
(17)
при t ≥ to
Константа С
Темп падения, 1/мес
Рис. 2. Зависимость онстанты С от времени to
Время, мес
Рис. 3. Зависимость темпа падения иперболичес ой ривой от времени
Добыча, брл/мес
Гиперболичес ий часто
Э споненциальный часто
Время, мес
Рис. 4. Зависимость добычи нефти от времени на иперболичес ом и э споненциальном част ах
46
ПРИМЕР
ПРОГНОЗА
ДОБЫЧИ
Для иллюстрации ново о метода использованы промысловые данные. Пример, в отором
qo = 850 брл/мес, n = 1,7 и Do =
0,006873 /мес для иперболичес о о отрез а ривой, сл жит
иллюстрацией про ноза добычи и определения запасов с помощью равнений (3) и (15).
Ниже приведена методи а, использ емая для выполнения
про ноза добычи.
1. Определяем зависимость
дебита от времени, «под оняя»
историю добычи с помощью
равнения (3).
2. Определяем время to, в оторое необходимо перейти от
иперболичес ой ривой э споненциальной. На рис. 2 приведена зависимость онстанты
С от to для рассматриваемо о
примера, от да можно выбрать
приемлемое значение С. В нашем сл чае to о азывается равным 28,7 месяцев, что след ет
из равнения (12), де С равно
-0,000045.
3. Из равнения (9) определяем темп падения иперболичес ой ривой на различные
моменты времени, подставляя
Do = 0,006873 и n = 1,7.
4. Строим рафи зависимости темпа падения иперболичесой ривой от времени (рис. 3).
5. Определяем начальный дебит для э споненциальной ривой равным 717 брл/мес, под№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
ставляя в равнение (14), де qo
= 850 брл/мес, n = 1,7, t =
28,7 мес и Do = 0,006873 /мес.
6. Определяем темп падения
э споненциальной ривой равным 0,005145 /мес, подставляя
в равнение (13), де n = 1,7, to
= 28,7 мес и D = 0,006873 /мес.
7. Ос ществляем про ноз добычи для э споненциальной ривой на любой момент времени t,
больший to, использ я равнение
(17) и qo = 850 брл/мес, n = 1,7, to
= 28,7 мес и Do = 0,006873 /мес.
8. Строим рафи зависимости добычи нефти от времени
а для иперболичес о о, та
и э споненциально о част а
(рис. 4).
9. Использ я равнение (4),
определяем запасы, извле аемые на иперболичес ом част е, в размере 22373 брл за
первые 28,7 месяца до то о, а
зависимость переходит в э споненциальн ю, подставляя qo =
850 брл/мес, n = 1,7, t o =
28,7 мес и Do = 0,006873 /мес.
10. С помощью ввода э ономичес о о ежемесячно о
дебита методи а определяет
число месяцев до э ономичеси вы одно о сро а разработи и общие э ономичес ие запасы.
11. Если э ономичес ий дебит qe = 100 брл/мес, то с помощью равнения (2) определяем
запасы, извле аемые на э споненциальном отрез е, в размере 119900 брл от начала э споненциальной ривой до э ономичес и вы одно о дебита, подставляя qo = 717 брл/мес, qe =
100 брл/мес и D = 0,005145 /мес.
12. Определяем общие запасы, извле аемые на иперболичес ом и э споненциальном
част ах, в размере 142273 брл.
13. Если бы мы использовали толь о иперболичес ю
рив ю для «под он и» зависимости дебита от времени,
общие запасы составили бы
613595 брл за период времени
3168,5 месяца (264 ода!) от
момента начально о дебита до
достижения э ономичес о о
предела добычи 100 брл/мес
(рис. 5).
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Добыча, брл/мес
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Гиперболичес ая ривая
Время, мес
Рис. 5. Зависимость добычи нефти от времени, построенная при помощи
иперболичес о о моделирования
Таблица 1. Сравнение рез льтатов по метод Лон а и Девиса и с использованием новой
методи и
По азатели
Начальныйдебитдляэ споненциально оотрез а ривой
падения,брл/мес
Темппаденияэ споненциальной ривой,1/мес
Времяto,начинаяс оторо онеобходимоперейти
от иперболичес ой ривой э споненциальной,мес
Запасы,извле аемыена иперболичес омотрез е ривой,
брл.
Запасы,извле аемыенаэ споненциальномотрез е ривой,
брл.
Общиезапасы,извле аемыена иперболичес оми
э споненциальномотрез ах ривой,брл.
Пол ченные рез льтаты
сравнили с рез льтатами расчета по метод Лон а и Девиса
(см. табл.). Из таблицы ясно
видно, что предла аемая методи а дает похожие рез льтаты.
ВЫВОДЫ
Была разработана новая методи а под отов и про ноза динами и добычи пластов. Для
то о, чтобы избежать пол чения
нереально больших сро ов разработ и и завышенных запасов
методи а использ ет э споненциальн ю рив ю для э страполяции иперболичес ой ривой.
Кроме то о, применяется детерминистичес ий подход для
определения времени, начиная
с оторо о необходимо использовать э споненциальн ю рив ю для э страполяции иперболичес ой ривой. Методи а
предла ает простой способ определения точ и, в оторой
предпола ается перейти на э -
№ 8 • ав ст 2006
МетодЛон аиДевиса
Новаяметоди а

718
0,005157

28,5

21768

120242

142010

717
0,005145

28,7

22373

119900

142273
споненциальн ю рив ю. Можно ле о подсчитать запасы отдельно для иперболичес о о и
э споненциально о отрез ов
ривой и сложив их, найти общие остаточные запасы.
Предла аемая методи а достаточно проста по сравнению
с теми, что описаны в литерат ре и дают анало ичные рез льтаты, значительно э ономит
время и силия. Др ими словами, эта методи а очень добна и ле а в применении, особенно для решения р тинных
задач.
Перевел С. Соро ин
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИЗМЕНЕНИЯ В США
СОВРЕМЕНОГО РЫНКА
ПРИРОДНОГО ГАЗА В СООТВЕТСТВИИ
СО СПРОСОМ НА СПГ
С. Мохатаб, EMERTEC Research and Development Ltd; В. По и М. Э ономидис, ниверситет, . Хьюстон
Анализ спроса на природный аз по азывает значительное величение потребления СПГ в США.
Толь о что начавшееся развитие инфрастр т ры СПГ создает определенные проблемы, поэтом полити ам след ет с особой тщательностью онтролировать процесс традиционной добычи
природно о аза
В соответствии с про нозом в
2006 . спрос на природный аз не
изменится по сравнению с 2005 .,
а в 2007 . планир ется повышение
спроса на 2,3 %. Спрос в жидом се торе в 2006 . немно о снизится,
затем в 2007 . повысится на 3,3 %.
Потребление природно о аза эле тростанциями с целью выработ и
эле троэнер ии в 2006 . снизится
на 2,1 % бла одаря теплой по оде,
становившейся в январе, затем в
2007 . повысится на 2,2 %.
Кроме то о, про нозир ется значительное величение добычи природно о аза в 2006 (3,1 %) и 2007
(2,2 %) . В 2005 . добыча с хо о
природно о аза снизилась на 2,7 %,
в основном из-за разр шения рааном добывающих и транспортир ющих инфрастр т р в Ме си ансом заливе. В 2006 . планир ется
величить добыч с хо о природноо аза на 3,3 % и в 2007 . – на 1,7
% (Информация EIA, Short-Term
Energy Outlook, 2006).
ОБЗОР
Транспортиров а добыто о природно о аза является с щественным аспе том, пос оль зачаст ю
месторождения значительно далены от рын ов сбыта. Транспортирова природно о аза представляет
собой более сложн ю проблем , чем
транспортиров а нефти. Природный
аз в основном транспортир ется по
тр бопроводам. Достаточно развитая сеть азопроводов построена в
странах бывше о СССР, Европе и
Северной Амери е.
Несмотря на то, что в « азовых»
штатах добываются о ромные объемы природно о аза, в с т и по напорным азопроводам можно транспортировать толь о незначительн ю
48
е о часть (примерно одн пят ю
объема транспортиров и нефти),
даже если величить с орость транспортиров и. При сжижении аз становится намно о более « омпа тным»
(в 600 раз). Если сравнивать, на большие расстояния морс им п тем сжиженный аз транспортировать э ономичнее. Отрасль сжижения природно о аза (СПГ) постепенно методично развивается, пос оль транспортиров а СПГ намно о э ономичнее.
Эти изменения динами и рын а природно о аза принес т в дальнейшем
значительные вы оды.
В последние оды СПГ привлечено значительно больше внимания.
В основном это объясняется снижением добычи природно о аза в США.
Это та же было подтверждено бывшим председателем Федеральных
запасов А. Гринспэном, оторый оворил, что снижение добычи природно о аза в США придется восполнять за счет импортно о СПГ. За последние нес оль о лет объемы импорта СПГ в США величились на 500 %.
Верно та же и то, что пяти ратное
величение добычи лишь незначительно повлияет на дисбаланс североамери анс о о рын а аза.
В США построено самое большое
число мощностей СПГ, в лючая 113
хранилищ (из 200 с ществ ющих в
мире). Самое большое число хранилищ СПГ (40) с онцентрировано в
Новой Ан лии. То да почем в США
построено четыре, а не соро терминалов для импортно о СПГ?
Чтобы транспортировать СПГ на
большие расстояния через о еан,
необходимо развивать межд народные тор овые отношения. СПГ, а
предмет тор овли, представляет
собой полностью развит ю финансов ю стр т р , оторая б дет до-
бавлена в общ ю стр т р , обеспечив товарооборот межд различными ре иональными рын ами. Ни полити и, ни природоохранные о раничения не смо т воспрепятствовать развитию тор овли СПГ с целью довлетворить раст щий спрос
на аз.
Сочетание надежности поставо ,
повышения цен на природный аз,
снижения стоимости сжижения, величения объемов импорта (с величением спроса в развитых и развивающихся странах), а та же желание
операторов продавать добытый аз
б дет способствовать расширению
тор овли СПГ в б д щем. Потребление СПГ на се одняшний день составляет 6 % мирово о потребления
природно о аза и толь о 1 % потребления природно о аза в США.
Потребление природно о аза в
США составляет все о 26 % мирово о потребления.
СПРОС И ПОСТАВКИ В США
На рын е аза США насчитывается большое число по пателей и
продавцов, а среди добывающих,
та и среди независимых омпаний.
В течение мно их лет цены на природный аз держивались на достаточно низ ом ровне. Кроме то о, с ществовали определенные разноласия межд различными рын ами
(добывающе о штата и страны), в
отношении цен, оторые ино да в
добывающем штате станавливались выше, чем на рын ах страны.
В течение 1960-х и 1970-х одов
спрос на природный аз незначительно возрастал, в то время а
постав и не мо ли довлетворить
раст щий спрос. В середине 1970-х
в США начали беспо оиться относительно со ращения добычи природ№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ранее
Таблица. До азанные запасы природно о
аза по 20 странам
Про ноз
Страна
8 трлн
ф т3 или
22 млрд
ф т3/с т
Добыча в США
Потребление
Рис. 1. Отношение добычи и потребления природно о аза, трлн ф т3
но о аза. Не оторые омпании запланировали строительство терминалов СПГ, чтобы омпенсировать недостач аза на рын ах США. В то
же время цены на природный аз не
повышались, пос оль добывающие омпании а тивно вели разведи разработ
азовых месторождений с целью пополнить рын и.
Спрос в США на природный аз
начал расти быстрыми темпами в
1980-х одах, отчасти из желания заменить наиболее потребляемый энерорес рс – нефть – в связи с возможностью истощения ее запасов. В настоящее время спрос на природный
аз величивается из-за е о явно о
преим щества с точ и зрения безопасности о р жающей среды по сравнению с др ими видами ис опаемых
топлив, а та же высо ой термальной
эффе тивности для производства
эле троэнер ии. Пол чить разрешение на строительство ТЭС, работающей на природном азе, значительно
ле че, роме то о, построить ее значительно проще. Построенные в последние оды в США эле тростанции
вырабатывают 100 тыс. МВт эле троэнер ии, 90 % этих станций работают
на природном азе.
В соответствии с данными Энеретичес о о информационно о а ентства (Energy Information Agency –
EIA) добыча природно о аза в США
величится с 19,1 трлн ф т3 (2000 .)
до 28,5 трлн ф т3 (2020 .). Но, проанализировав рез льтаты исследования добычи за последние четыре
ода, можно с азать, что про ноз EIA
вызывает мно о вопросов. Использ емый в США природный аз, добыт на месторождениях Амери и, в
основном достаточно старых, объемы добычи на оторых же начинают быстро со ращаться. Постоянно
от рываются новые месторождения
природно о аза, но с четом современных техноло ий повышения от-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
дачи прод та эти месторождения
быстро истощаются.
В соответствии с про нозом
Cheniere Energy, Inc. с ммарный
спрос в США на природный аз повысится с 22,8 трлн ф т 3 в 2000 .
до 33,8 трлн ф т3 в 2020 . (рис. 1).
Та ое разнообразие про нозов, подотовленных различными омпаниями и а ентствами, приведет том ,
что 2020 . в США мо т стол н ться с расхождением в цифрах до
5 трлн ф т3 (по данным EIA) и более.
Очевидно, что придется величить
объемы импорта природно о аза,
чтобы омпенсировать рост спроса
и снижение добычи в б д щем.
Объемы импорта аза по азопровод из Канады в настоящее время по рывают 15 % потребляемо о
в США аза. Но Канада не может величить объемы э спорта из-за роста спроса на природный аз в самой
Канаде и старения западно- анадсо о бассейна. Современные исследования по азали, что в связи с соращением объемов добычи, снижением прод тивности с важин и высо им оэффициентом снижения добычи необходимо повысить а тивность б рения.
Кроме то о, необходимо построить азопровод для транспортирования природно о аза с Северно о
с лона Аляс и, разрабатывать запасы природно о аза в С алистых орах, морс ие месторождения Тихоо, Атлантичес о о о еанов и восточной части внешне о онтинентальноо шельфа Ме си анс о о залива.
До тех пор, по а цены на природный аз не стан т достаточно высоими, транспортиров а природно о
аза с Аляс и не б дет э ономичеси вы одной. Одна о даже после
пост пления на рын и природно о
аза с Аляс и, тенденция снижения
поставо не изменится, пос оль
дост п запасам аза в восточной
№ 8 • ав ст 2006
Запасы,трлнф т3
Россия
Иран
Катар
Са довс аяАравия
ОАЭ
США
Ни ерия
Алжир
Венес эла
Ира 
Индонезия
Малайзия
Норве ия
Т р менистан
Узбе истан
Казахстан
Нидерланды
Канада
Е ипет
У раина
1680000
971520
910520
241840
214400
192513
184660
160505
151395
111950
97786
75000
84260
71000
66200
65000
62000
56577
58500
39600
Источни : EIA, 18 января, 2006 .
части Ме си анс о о залива и в С алистых орах о раничен или запрещен федеральной или местной администрацией. Одна о в соответствии с оцен ой мир б дет обеспечен природным азом еще в течение 60 лет. Наиболее р пными запасами природно о аза распола ают Россия, Иран и Катар (см. табл.).
В этих и др их странах, распола ающих достаточными запасами природно о аза, заре истрирован и
высо ий спрос на этот энер орес рс. СПГ является привле ательной
альтернативой с точ и зрения торовли природным азом.
На рис. 2 представлены перспе тивы спроса на СПГ в Северной Амери е. В течение ряда лет США доминировали на североамери ансом рын е природно о аза с точ и
зрения избыточных поставо и низих цен с незначительной долей СПГ.
Начавшееся в 2000 . со ращение
поставо сопровождалось повышением цен, пи оторых пришелся на
январь 2001 . и составил 10 долл.
за млн БТЕ. В период 2003–2005 .
цены на природный аз продолжали
расти, дости н в ма симально о
ровня в 17 долл. за млн БТЕ. Возобновление импорта СПГ вполне
возможно. Но со ласятся ли операторы рис н ть поставлять на рын и
США большие объемы СПГ при словии современно о олебания цен?
ТЕРМИНАЛЫ
Рост спроса в США на природный
аз стал причиной значительно о величения числа терминалов для хранения и ре азифи ации СПГ, оторые
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Млн т/ од
спрое тированы и в настоф т3) и проп с ная способящее время строятся. Выность (до 1,2 млрд ф т3/с т).
США
В 2001 . был та же
бор территории для строиП эрто-Ри о и
вновь введен в э спл атательства терминала СПГ
Домини анс ая Респ бли а
Все о в Северной Амери е
цию терминал, принадлетреб ет от онстр торов и
жащий омпании El-Paso,
разработчи ов понимания и
расположенный в Эльба Айрешения о ромно о числа
лэнд (Джорджия). Он та же
техничес их, оперативных и
был модернизирован. Знаэ ономичес их задач, а та чительно величилась вмеже проблем поставо , марстимость хранилищ СПГ (до
етин а, охраны природы
7 млрд ф т3) и проп с ная
надежности и др их.
способность (до 1 млрд
США распола ает чеф т3/с т).
тырьмя терминалами для
Самый р пный терминал
хранения и от р з и импорНиз ий Высо ий
Низ ий Высо ий
для импортно о СПГ нахотно о СПГ и одним термидится в Лэй Чарльз (Л изиналом для э спортно о
ана). Этот терминал та же
СПГ. Старейший и самый
модернизировался. Была
небольшой терминал США Рис. 2. Перспе тива роста проса на СПГ в Северной Амери е
величена вместимость храраспола ается в Эверетт
(Массач сетс). Этот терминал явля- ции проп с ная способность терми- нилищ СПГ (до 9,3 млрд ф т3) и проп с ная способность (до 1,3 млрд
ется собственностью омпании нала величится вдвое.
Distrigas, отделения бель ийс ой
Терминал СПГ в Ко в Пойнт (Ме- ф т3/с т). Одна о 2010 . планир омпании Tractabel. Вместимость риленд) после вын жденно о простоя ется величить проп с н ю способхранилищ терминала составляла с 1980 . недавно был вновь введен ность терминала до 2,2 млрд ф т3/с т.
3,5 млрд ф т3, проп с ная способ- в э спл атацию. Являющийся соб- Единственный в США терминал для
ность – 725 млн ф т3/с т СПГ. В на- ственностью и правляемый омпа- э спорта СПГ в Японию расположен
стоящее время терминал расширя- нией Dominion Resources, в настоя- в Кенаи, на Аляс е. С это о терминается, чтобы обсл живать оммерчес- щее время терминал та же модер- ла еже одно э спортир ется до
ю эле тростанцию, расположен- низир ется. Увеличивается вмести- 66 млрд ф т3 СПГ. Терминал в Кенаи
правляется совместно омпаниями
н ю поблизости. После модерниза- мость хранилищ СПГ (до 7,8 млрд
Marathon Oil и ConocoPhillips.
Одно из наиболее неправильных
Строящиеся
восприятий СПГ – е о использование
в ачестве источни а природно о
С ществ ющие и прое тир емые
аза. В то время а темпы импорта
в Северной Амери е терминалы СПГ
Одобренные FERC
СПГ быстро величиваются, е о
объемы остаются незначительными
по сравнению с потреблением природно о аза в США. Объемы импорта СПГ омпенсир ют все о 1 % потребляемо о в США природно о аза.
В США все о насчитывается 113
Одобренные MARAD/CJAST GUARD
действ ющих предприятий СПГ,
в лючая морс ие терминалы, храниОдобренные терминалы Канады
лища и системы правления процессом, представляющие отдельный
Одобренные терминалы Ме си и
се тор рын а, называемый средствами транспортиров и топлива
Прое тир емые FERC
(рис.3). В основном эти предприятия были построены в период 1965–
1975 . для хранения СПГ, использ емо о на близлежащих предприятиях энер оснабжения. Примерно 55
местных предприятий энер оснабжения являются владельцами и правляют станов ами по сжижению
Юрисди ция США
природно о аза.
Межд тем, 16 предприятий находятся под юрисди цией Федеральной
Прое тир емые MARAD/CJAST GUARD
омиссии по ре лированию в области энер ети и (Federal Energy
Regulatory Commission – FERC). ДвеСписо прое тов
надцать предприятий расположены на
матери е. На этих предприятиях природный аз сжижается и хранится
Рис. 3. С ществ ющие и прое тир емые в северной Амери е терминалы СПГ
толь о в летние месяцы для отправ и
потребителям в зимние месяцы. Ос-
50
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ранее
Про ноз
СПГ
Трлн ф т3
Канада
Ме си а
Год
Рис. 4. Импорт природно о аза в США
тальные предприятия относятся терминалам для хранения и от р з и импортно о СПГ (см. рис. 3). Все терминалы для хранения и от р з и импортно о СПГ были вновь введены в
э спл атацию в 2003 . после длительно о простоя (с 1981 .). После модернизации проп с ная способность
терминалов величилась почти вдвое
по сравнению с 1979 .
Построено еще соро терминалов, оторые мо т быть использованы в Северной Амери е. Шесть
терминалов же э спл атир ются на
Восточном побережье в П эрто-Ри о
и на Аляс е. Ме си а та же планир ет строительство не оторо о числа терминалов для пол чения природно о аза из тихоо еанс о о бассейна, с целью отправ и е о на восточное побережье США.
Затраты на строительство предприятий СПГ величились в связи с
развитием отрасли СПГ. Специалисты непрерывно работают над л чшением процессов сжижения, транспортиров и, хранения и ре азифи ации СПГ. Э ономичность средств
транспортиров и СПГ та же величивается, пос оль внедрены новые
техноло ии, в лючая р пнотоннажные тор овые транспортные с да для
транспортиров и СПГ.
К 2010 . б дет завершено строительство новых станово для реазифи ации, расположенных на побережье Ме си анс о о залива и на
Ба амс их о-вах. Новый терминал,
расположенный на пол острове
Баха, б дет введен в э спл атацию
в 2007 ., обсл живая северо-западные ре ионы Ме си и и южн ю часть
Калифорнии. Дополнительные предприятия б д т построены 2020 .
Хотя запланировано (после 2015 .)
строительство новых терминалов для
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
обсл живания восточно о побережья
США, побережье Ме си анс о о залива станет основным ре ионом
строительства терминалов для хранения и от р з и импортно о СПГ. Планир ется, что 2025 . с новых терминалов на побережье Ме си анс оо залива б дет от р жаться примерно 70 % СПГ США.
Доля с ммарно о потребления
природно о аза по отношению
импорт в 2015 . б дет составлять
15 % (4,3 трлн ф т3), а в 2025 . –
21 % (6,4 трлн ф т3). К 2015 . импорт СПГ значительно величится,
роме то о, транспортиров а из
Канады СПГ по азопровод в б д щем б дет доминировать (рис. 4).
В соответствии с про нозом добыча природно о аза в Канаде б дет
величиваться в среднем на 0,1 %
в од. Но объемы импорта б д т соращаться с 3,0 трлн ф т 3 в 2005 .
до 2,5 трлн ф т 3 в 2009 . Затем
2015 . импорт вновь величится до
3,0 трлн ф т3 перед о ончательным
снижением 2025 . до 2,5 трлн
ф т 3 . Хотя мно ие данные это о
про ноза можно подвер н ть сомнению, спрос на СПГ б дет расти.
Спрос на СПГ в США б дет расти, особенно в 2010 . ( оэффициент роста б дет выше, чем за весь
период 2002–2010 .). Это произойдет в период значительно о роста
спроса/поставо в рез льтате необычно высо их темпов местной добычи природно о аза.
Хотя в прошлом тор овля СПГ
ос ществлялась на основании р пных онтра тов, за люченных дв мя
сторонами, в настоящее время все
больше и больше сл чаев продажи
СПГ по фа т от р з и лиц , предложившем ма симальн ю цен . Это
достаточно серьезное и небла опри-
№ 8 • ав ст 2006
ятное изменение. Ко да СПГ продавался в соответствии с словиями
дол овременно о онтра та, поставщи поставлял аз в течение определенно о онтра том периода времени, ино да, нес оль их лет.
Ко да природный аз поставляется по фа т от р з и, цены на СПГ поднимаются до цен на др ие виды нефтяно о топлива. По с ти, тан ер может плыть с р зом СПГ в Северн ю
Амери , но по п ти он от лоняется и
заходит в Китай, потом что цены на
СПГ на азиатс ом рын е более привле ательные и за транспортир емый
СПГ в Китае можно пол чить больш ю
с мм , чем в США. Этот сценарий может стать тра ичес им для потребителей Северной Амери и, оторые б д т
в значительной степени зависеть от
СПГ. Чтобы избежать подобных сит аций э спортир ющие страны мо т
создать тор овые артели, подобные
ОПЕК, с целью поддержания определенно о ровня цен и стро о о соблюдения тор овой полити и.
Чтобы в б д щем Северной Амери е не пришлось зависеть от та оо артеля, может быть след ет под мать о разработ е нетрадиционных запасов аза, та их а метан из
ольных пластов (coalbed methane
– CBM) или песчани и.
ВЫВОДЫ
В то время а природный аз приносит сбалансированный доход, даже
при достаточно высо ом спросе в мире
и США, наст пает период е о э ономно о использования. Том с ществ ет
нес оль о очевидных причин, одна из
оторых – беспрецедентные цены на
этот вид энер орес рса.
Но с ществ ют др ие, достаточно серьезные проблемы. Во-первых,
объемы добычи в США природно о
аза со ращаются, несмотря на достаточное число б ровых станово
и проб ренных с важин. Во-вторых,
доп стим, что СПГ омпенсир ет
рост спроса на природный аз, но
на то, чтобы поставлять достаточные
объемы СПГ, потреб ется нес ольо лет. В то же время процесс снижения и стабилизации цен на СПГ
та же займет нес оль о лет.
В-третьих, наличие СПГ может
повлечь за собой нежелание операторов разрабатывать нетрадиционные запасы аза, та ие а CBM или
песчани и. В-четвертых, добыча
природно о аза на Аляс е значительно снизилась и может ни о да
не восстановиться, поэтом необходимо разрабатывать нетрадиционные рес рсы аза в заливе К а и
СВМ на ю е Аляс и.
Перевел Г. Кочет ов
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРНОГО
ГЕЛЯ НА МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ВОДЕ
ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ОХВАТА ПЛАСТА
ПРОЦЕССОМ ЗАВОДНЕНИЯ
Дж. Хессерт, Par Services
Одна из независимых омпаний Техаса использовала полимерный елевый раствор для повышения степени охвата пласта заводнением, быстро двоив объемы добычи нефти, после че о добыча стабилизировалась и стала медленно снижаться. По самой онсервативной оцен е, объем
пол ченных в рез льтате применения ново о метода дополнительных доходов превысил затраты
в пять раз
52
Обводненность прод ции, %
Увеличение добычи
нефти за период
13 мес составило
2065 брл, затраты на
химреа енты –
12425 долл
255
ч/млн
12 дней
381
ч/млн
11 дней
Базовая добыча
200 брл/мес
10 дней
Брл нефти в мес.
Песчани Стро н в о р е К
(Техас)
Давление на нетания, ф нт/дюйм2
(1 ф нт/дюйм2 = 6,9 Па)
Прое т заводнения четырех
с важин (шт. Техас) обеспечивает отбор нефти из песчаниа Сто н, зале ающе о на л бине примерно 340 м. Стволы
на нетательной и добывающей
(№ 1) с важин проб рены в
р сло основно о анала движения флюида (рис.1) через
песчани толщиной более 6 м,
а добывающие с важины № 2
и 3 - в раевых зонах анала,
захватывают лишь нес оль о
ф тов (1 ф т = 0,3048 м) песчани а. На долю раевых зон
приходится лишь незначительная часть общей добычи нефти
из пласта, причем анало ичная
сит ация сохранилась и после
реализации полимерно о заводнения.
В 2004 ., до начала реализации полимерно о заводнения, добыча нефти и содержание ее в добываемом пото е
стали постепенно снижаться.
В среднем в 2004 . добыча
нефти составляла 210 –
220 брл/мес. В начале реализации прое та полимерно о
заводнения в январе 2005 .
содержание нефти в добываемом пото е составляло 6 %.
Компания MWS Oil Co. выбрала метод воздействия полимерным елем, а тивированным минерализованной водой, та а та ой процесс ха-
Рис. 1. Схема част а – в рез льтате за ач и полимерно о раствора л чшилась
связь межд на нетательной с важиной и с важиной № 1, расположенной на 12 м
восточнее; с важины № 2 и 3, проб ренные на периферийные зоны пласта, о азались неохваченными процессом полимерно о воздействия
ра териз ется низ ими дополнительными затратами.
ПРОЦЕСС ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ПЛАСТ ПОЛИМЕРНОГО
РАСТВОРА,
АКТИВИРОВАННОГО
МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ
ВОДОЙ
Для повышения оэффициента охвата пласта процессом
заводнения использовался
полимерный елевый раствор,
а тивированный минерализованной водой. При этом в заачиваемой минерализованной воде и моле лах полимера образ ются а ломераты,
частично за поривающие высо опроницаемые зоны пласта, снижая их проницаемость,
и. тем самым, предотвращая
ранние прорывы воды с рез льтир ющим возрастанием
обводненности добываемой
прод ции. Та им образом,
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
заводнение распространяется
на зоны пласта, не охваченные
ранее воздействием. Процесс
хара териз ется более высоой эффе тивностью в пластах с пористостью 15 % и
выше и проницаемостью более 100 мД.
В растворах, основанных на
пресной воде, обычно использ ются полиа риламиды. При
затворении их в минерализованной воде эффе тивность
воздействия полимерных растворов снижается, та
а
размеры моле л полиа риламида с щественно меньшаются. Та , если в пресной
воде размеры моле лы полиа риламида составляют примерно 10 м м, то в минерализованной добываемой воде
их размеры снижаются до
1 м м.
В полимерных елевых системах, а тивированных минерализованной водой, полимер высо ой онцентрации
идратир ется (смешивается)
с пресной водой, что становится причиной роста размеров моле л до ма симальноо до то о, а раствор начинает онта тировать с пресной водой. До ввода высо оонцентрированно о полимерно о раствора в на нетаем ю минерализованн ю вод
раствор смешивается с реаентом на основе металла
(сшивающим реа ентом), образ ющим поперечные связи.
Этот реа ент сохраняет инертность до тех пор, по а не вст пает в реа цию с омпонентами, содержащимися в пластовых водах. Необходимо
лишь следить за тем, чтобы
этот реа ент вводился в онцентрированный полимерный
раствор в достаточном оличестве, чтобы обеспечить образование а ломератов из нес оль их моле л, помян тых
выше.
Если онцентрация сшивающе о реа ента б дет выше,
чем необходимо, это может
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
привести
за пориванию
поверхности пласта. Та а
моле лы полимера дости ают ма симально о размера
же в пресной воде, сшивающий реа ент предотвращает сад полимерных цепоче при онта те их с минерализованной водой. Ино да,
если состав минерализованной воды способств ет зап смеханизма образования
поперечных связей, еще до
онта та с полимером сшивающий омпонент может быть
добавлен в минерализованн ю вод .
Еще до начала за ач и полимерно о раствора должны
быть проведены лабораторные
исследования с целью определения предельно доп стимых
онцентраций полимера и
сшивателя. При этом расчеты
вед тся с четом та их свойств
орных пород, а проницаемость и пористость. Рез льтатом за ач и полимерно о раствора обычно является повышение давления на нетания,
поэтом при прое тировании
процесса необходимо выбирать соответств ющее обор дование и читывать распределение давления в пластовых
словиях.
Описываемый процесс заач и полимерно о раствора
по азал свою высо ю эффе тивность при использовании
большинства из известных полимеров. Тем не менее, ре оменд ется использовать полиа риламиды с моле лярной
массой 5 – 15 млн и анионовой хара теристи ой 5 – 30 %.
В описываемом прое те оператор под отовил полимерный
онцентрат в пластмассовой
смесительной ем ости на 500
алл, заполненной пресной водой с добавлением полимера
на приеме шестеренчато о насоса диаметром 51,8 мм. Полимер вводился до тех пор,
по а е о онцентрация не дости ла 5 ф нт/брл (1 ф нт =
0,453 ).
№ 8 • ав ст 2006
Вместимость смесительной
ем ости и подача насоса должны подбираться та им образом, чтобы смешение производилось не чаще одно о раза
в с т и. Использ емая пресная
вода не должна содержать
твердые частицы или ба терии. В сл чае применения
сшивателя поперечных связей
полимерных цепоче реа ент –
сшиватель должен вводиться в
онцентрированный полимерный раствор толь о при словии полно о растворения в нем
все о полимера. Перед тем а
пост пить на прием шестеренчато о на нетательно о насоса небольшой мощности с переменной частотой вращения
вала, пол ченная смесь за ачивается в ем ость вместимостью 50 алл (1 алл = 3,78 л).
В большинстве сл чаев треб емая онцентрация полимера
в за ачиваемой воде олеблется в пределах от 100 до
1000 частей на миллион.
Процесс за ач и воды с полимером в с важины с высоой приемистостью может
быть непрерывным, в малопроницаемые пласты – периодичес им. При этом давление на нетания должно нарастать постепенно, рез ие величения давления являются
призна ом слиш ом высо ой
онцентрации полимера или
реа ента – сшивателя в за ачиваемом растворе. Процесс
может ле о ре лироваться
за счет изменения онцентрации этих реа ентов; он хара териз ется простотой и возможностью реализации с помощью стандартно о обор дования при минимальном
привлечении специалистов со
стороны.
ПРОМЫСЛОВОЕ
ПРИМЕНЕНИЕ
В он ретном сл чае применяли онцентрированный раствор полимера с пресной водой, добываемой из с важины,
проб ренной непосредственно
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
на месторождении, до
дельно о ровня добыдостижения онцентрачи подтверждает, что
Песчани Стро н
в о р е К (Техас)
ции 5 ф нт/брл. Первопри реализации данноначально ставилась зао процесса имеются
На нетательная
дача довести онцентзначительные резервы
с важина
400
20 ф т
рацию полимера в зав обеспечении прирофт
фт
ачиваемой воде до
ста добычи нефти.
400 частей на миллион
ДОБЫЧА НЕФТИ
(ч/млн), одна о фа тиС важины № 2 и 3 проб рены
на периферийные зоны пласИ ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
чес ая онцентрация в
та. Добыча (до обработ и) неф
т
РЕЗУЛЬТАТЫ
первые нес оль о мефти на этих с важинах составляла 1 брл/мес и воды – 10 –
Общие затраты на
сяцев реализации про20 брл/мес. Эти с важины не
соответствовали словиям обреализацию
прое та
е та составляла в
работ и, поэтом обработ а
ос ществлялась толь о на
составили
немно
им
среднем 381 ч/млн
с важине № 1
более 16 тыс. долл, из
(рис.2). Начиная с сеоторых примерно
редины июня 2005 .,
фт
75 % приходится на
целевая онцентрация
стоимость полимера и
полимера в воде была
Рис. 2. Расположение добывающей и на нетальной с важин на част е. Добыча нефти нарастала в течение нереа ента – сшивателя.
снижена до 250 ч/млн
с оль их недель и через четыре месяца двоилась по сравПри оцен е общих зат(фа тичес ая онцентнению с добычей до ее воздействия, после че о началось
рат не читывалось рарация
составляла
постепенное снижение добычи. Давление на нетания постепенно величивалось в течение 8 мес до прое тно о
бочее время, дополни255 ч/млн). Значения
ровня и затем оставалось на дости н том ровне
тельно затраченное
принятой онцентраоператором, но оно
ции и рафи изменебыло минимальным и составния ее значений были основаОбщие
Колич. Стоимость,
Прод т
расходы,
ляло лишь 5 – 7 часов в недены на рез льтатах лабораторф нт долл/ф нт
долл
лю на смешивание полимера
ных исследований и на опленПолимер
4650
2,5
11625
и наблюдение за процессом.
ном опыте.
200
4
800
Реа ент–
Если принять цен нефти,
Выбор онцентрации и
сшиватель
равной 40 долл/брл и читыобъема первоначальной отоПромысловое



вать, что
омпания PAR
роч и с растворенным сшиваобор дование
-
-
4000
Services достаточно онсервающим омпонентом (50 –
(насосы,
(оцен а)
тивно подходит
выбор
100 ч/млн в течение 10 дней)
резерв ары
объе
тов
для
за
ач
и
полита же основывался на рез льидр.)
мерных
растворов,
можно
сдетатах лабораторных исследоВсе орасходы
-
-
16425
лать
вывод,
что
в
данном
сл ваний. На первом этапе за ачнареализацию
чае
отношение
пол
ченно
о
и основное внимание деляза ач и
валово о дохода расходам
лось определению реа ции на
давление на нетания, с четом началось постепенное сниже- б дет равно примерно 5, что
оторой был определен ра- ние добычи. Одна о след ет подтверждает фа т быстрой
фи за аче послед ющих ото- отметить, что не все да реа - о паемости подобных прое роче (одиннадцать дней в мае ция на за ач
происходит тов и их э ономичес ю прии двенадцать дней в сентябре столь быстрыми темпами. вле ательность.
2005 .). В описываемом сл - Если в процесс вовлечено
чае последняя порция реа ен- больше с важин, чем в описыта – сшивателя обеспечила до- ваемом прое те, реа ция мостижение заданно о давления жет быть более медленной.
на нетания при прое тном Дополнительная добыча в
объеме за ач и полимера, феврале 2006 . оценивалась
после че о за ач а была при- в 2065 брл при онсервативостановлена.
ной оцен е базовой добычи в
Рост добычи нефти в ре- 200 брл/мес. При с ществ юз льтате за ач и полимерно о щих на се одняшний день цераствора продолжался не- нах на нефть и объемах обрас оль о недель, а через четы- батываемой жид ости э оноре месяца добыча нефти дос- мичес ий пределе рентабельти ла ма сим ма – двоилась ной добычи составляет 60 –
Перевел Б. Пл жни ов
до 450 брл/мес лишь затем 70 брл/мес. Та ая оцен а пре54
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
НОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
ДИСТАНЦИОННО
УПРАВЛЯЕМЫЕ
ПЕРФОРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Специалисты
отделения
Production Optimization омпании
Halliburton разработали систем быстро свинчиваемо о соединения
для дистанционно о правления
развертываемых морс их станово
с помощью олонн НКТ перфорационных систем. С этими соединителями перфорационные сбор и можно подхватывать с помощью с ществ ющих на автоматизированных
б ровых станов ах систем манип лирования б рильными тр бами
и правильно свинчивать их с использованием соответств ющих автоматичес их механизмов без прямо о вмешательства челове а. Тем
самым повышается безопасность
персонала и страняется необходимость сбор и омпонентов на пол
б ровой. Система быстро свинчиваемо о соединения стала первой
в своем роде, оторая отвечает требованиям Ре оменд емых правил
норвежс о о Нефтяно о дире тората и норвежс ой Ассоциации нефтяных омпаний (раздел 55, асающийся техничес их словий и ре ламентир юще о деятельность раздела 80, асающе ося дистанционно о обращения с тр бами). Система состоит из соединителей на
обоих онцах аждой се ции перфорационной системы; они независимо изолир ют заряды аждой
сбор и перфорационной системы.
Соединители имеют обычн ю самоцентрир ющ юся резьб , совместим ю с резьбой б рильных тр б,
что обеспечивает возможность их
автоматичес о о или р чно о свинчивания (рис. 1).
Узел п лево о
перфоратора
Рис. 1
Выберете 1 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
Рис. 2
КАРОТАЖ
В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ
Компания INTEQ ввела новый вид сл по аротаж в процессе б рения (logging – while-drilling –
LWD): метод для определения пористости LithoTrak
LWD и а стичес ий метод SoundTrak LWD. В обоих
сл чаях проводятся точные измерения ре истрир емых параметров в реальном времени, они позволяют пол чать ритичес ие данные для повышения
безопасности работ на б ровой и оптимизации провод и ствола, а та же еофизичес ие данные, необходимые для детально о анализа после завершения
б рения с важины. LithoTrak LWD обеспечивает ши-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Узел воспламенительной
олов и
ро ий диапазон измерений для применения их рез льтатов в реальном
времени. Новое по оление изображений для определения азим тально о ла плотностным методом,
вместе с параметром Pe для азим та, обеспечивает возможность
более всесторонней оцен и пласта;
том же, видео-информация позволяет в реальном времени ос ществлять ориентирование долота в
пласте и принимать решения. При
помощи азим тально о аверномера оценивается стойчивость ствола с важины и принимаются решения относительно за анчивания
с важины.
SoundTrak LWD измеряет в широ ом диапазоне точные значения
интервально о времени пробе а
волны сжатия в реальном времени. Эта дифференцир ющая способность стала возможной бла одаря л чшенной схеме измерения
и дв хчастотном режим работы.
Она позволила измерять вариации
интервально о времени пробе а
волны в пласте в пределах более
протяженных разб ренных интервалов. Рабочая о ибающая для
вадр польных измерений расширяется бла одаря дв хчастотном
режим работы.
Выберете 3 на сайте
www.WorldOil.com/RS.html
АККУМУЛЯТОР С ЭЛАСТИЧНОЙ
РАЗДЕЛИТЕЛЬНОЙ
ДИАФРАГМОЙ
ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ
В МОРСКИХ УСЛОВИЯХ
HYDAC Corp. предла ает особый
а м лятор с эластичной разделительной диафра мой, специально
спрое тированный для применения
в морс их словиях. Главными е о
особенностями являются орп с с
эпо сидным по рытием, соединительный переходни из нержавеющей стали с отверстием и азовый
вентиль. Для арантированной безопасности и надежности дополнительно поставляются зел разрывно о дис а и олпа с плав им предохранителем. А м лятор может быть из отовлен в соответствии со
стандартом любой страны, и для не о может быть
пол чен сертифи ат соответствия TUV, Ре истра
Ллойда, ABS, DNV, ASME и PED. По вместимости
а м ляторы варьир ют от 0,25 до 15 алл (1 алл =
3,78 х 10-3 м3) при давлении от 3000 до 10 000
ф нт/дюйм2 (1 ф нт/дюйм2 = 6,89 х 103 Па), рис. 2.
Выберете 4 на сайте www.WorldOil.com/RS.html
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
БЕСПЛАМЕННОЕ ИСПАРЕНИЕ
Зам н тый процесс испарения Pyros, разработанный омпанией Total Separation Solutions, обеспечивает производство более 2000 ф нтов (1 ф нт
= 0,453 ) пара в час. Бла одаря использованию
ядерно о реа тора Shockwave (Shockwave Power
Reactor – SPR) и дизельно о дви ателя мощностью
650 л.с. (1 л.с. = 7,35 х 10 2 Вт) с непрерывным режимом работы в ачестве привода, станов а Pyros
испаряет вод , превращая ее в пар, не треб я внешней поддерж и, например, эле троэнер ии, возд ха, природно о аза или воды. Система потребляет
энер ию правляемой авитации для передачи механичес ой энер ии непосредственно флюид , оторый енерир ет теплот без использования пламени и без на рева поверхностей, на оторых мот образовываться минеральные отложения. В рез льтате обеспечивается эффе тивная выработ а
теплоты, роме то о, имеется возможность пол чать пар из соленой воды и поддерживать непрерывн ю выработ пара. В приложении для повышения плотности соленой воды станов а Pyros
имеет площадь основания 30 ф т х 8 ф т (1 ф т =
0,3048 м) и масс 26 000 ф нт. Установ а располаает запасом топлива 430 алл и при полной нар з е потребляет е о в объеме 33 алл/ч. Реа тор
и тр бная обвяз а в зонах онта та с водой выполнены из нержавеющей стали. Компания Total
Separation Solutions пол чила э с люзивн ю лицензию на применение техноло ии на основе энер етичес о о ядерно о реа тора в нефтяной и азовой
отраслях. Лицензия предоставлена омпанией
Hydro Dynamics.
Выберете 5 на сайте www.WorldOil.com/RS.html
ОЦЕНКА ИЗОЛЯЦИИ ЗОН
Новая сл а Isolation Scanner, предоставляемая омпанией Schlumberger, обеспечивает оценсостояния цементно о амня при использовании традиционных цементных растворов высо ой
плотности, а та же обле ченных и вспененных цементных растворов само о последне о по оления.
П тем измерения (радиально и более л бо о) в
направлении пласта стройство Isolation Scanner
подтверждает изоляцию зон, азывает на с ществование любых аналов в цементном амне и
способств ет веренном цементированию под
давлением или принятию решения о проведении
исправительно о цементирования. Кроме то о, в
связи с большой л биной исследования стройство обеспечивает подробн ю информацию о центрировании обсадной олонны в от рытом или
обсаженном стволе, то да а измерения вн тренне о диаметра и толщины обсадных тр б позволяют обнар жить любой оррозионный износ или
износ в процессе б рения. В этих исследованиях
объединены традиционное эхозондирование и новый льтразв овой метод, оторый енерир ет в
обсадной олонне волны из иба; измерения проводятся с использованием одно о передатчи а и
дв х приемни ов. Анализ волн из иба, ре истрир емых дв мя приемни ами, позволяет охара теризовать сред межд обсадной олонной и стенами с важины через с орость а стичес ой вол56
ны в материале, заполняющем ольцевое пространство межд обсадными тр бами и пластом
или межд обсадными тр бами.
Выберете 6 на сайте www.WorldOil.com/RS.html
МАГНИТНЫЙ УРОВНЕМЕР
Компания Emerson Process Management объявила о разработ е ново о типа ма нитных ровнемеров Mobrey. Эти ровнемеры, в основе оторых
лежит применение поплав ов из ма нитно о материала, позволяют надежно измерять любые жидости, в лючая а рессивные или то сичные, без
необходимости использования внешне о источниа энер опитания. Инженеры по обор дованию мот продолжать онтролировать опасные материалы во время планир емых или неожиданных отлючений питания. Новые ровнемеры обеспечивают резервирование онтроля основно о или промеж точно о ровня жид ости при пониженных затратах. Они при одны для различных отраслей промышленности, в том числе на море и в нефтехимии. Уровнемеры мо т ф н ционировать при температ рах от -160 до +400 °C и при расчетных давлениях от 150 до 2500 ф нт/дюйм 2 (со ласно Амери анс ом национальном инстит т стандартов).
Камера полностью ерметична, та что единственной подвижной частью инстр мента, находяще ося в онта те с жид остью, является поплаво из
нержавеющей стали или титаново о материала.
Бла одаря этом треб ется минимальное техничес ое обсл живание и повышается сро сл жбы
изделия. На э ране дисплея воспроизводится четое изображение без применения внешне о источни а питания.
Выберете 7 на сайте www.WorldOil.com/RS.html
СИСТЕМА СБОРА РАЗЛИТОЙ НЕФТИ
Компания Vikoma International Ltd. внедрила мноо омпонентн ю систем сбора разлитой нефти,
представляющ ю нов ю онцепцию очист и. Автономная система обеспечивает полн ю очист от
разлитой нефти. Система ле о транспортир ется,
при одна для широ о о диапазона вяз ости нефтей и позволяет быстро реа ировать на разливы в
отдаленных или тр днодост пных местах. Система,
поставляемая в алюминиевом транспортном онтейнере вместимостью 4 м3, содержит мини-нефтесборщи (дис овый сборщи нефти), щеточный
сборщи , стройство сбора нефти с поверхности,
миниатюрное водосливное стройство для сбора
небольших оличеств разлитой нефти в тр днодост пных местах, ранцевый бло питания, плав чий
объемный насос, р ава и вспомо ательные средства для развертывания и ф н ционирования в отдаленных местах. Система при одна для ли видации небольших разливов, обычно до 10 т нефти.
Каждый омпонент может переносить один рабочий, а сам онтейнер можно ле о транспортировать автотранспортом и по возд х .
Выберете 8 на сайте www.WorldOil.com/RS.html
Перевел В. Иванов
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
УСПЕШНАЯ ДОБЫЧА
ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ
В ГЛУБОКИХ ВОДАХ БРАЗИЛИИ
М. Розен рен и А. Свендсен, Frontier Drilling do Brasil
Правильное из чение и ос ществление б рения принесет изобилие сырой нефти с месторождения Дж барте на рыно
Компании Petrobras и Frontier до онца из ченные свойства тя- была проб рена 1075,9-метроDrilling do Brasil с 2002 . ос ще- желой нефти и хара теристи и вая оризонтальная с важина
ствляют добыч тяжелой нефти нефтеносных пластов создают ESS – 110HP. Тестирование поазало наличие нефти 17 °API,
на месторождении Дж барте в тр дности в про нозировании и
л бо оводном ре ионе на шель- оптимизации добычи без ос ще- вяз ости 14,5 сП. После провефе Бразилии (шт. Эспирит Сан- ствления тестирования на этапе дения в этом же од расширент ). С этой целью омпанией предварительной добычи для по- но о тестирования с важины,
правляющая омпания объявиPetrobras был за лючен онтра т л чения необходимых данных.
на аренд динамичес и позици- Опыт Бразилии (с 2002 .), под- ла о начале промышленной доонир емо о с дна (dynamically тверждает, что тяжелая нефть бычи нефти на месторождении
positioned – DP) Seillean, исполь- может добываться в л бо их во- Дж барте. Период предварительной добычи, необходимый
з юще ося в ачестве плав чей дах.
для пол чения данных и опредесистемы нефтедобычи, хранения
ления методов быстрой разраи вы р з и (floating production МЕСТОРОЖДЕНИЕ
бот и месторождения, длился с
storage and offloading – FPSO). ДЖУБАРТЕ
Три ода л бо оводной добычи
Месторождение тяжелой не- 2002 по 2006 .
Уни альные свойства тяжелой
продемонстрировали, что разве- фти Дж барте, правляемое омдывать новые рес рсы тяжелой панией Petrobras, расположено в нефти и треб ющаяся переранефти э ономичес и вы одно. На южной части Атлантичес о о о е- бот а создавали определенные
этапе предварительной добычи в ана в 77 м ю о-восто от шт. тр дности для про нозирования
дальнейш ю разработ место- Эспирит Сант (рис. 1). Место- б д щей добычи, затрат и ренрождения были вложены значи- рождение было от рыто в 2001 . табельности разработ и месторождения. Прежде чем объявить
тельные инвестиции.
в водах л биной 1325 м.
В 2002 . в бло е ВС 60, рас- о промышленной разработ е,
Основными целями предвариомпания Petrobras в течение
тельной добычи являются: ма си- положенном в басс. Камп с,
ода проводила различмальное со ращение пеные тесты и анализы.
риода от от рытия до первой добычи и определеГЕОЛОГИЧЕСКИЕ
ние свойств флюидов и
ОСОБЕННОСТИ
нефтеносно о пласта, с
Эспирит Сант
Месторождение Дж тем, чтобы можно было
барте представляет созаявить о промышленной
бой о раниченн ю син разработ е месторожделиналь с пластами из рания. На протяжении все о
вия и песчани а Маастпериода добыча планир рихтс о о возраста. Эти
ется и оптимизир ется на
пласты являются частью
основе данных, пол ченпоследовательности слоных на этапе предвариев и впластованных артельной добычи.
иллитов (73 %), составОт рытия месторожляющих син линаль толдений тяжелой нефти в
щиной 350 м. Слои в осл бо оводных ре ионах
новном состоят из р пв последние оды потреДж барте
нозернистых и очень
бовали решения задач,
р пнозернистых песчасвязанных с переработой сырой нефти, содер- Рис. 1. Местонахождение месторождения Дж барте на шельфе ни ов (ино да сцементированных), направленных
жащей сер и ислоты. Не Бразилии
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
Рис. 2. Пере ач а нефти по иб ом плав чем шлан
по восходящей относительно параллельных, волнистых, слоистых мел озернистых и очень мелозернистых песчани ов. Значения пористости и проницаемости олеблются в диапазоне 21–
38 % (в среднем 28 %) и 10–
2500 мД (в среднем 340 мД) соответственно.
Протяженность залежей нефти о раничена; ориентированных на северо-восто анти линалей восточные част и сечены
растян тым разломом. Этот разлом та же сл жит аналом для
движения нефти из подстилающих более ранних меловых (трещиноватых) пород.
Кровля пласта хара териз ется более низ им сейсмичес им
импедансом, в то время а подстилающий слой образован эрозионной породой, оторая может
стать причиной величений сейсмичес о о импеданса на всем месторождении, возможно из-за наличия сцементированных сеченных емипела ичес их песчани ов.
ПРОБЛЕМЫ
Чтобы добывать тяжел ю
нефть в л бо оводных ре ионах
необходимо решить ряд проблем, связанных с процессом
добычи. Эти проблемы асаются в основном трех фа торов:
поведение олле тора, обеспечение пото а нефти и, особенно,
поддержание температ рно о
режима в процессе добычи и хранении тяжелой нефти.
Чтобы определить, а ос ществлять добыч тяжелой нефти и
решать проблемы, связанные с
58
на транспортный тан ер
добычей и поддержанием температ рно о режима, необходимо
ответить на один вопрос: «Б д т
ли дости н ты соответств ющие
объемы добычи»? Чтобы точно
ответить на этот вопрос необходимо задать еще ряд вопросов и
пол чить на них ответы.
Компания Petrobras стол н лась с большим числом вопросов, асающихся ос ществления
добычи тяжелой нефти и поддержания температ рно о режима. С
о ромным тр дом инженеры добились, чтобы извлечение тяжелой нефти из пласта стало возможным и объемы добычи достаточными.
Что асается обеспечения
пото а нефти, то сочетание л бины воды и тяжелой нефти означает, что нефть «замерзнет»
в э спл атационной олонне,
если ее не на ревать по п ти в
хранилища, размещенные на
FPSO. Из-за высо ой плотности тяжелой нефти необходимы
специальные насосы для ее пере ач и особым способом. Каой же тип насоса, привода и
свойства пото а необходимы
для л чшей пере ач и та ой
«жирной» нефти? Ка ие параметры мо т стать причиной отаза системы?
ПОВЕДЕНИЕ
КОЛЛЕКТОРА
С целью добычи тяжелой нефти была проб рена оризонтальная с важина. Ее расположение определялось протяженностью водоносно о оризонта,
по отором нефть попадает в
с важин , и эффе тивностью
раничных линистых сланцев,
оторые пре раждают движение
нефти, разделяя пласты и направляя пото нефти в с важин . Относительная проницаемость породы для воды и нефти
была неизвестна. Слиш ом
большие объемы воды мо т
стать причиной ранней ли видации с важины.
Уплотнение основно о разлома та же стало проблемой. Изза просачивания пористая порода мо ла размываться вдоль
ствола с важины, что стало бы
причиной снижения добычи.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПОТОКА НЕФТИ
Чтобы «помочь» естественном идродинамичес ом напор ,
омпания Petrobras решила использовать пол по р жной эле тронасос (electric submersible
pump – ESP), расположив е о
выше фонтанной армат ры, блаодаря чем величился идростатичес ий напор. Необходимо
было определить тип и мощность
насоса в соответствии с хара теристи ой пото а, а та же температ рой и давлением.
При разработ е с важинно о
инстр мента необходимо было
читывать о раничения, связанные с низ ими температ рами на
дне о еана. Если по а ой-то
причине пото нефти в с важине
пре ратился, с оль о времени
необходимо бри аде на восстановление, чтобы мощность потоа нефти не превысила возможности ESP?
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
DP FPSO Seillean
• Длина – свыше 249,7 м
• Ширина – 37,0 м
• Объемы добычи – 22 500 брл/с т тяжелой нефти
17 °API (возможна добыча и более ле ой нефти)
• Объем хранилища – 300 тыс. брл
• Питание – дизельный енератор – 22 МВт и
дизельные/ азовые т рбины
• Мощность движителей системы динамичес о о
позиционирования – 22 МВт
Рис. 3. Динамичес и позиционир емая плав чая система нефтедобычи, хранения и от р з и Seillean ласса 2, обор дованная для
исследования и ос ществления предварительной добычи в водах л биной до 2000 м
ОБРАБОТКА
Значительные проблемы мо ли возни н ть при обработ е тяжелой нефти в промысловых словиях на шельфе. После то о,
а тяжелая нефть «поднималась» на FPSO, она мо ла сепарироваться толь о на три омпонента: сырая нефть, вода и аз.
Сырая нефть отправлялась в хранилище и затем транспортировалась на бере для дальнейшей
переработ и. Нефть пере ачивалась на транспортный тан ер по
иб ом плав чем шлан , соединяющем два с дна, и затем
транспортировалась на бере
(рис. 2).
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Перед тем, а начать добыч , специалистам необходимо
было разработать требования
FPSO и производственном обор дованию. Для работы на месторождении омпания Petrobras
выбрала Seillean. Начали с б рильной олонны, специалисты
разработали лючевые требования, необходимые для спешной
добычи и переработ и тяжелой
нефти.
FPSO Seillean является динамичес и позиционир емым с дном 2 ласса, обор дованным
для исследования и ос ществления предварительной добычи в
водах л биной до 2000 м. FPSO
имеет пал б стандартно о раз-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
мера для размещения систем
правления неподвижной б рильной олонной и подводным
обор дованием (рис. 3).
БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА
Исследование по азало, что
теплоизоляция э спл атационной олонны не потреб ется.
Кроме то о, бла одаря использованию ESP с орость пото а величится на 50 %.
Чтобы предотвратить а иелибо проблемы, связанные с пото ом нефти, эле тричес ом
абелю присоединили 1-дюймов ю тр б , при помощи оторой
можно промывать стоя (во время пре ращения добычи для техничес о о обсл живания с важины). При необходимости более
длительно о пре ращения добычи, обсл живающая бри ада может использовать эт 1-дюймов ю тр б , чтобы при помощи дизельно о топлива промыть стоя
от остат ов тяжелой нефти.
Считается, что на шельфе
Бразилии Атлантичес ий о еан
относительно спо ойный, но на
сл чай штормов или а их-либо
непредвиденных обстоятельств,
та их а потеря DP, с дно обор довано отсоединяющей аварийной системой (Emergency
Disconnect Package – EDP), оторая изображена на рис. 4.
Система добычи в лючает в
себя жест ий 6 5/8-дюймовый
райзер с 5-дюймовым вн трен-
№ 8 • ав ст 2006
ним диаметром. Прямо над EDP
в э спл атационной олонне находится ESP.
На FPSO опорная онстр ция
райзера и вертлю подвешены
при помощи натяжной системы.
На пол б ровой, размещенной
на пал бе с дна, та же находятся система правления райзером
и мно оф н циональная система
онтроля (рис. 4).
СИСТЕМА СОБЛЮДЕНИЯ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА
Тяжелая нефть пост пает на
поверхность при температ ре
48 °С; та ая температ ра должна поддерживаться во время
подъема тяжелой нефти по э спл атационной олонне, чтобы
избежать ее охлаждения и застывания. Для это о необходима
система подо рева до 100 °С и
охлаждения до 65 °С. При этом
необходимо читывать свойства
тяжелой нефти, в лючая рив ю
зависимости температ ры от
вяз ости и словия пенообразования, чтобы становить баланс.
При хранении тяжелой нефти та же след ет соблюдать температ рный режим.
СИСТЕМА ВЫГРУЗКИ
Тяжелая нефть вы р жается
на транспортный тан ер при помощи иб о о плав че о шлан а,
соединяюще о два с дна. Для
транспортиров и тяжелой нефти
использ ется динамичес и пози59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
Надводная
фонтанная
армат ра
Система
предварительной
Система онтроля
добычи
динамичес о о
позиционирования
Вертлю
Защел ивающееся
соединение
Надводная
фонтанная
армат ра
Предохранительная
система
Гиб ое
соединение
Бло
шлан о абеля
Опорная
онстр ция
райзера
Соединения
райзера
Зажим
шлан о абеля
Прямой часто
э спл атационной олонны
Предохранитель
Дополнительный предохранитель
Предохранительные
олпач и
райзера
Жест ий райзер, 6 5/8'’
Система
быстро о
соединения
Колпа фонтанной
армат ры
Верти альный
соединитель
Жест ое
соединение
Гиб ое
нижнее
соединение
Колпа фонтанной
армат ры
М фта
соединения
Верти альный
соединитель
Фонтанная
армат ра
TLD-2000
Переходни
Отсоединяющая
аварийная система
Рис. 4. Отсоединяющая аварийная система, бортовая система репления райзера и
э спл атационная олонна
ционир емый транспортный танер 1 ласса, приспособленный
штормовым словиям с высотой волн до 5,5 м. Тан ер зая оривается, по иб ом плав чем
шлан нефть пере ачивается на
тан ер, затем транспортир ется
на побережье.
МОДЕРНИЗАЦИЯ
Перед тем, а использовать
с дно для добычи тяжелой нефти
на месторождении Дж барте, необходимо было ос ществить модернизацию не оторо о обор дования.
Прежде все о, необходимо
было становить дополнительные бортовые системы для наревания и охлаждения нефти. В
сепараторе та же необходимо
поддерживать температ рный
режим, но бортовой сепаратор не
был разработан для сепарации
60
тяжелой нефти. Были та же становлены дополнительные системы на ревания, парообразования и система охлаждения. Высо отемперат рный сепаратор
для тяжелой нефти был размещен на нижней пал бе, рядом с
хранилищем. Та ое оличество
обор дования позволило ос ществлять операции непрерывно
(без рис а прерывания процесса добычи из-за нехват и обор дования) при полном объеме добычи.
Мощность ESP составляет
900 л. с. (1л. с. = 7,354 х 102 Вт).
Чтобы обеспечить достаточное
оличество эле троэнер ии для
насоса был становлен дополнительный дизельный енератор.
Та же возни ла необходимость в модернизации системы
измерений, пос оль для пол чения хара теристи и тяжелой
нефти треб ется большое оличество различных измерений.
Особое внимание делялось
проблемам, связанным с водой.
Сырая нефть и вода о азались
почти одина овой плотности, что
затр дняло сепарацию, на отор ю затрачивалось больше времени. И та высо ое содержание
воды в процессе э спл атации
месторождения мо ло значительно величится, та же а и повысится вероятность появления
оррозии на обрабатывающей
станов е. В связи с этим пришлось принять во внимание неоторые э спл атационные о раничения. К др им э спл атационным о раничениям относится
свойство величения пенообразования тяжелой нефти в э спл атационной олонне и обрабатывающей станов е. Поэтом
возни ла необходимость становить систем определения пенообразования.
Хранилища на FPSO та же не
были обор дованы системой наревания. Транспортный тан ер
прибывал для за р з и нефти
аждые 10–14 дней и весь этот
период необходимо было поддерживать температ р сырой
нефти выше минимальной, чтобы ее можно было без проблем
пере ачать на транспортный танер. Это было дости н то при помощи след ющих операций: сначала хранилища заполнялись не
полностью, затем неодно ратно
дополнялись. Та им образом, в
хранилище постоянно дополнялась на ретая нефть. Чтобы поддерживать температ рный режим в период ожидания транспортно о тан ера.
ОПЫТ, ПРИОБРЕТЕННЫЙ
В ПРОЦЕССЕ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ
ДОБЫЧИ
В процессе предварительноо из чения, модернизации с дово о обор дования и решения
различных проблем на стадии
предварительной добычи омпания приобрела о ромный опыт.
Оператор считает, что для повышения эффе тивности добычи
след ет использовать ESP.
Та же обс ждалось мно о
тем, связанных с водой, особен-
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
DEEPWATER TECHNOLOGY
но с оррозией тр б и систем наревания. Одной из необходимых
вещей стала разработ а и оптимизация системы на ревания добываемой воды в ходе добычи на
аждой с важине.
Эффе тивность системы охлаждения тяжелой нефти со временем снизилась, пос оль при
температ рах выше 70 °С на дне
системы образовывался твердый
осадо .
Для предотвращения пенообразования химичес ие составы
стали боле эффе тивным средством, чем ци лоны. По сравнению с химичес ими составами
для ле ой нефти стоимость химичес их составов для тяжелой
нефти значительно выше, роме
то о, необходимо большее оличество ин ибиторов оррозии и
большее оличество времени,
чтобы правлять операциями системы обработ и.
Та же больше времени занимает сепарация из-за одина овой
плотности тяжелой нефти и воды.
В процессе сепарации необходимо поддерживать высо ю температ р , соответственно потреб ется станов а системы охлаждения. Высо ие температ ры означают использование тр б соответств юще о ачества и более
надежной термоизоляции.
Важной проблемой стало поддержание температ рно о режима в хранилищах тяжелой нефти.
На пра ти е о азалось, что температ ры не были столь ритичес ими, а предпола алось
вначале. Проблема была решена при помощи неодно ратно о
пополнения хранилищ на ретой
тяжелой нефтью, что обеспечило поддержание температ ры
выше 35 °С. Это позволило хранить тяжел ю нефть в течение 10
дней до прихода транспортно о
тан ера.
Очист а хранилищ и обор дования стало более сложной задачей и требовало больше времени по сравнению с анало ичными операциями в сл чае хранения более ле ой нефти. Насосы во время пере ач и нефти
на тан ер должны были работать
с ма симальной на р з ой из-за
необходимости поддерживать
соответств ющ ю температ р .
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
МЕСТОРОЖДЕНИЕ
ДЖУБАРТЕ: ЭТАП 1
Начиная с 2006 . омпания
Petrobras планир ет использовать FPSO Р34. после зая оривания с дна добыча б дет ос ществляться из четырех с важин:
две – азлифтные, две – с использованием ESP. С ммарный
объем добычи составит 60 тыс.
брл/с т.
На этом этапе б д т испытаны новые техноло ии: ESP более
высо ой мощности, подводная
система дополнительно о подорева, система термичес ой обработ и флюидов высо ой вязости, размещенная на платформе, омпа тный трехфазный сепаратор и эле тростатичес ий
привод.
МЕСТОРОЖДЕНИЕ
ДЖУБАРТЕ: ЭТАП 2
Компания Petrobras разработала нов ю онцепцию платформы, оторая б дет становлена
на месторождении 2009 . Блаодаря этой онстр ции можно
б дет значительно величить добыч . Система б дет в лючать в
себя: девятнадцать э спл атационных с важин (и азлифтных и
обор дованных ESP) и семь с важин для на нетания воды в пласт.
Бла одаря этом добыча флюидов величится до 300 тыс. брл/
с т, из оторых объем добычи тяжелой нефти составит 180 тыс.
брл/с т.
Чтобы оптимизировать 2 этап
разработ и месторождения был
проведен ряд анализов:
• оптимизации систем обработ и флюидов;
• определения л чшей стратеии механизированной добычи, в лючая азлифт и
ESP;
• выбора межд надводной
или подводной фонтанной
армат рой;
• выбора межд на нетанием
добываемой воды обратно в
пласт или использованием
ее в а их-ниб дь целях;
• определения свойств воды и
метод их онтроля;
• еометрии с важины для нанетания воды в пласт;
• страте ии транспортиров и
нефти.
№ 8 • ав ст 2006
ВЫВОДЫ
С дно DP FPSO Seillean разработанное для ос ществления
предварительной добычи в л бо их и сверх л бо их водах, э спл атир ется в Бразилии в
1998 . Бла одаря та им FPSO
со ращаются сро и разработ и
месторождения и ос ществления первой добычи в л бо оводных ре ионах.
Это с дно э спл атир ется в
Бразилии же шесть лет со средним оэффициентом занятости
98 %. В процессе э спл атации
системы было ос ществлено более 170 операций по транспортиров е прод та едино о происшествия. Для более эффе тивной добычи в э спл атационн ю
олонн был становлен ESP. Эта
техноло ия до азала свою эффе тивность для использования
ее при добыче тяжелой нефти в
Бразилии и др их ре ионах
мира.
Бла одаря поэтапной разработ е месторождения снизились
рис и, пос оль на этапе предварительной добычи была пол чена вся необходимая информация о свойствах пласта, тяжелой
нефти и процессе добычи.
Перевел Д. Баранаев
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Bezerra, et. al., «The appraisal
and development plan for the heavy
oil Jubarte field, deepwater Campos
basin, Brazil», presented at JTC,
Houston, May 3–6, 2004.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
HYDROCARBON PROCESSING, VOL. 85, № 4 – 2006
A.B. SWANSON, NEXANT, INC., WHITE PLAINS, NEW YORK
PETROCHEMICAL AND POLYMERS OUTLOOK – 2006
M.P. SUKUMARAN NAIR, FACT LTD., COCHIN, KERALA, INDIA
AMMONIA INDUSTRY – TODAY AND TOMORROW
R.J. GARTSIDE, M.I. GREENE, H. KALEEM, ABB LUMMUS GLOBAL, BLOOMFIELD, NEW JERSEY
MAXIMIZE BUTANE-1 YIELDS
Z. YUE, C.W. ZHENG, BEIJING EASTERN CHEMICALS WORKS, BEIJING, PEOPLES REPUBLIC OF CHINA
FINE-TUNE CRACKING EFFICIENCIES FOR LARGER OLEFINS CRACKERS
E. WEST-TOOLSEE, PCS NITROGEN LTD., TRINIDAD, WEST INDIES, R. PATEL, ONQUEST INC.,
MONROVIA, CALIFORNIA
MAXIMIZE AMMONIA PRODUCTION COST-EFFECTIVELY
A. NORMANDIN, MESAR/ENVIRONAIR INC., QUEBES, OUEBES CANADA, F. BOUCHER AND L.
LACHAPELLE, INTERQUISA CANADA, MONTREAL, QUEBEC, CANADA
MINIMIZE ACID CONTENT FORM REACTOR EXIT GASES
2006 GAS PROCESSES HANDBOOK
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДОВ
КОРОТКО О РАЗНОМ
ВОЗРОЖДЕНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ
В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКУ
Почти ежедневно появляются сообщения о новых инвестициях в нефтепереработ . В онце января 2006 . было объявлено о 500 прое тах, связанных со строительством новых объе тов, в лючая 66 новых НПЗ и не считая мно очисленных прое тов, оторые находятся в стадии рассмотрения
вн три отдельных нефтеперерабатывающих омпаний. «Толь о нес оль о лет назад нефтепереработчи и вели борьб с избыточными мощностями. То да нефтепереработчи и считали за счастье пол чить прибыли в размере 1 долл/брл при переработ е малосернистой нефти в Европе или Азии», –
заявляет Эйлин Джеймиесон из Word Mackenzie.
«Если 66 новых НПЗ вст пят в строй действ ющих в ближайшее 10 лет, а об этом объявлено,
то мы пол чим дополнительно мощностей первичной переработ и на 12 млн брл/с т, не считая 70
прое тов, связанных с расширением с ществ ющих
мощностей. Вместе взятые 18 млн брл/с т значительно превысят про нозир емый рост потребления нефтепрод тов (на 15,7 млн брл/с т) в ближайшие 10 лет», – оворит -жа Джеймиесон.
Конечно, не аждая объявленная инвестиция в
нефтепереработ претворяется в жизнь. Например, правительства в развивающихся странах мот объявить о строительстве ново о НПЗ, оторый
э ономичес и не оправдан, но это делается по чисто политичес им соображениям. Оценивая планы
инвестиций с четом онъюн т рных позиций отдельных прое тов, например, со ласованность с
про нозир емым ре иональным балансом спроса/
предложения и дост п источни ам финансирования, аналити пола ает, что реально б дет ос ществлено менее половины объявленных прое тов.
«Ре иональная динами а по азывает, что сильный рост потребления нефтепрод тов в странах
Азиатс о-Тихоо еанс о о ре иона по лотит дополнительные мощности, оторые б д т введены в э спл атацию. В действительности потреб ются дополнительные нефтеперерабатывающие мощности
для довлетворения раст ще о спроса на нефтепрод ты». В США большое значение имеет изменение профиля барреля нефти (т.е. л бины ее переработ и). Это не менее важно, чем рост обще о
потребления, поэтом потреб ются инвестиции а
в ре онстр цию с ществ ющих объе тов, та и
строительство дополнительных мощностей для первичной переработ и. «Опасения переизбыточности мощностей в рез льтате ос ществления 66
объявленных прое тов, оторая я обы приведет
провальном период низ ой рентабельности для
нефтеперерабатывающей промышленности, лишены оснований», – за лючает -жа Джеймиесон.
ОЧЕРЕДНОЙ ЦИКЛ РОСТА
МИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
«Центр тяжести это о се тора нефтехимичес оо производства смещается на Восто , – отмечают
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
аналити и из DeWitt&Co. Inc. (www.dewittworld.com).
Китай быстро строит новые мощности по производств БТК и их производных, Ближний Восто
считает Азию целевым рын ом, то да а Япония и
Корея стремятся сохранить свои доминир ющие
роли на азиатс их рын ах. В мин вшие 18 мес промеж точные прод ты, пол ченные при производстве найлона – от бензола до ци ло е сана, фенола, апрола тана и адипиновой ислоты – ощ тили
последствия недофинансирования на протяжении
мно их лет. С наст плением недавне о ци личесо о пи а теперь делаются новые инвестиции, и
продолжается смещение производства из Северной Амери и и Западной Европы в Азию и на Ближний Восто . Несмотря на ре ордно высо ие цены
по всей сырьевой цепоч е – лавным образом на
водород и бензол, – прибыли производителей этой
прод ции снижаются.
САМАЯ СЕРЬЕЗНАЯ ПРОБЛЕМА,
С КОТОРОЙ СТАЛКИВАЮТСЯ РЫНКИ
СЖИЖЕННЫХ НЕФТЯНЫХ ГАЗОВ (СПГ)
Рын и СПГ стал иваются с проблемой, оторая
за лючается в высо их ценах на СПГ на межд народных рын ах, связанных с высо ими ровнями
потребления и низ ими ровнями предложения.
Ре ордно высо ие цены на нефть и аз сильно влияют на цены на СПГ и, несмотря на это, рост предложения опережает рост потребления СПГ. По мере
введения в э спл атацию вновь строящихся станово по производств СПГ в ближайшие оды в
Катаре, Ни ерии, Ан оле, Венес эле, Пер и Тринидаде и Тоба о про нозир ется значительное величение объема производства СПГ в этих странах,
что на нес оль о лет вперед б дет определят онъюн т р мирово о рын а.
ЕВРОПЕЙСКИЙ АЛЬЯНС
ПО СИНТЕТИЧЕСКИМ АВТОМОБИЛЬНЫМ
ТОПЛИВАМ В БРЮССЕЛЕ
Нефтяные и автомобильные омпании Европы
создали ассоциацию для продвижения на рын е
автомобильных топлив, пол ченных в процессе с
применением реа ции Фишера-Тропша. Участниами это о альянса являются омпании Shell и Sasol
Chevron наряд с Renault, Darmler Chrysler и
Volkswagen. Новый альянс по синтетичес им топливам в Европе (ASFE) стремится вариант энероснабжения, оторый смя чил бы озабоченность
по повод безопасности и диверсифи ации снабжения моторными топливами. «Синтетичес ие топлива, пол ченные из природно о аза и биомассы,
мо т меньшить зависимость от нефти, – пола ает Роб Ра тс, исполнительный дире тор Royal Dutch
Shell. – Они про ладывают реальный недоро остоящий мости межд топливами, применяемыми в
настоящее время, и топливами из возобновляемых
источни ов, оторые пол чают широ ое применение в более отдаленном б д щем». Ка Shell, та и
Sasol Chevron ос ществляют р пные прое ты в
Китае, оторый же онц второ о вартала наме63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
рен э спортировать 34 тыс. брл/с т дизтоплива GTL,
нафты и сжиженно о природно о аза.
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ
ПРОМЫШЛЕННОСТЬ НУЖДАЕТСЯ
В ИМИДЖМЕЙКЕРАХ
«Несмотря на то что э сперты дис тир ют по
повод темпов роста промышленности, перерабатывающий леводородное сырье, нет сомнения в
том, что потребление энер ии б дет возрастать», –
оворит Кларенс Казалот, мл. – высшее должностное лицо Marathon Oil Co. Он тверждает, что для
величения размеров энер осбережения необходимы инновация и творчес ий подход. Причем эти
силия должны онцентрироваться на трех основных областях: совершенствовании техноло ии, силенном дост пе источни ам энер ии и про раммах, направленных на ре онстр ирование/ держивание валифицированно о персонала. Без под отов и валифицированных специалистов немыслимы ни новая техноло ия, ни ос ществление прое тов в нефтяной и азовой промышленности. «Наём
молодых инженеров – это лишь часть решения этой
проблемы, но очень важно изменить ложное восприятие этой отрасли обществом а низ отехничной старелой и э оло ичес и вредной промышленности», – подчер ивает -н Казалот.
ИНТЕРВЬЮ ЖУРНАЛА HYDROCARBON
PROCESSING С ПРЕЗИДЕНТОМ SHELL GLOBAL
SOLUTIONS INTERNATIONAL BV
Промышленность, перерабатывающая леводородное сырье (HPI), не лонно самосовершенств ется. Движ щими фа торами этой динами и являются высо ие цены на энер ию, недостато нефти,
напряженность в постав ах природно о аза, нормативные а ты по охране о р жающей среды, ре ламентир ющие техноло ичес ие процессы и ачество прод тов, э ономичес ая борьба, тор овые
барьеры, политичес ая нестабильность, терроризм,
освоение источни ов полезных ис опаемых, проблемы рабочей силы и др ие фа торы.
Инновация является рае ольным амнем развития HPI, новые разработ и в техноло ии, обор довании, правлении процессами и в р оводстве
омпаниями позволяют решать проблемы, с оторыми стал ивается промышленность. Важнейшим
фа тором является техноло ия, преобраз ющая
общий обли нефтеперерабатывающей промышленности. Ка овы нынешние и б д щие вызовы для
HPI? На эти вопросы реда ции НР отвечает Гре
Левин – исполнительный вице-президент Shell по
переработ е нефти и президент Shell Global
Solutions International BV. Он делится своими вз лядами на состояние и перспе тивы нефтеперерабатывающей и энер етичес их отраслей промышленности, тенденции в техноло ии и б д щие барьеры, оторые HPI б дет преодолевать.
Hydrocarbon Processing (HP): Ка Shell Global
Solutions оценивает нынешнюю э ономичес ю и
энер етичес ю сит ацию для развитых и развивающихся рын ов?
Левин: Все мы знаем, что потребление энер ии
растет ре ордно высо ими темпами и что на энер64
етичес ом бизнесе лежит ответственность за довлетворение энер етичес их потребностей, та а
э ономичес ий рост а в развитых, та и в развивающихся странах зависит от надежно о энер оснабжения. Для это о треб ется лобальная перспе тива. Для примера: нам необходимо найти эффе тивные способы для 1) транспорта энер оносителей из отдаленных месторождений в ре ионы
с раст щим потреблением и 2) разработ и и освоения тр днодост пных ло альных рес рсов для
довлетворения спроса в э оло ичес и безвредном
режиме.
Например, сжиженный природный аз (СПГ),
пол чаемый с помощью современной техноло ии,
может поставляться из отдаленных ре ионов, боатых природным азом, в ре ионы высо о о потребления, а наша инновационная техноло ия азв-жид ость (GTL) способна использовать запасы
аза для пол чения сверхчистых жид их автомобильных топлив.
Процесс азифи ации ля, разработанный Shell,
позволяет использовать залежи ля для пол чения э оло ичес и чисто о топлива с целью довлетворения раст щих потребностей в энер ии в реионах, бо атых лем.
Одновременно с этим мы должны освоить нов ю техноло ию пол чения жид их топлив из возобновляемых источни ов с минимальным э оло ичесим щербом, т.е. биотоплив.
Shell является р пнейшим в мире поставщи ом
биотоплив, роме то о, Shell инвестир ет в производство топлив из биомассы, например, процесс
Corbo-V дочерней омпанией Choren.
НР: При сохраняющихся высо их ровнях цен на
нефть, что д мает Shell Global Solutions по повод
изменения альтернативно о сырья (высо осернистых нефтей и бит минозных пес ов) для производства автотранспортных топлив?
Левин: В обозримом б д щем леводороды
б д т оставаться основным источни ом энер ии, но
леводородное сырье станет мно ообразным,
тр дно поддающимся переработ е, и наша задача
б дет за лючатся в разработ е техноло ий, позволяющих использовать разные первичные источнии э оло ичес и безвредным и э ономичным образом.
Компания Shell ведет большие еоло оразведочные работы в ре ионах зале ания тр дных, тяжелых нефтей, бит минозных пес ов и нефтеносных
сланцев.
Ка же поминалось выше, азифи ация ля –
мно ообещающий способ более эффе тивно о использования ля с целью иб о о применения в
ачестве э оло ичес и чисто о топлива для эле тростанций с омбинированным ци лом в сочетании с лавливанием и еосе вестрированием СО 2.
НР: Ка ие проблемы возни н т в нефтеперерабатывающей и нефтехимичес ой промышленности
в рат осрочной и дол осрочной перспе тивах?
Левин: В рат осрочной перспе тиве нам придется проявлять ма сим м иб ости и инициативности для довлетворения все более жесточающихся специфи аций на прод ты, повышения эффе тивности использования энер ии, л бления
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
переработ и нефтей по мере величения доли тяжелых, сложных и тр дных нефтей на мировом
рын е.
Что асается дол осрочных проблем, то для понимания то о, а б д т изменяться энер етичесие системы, необходимо читывать множество
фа торов. Компания Shell использ ет про рессивные дол осрочные энер етичес ие сценарии. Эти
сценарии непрерывно эволюционир ют с четом
наше о опыта в мировом энер етичес ом бизнесе,
сл жения интересам наших лиентов, разработ и
и внедрения инновационных техноло ий. Мы стремимся вперед, использ я бизнес-возможности во
всех, даже самых жест их сценариях развития пронозир емых событий.
НР: Что предпринимает Shell для борьбы с изменением лимата?
Левин: По нашем мнению, возможны три страте ии, основанные на техноло ии, и Shell а тивно
частв ет во всех трех направлениях. Первая страте ия за лючается в использовании большинства
техноло ий для повышения эффе тивности и снижения выбросов СО2 во всех наших действ ющих
предприятиях. Вторая страте ия – полностью брать СО2 посредством техноло ий, направленных
на снижение образования СО2 и е о се вестрирования. Третья страте ия нацелена на величение
доли топлив из возобновляемых источни ов в энеретичес ой смеси, создание соответств ющей инфрастр т ры и решение др их проблем, выте ающих из это о.
НР: Ка ово Ваше мнение о возможности техноло ии преодолеть э оло ичес ие и э спл атационные проблемы, с оторыми HPI стал ивается в настоящее время?
Левин: Я абсолютно верен, что ченые и инженеры справятся с этими вызовами. Наша промышленность заре омендовала себя а енератор идей
и способов их претворения в жизнь. Например,
быстро и спешно нам далось брать сер и свинец из автомобильных топлив.
Не оторые техноло ии, применяемые в HPI, были
бы немыслимы десять лет назад. В последние нес оль о лет мы стали свидетелями про ресса в разработ е атализаторов, что привело повышению
эффе тивности производства и л чшению ачества
прод тов.
В настоящее время мы решаем проблем изменения лимата п тем разработ и способов лавливания и подземно о хранения СО2 и предла аем ряд
новых вариантов снижения выбросов парни овых
азов.
НР: В связи с избранием Вас на пост президента Инстит та инженеров-хими ов (IChemE), а ие,
по Вашем мнению, проблемы должна решать эта
профессиональная ассоциация?
Левин: Карьера инженера-хими а становится в
мире все более поп лярной, и IChemE от ли ается
на эти перемены. Произошло лобальное ео рафичес ое перераспределение мощностей и ачества производимых прод тов. Члены IChemE находятся в центре событий, они заняты рядом арьерных проблем, повышают свою омпетентность и
ответственно внедряют новейшие техноло ии.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Мы должны привле ать больше ченых и инженеров, если и впредь намерены разрабатывать и
внедрять инновационные техноло ии, в оторых
н ждается мир. Инженеры-хими и должны л чше
понимать, а им л чше выполнять важнейш ю роль
в енерировании новых идей, направленных на довлетворение энер етичес их потребностей, охран
здоровья и водоснабжение всех стран мира. Роль
IChemE за лючается в донесении этих идей до мировой а дитории и в нахождении способов о азания помощи инженерам в обмене опытом для разработ и раз мных решений и их реализации.
НР: В ближайшие нес оль о лет мно ие инженеры дости н т пенсионно о возраста. В азетах и
ж рналах появились статьи и омментарии, про нозир ющие « теч моз ов» из нефтеперерабатывающей и нефтехимичес ой промышленности в связи с ходом ветеранов из промышленности. Что
делает Shell для привлечения молодых талантливых инженеров в эти отрасли промышленности? Что
мо т сделать на чно-исследовательс ие и э спл атационные действ ющие омпании для привлечения молодых инженеров с целью пополнения своих
адров?
Левин: Я д маю, что цифры сами за себя оворят: 200 инженеров-нефтехими ов в прошлом од
за ончили ниверситеты в США и толь о 88 в Вели обритании. Сравните с тысячами вып с ни ов
еже одно в 70-е оды прошло о столетия. Это пабная тенденция, отор ю мы срочно должны переломить. Короче оворя, ченые и инженеры очень
н жны для б д ще о нашей промышленности. Осознавая этот фа т, омпания Shell недавно назначила
восемь лавных ченых на вед щие должности. Все
восемь ченых имеют бо атый посл жной списо
разработанных и внедренных инновационных техноло ий. Все они входят в р пп инновационной
э спертизы, воз лавляем ю исполнительным дире тором Royal Dutch Shell plc Йероеном ван дер
Виром.
Shell и др ие омпании должны б д т привлеать талантливых инженеров из др их ре ионов
мира. В этих целях Shell недавно от рыла новый
техноло ичес ий центр в Бан алоре (Индия). Центр
намерен набрать 1000 молодых специалистов для
частия в прое тах, ос ществляемых омпанией во
мно их странах и ре ионах мира.
НР: Вы недавно омментировали, что «инвестиции в повышение э ономичес ой эффе тивности –
незыблемый за он». Уточните, пожал йста, из аих омпонентов с ладываются эти инвестиции?
Левин: Я оворю о повышении эффе тивности
в самом широ ом смысле это о понятия: люди, техноло ия и техноло ичес ое обор дование. Например, на Ближнем Восто е промышленные источнии сообщают о намерении истратить 100 млрд долл.
для обеспечения вн тренних потребностей при одновременном расширении э спортных возможностей. Та ие массивные апиталовложения должны
идти р а об р
с инвестициями, направленными
на л чшение он ретных аспе тов переработ и
леводородов – от первоначально о прое тирования и беспроблемно о п с а объе та до стро о о
онтроля ачества вып с аемых прод тов.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Разработ а и внедрение новых инновационных
техноло ий б д т иметь ритичес ое значение.
Одна о самым важным омпонентом инвестиций
б дет вложение в под отов
адров – людей, на
плечи оторых ляжет выполнение этих рандиозных
замыслов. Ученые, инженеры и техноло и важны для
достижения спеха.
НР: Ка им способом омпании должны л чшать
свою э ономичес ю эффе тивность посредством
изменений? Ка техноло ичес ий фа тор способств ет эффе тивном л чшению э ономичес ой
сит ации?
Левин: Мировой рыно нефтепереработ и остается проблемным бизнесом. На протяжении 90-х
одов прибыльность на большинстве рын ов была
слабой, а проценты на вложенный апитал были
низ ими. В рез льтате произошла значительная
онсолидация омпаний, приведшая за рытию
ряда НПЗ, продажам основных фондов и а тивов.
В последнее время прибыльность стала повышаться, и НПЗ онцентрир ют силия на инвестициях в
модернизацию техноло ичес о о обор дования с
целью довлетворения требований специфи аций
на бензин и дизтоплива, на расширении производственных мощностей, разработ е высо оа тивных
атализаторов и приобретении инновационной
аппарат ры.
Я д маю, что произойдет дальнейшее жесточение требований специфи аций на автомобильные топлива, цены на нефть б д т расти, б д т
вменены новые жест ие о раничения на выбросы
стационарными станов ами, енерир ющими эле троэнер ию, сжи ающими б н ерное топливо из
тяжелых нефтей.
Б д щие инновации в области нефтепереработи б д т фо сироваться на обла ораживании остаточно о сырья и нефтяно о о са с пол чением
высо о ачественных автомобильных топлив. Появятся новые и б д т совершенствованы с ществ ющие техноло ии. И что еще важнее, смешение
имеющихся техноло ий в сочетании с ритериями
надежности и/или работоспособности б дет точно
определять, что строится в он ретной ео рафичес ой точ е р ами валифицированных инженеров и рабочих.
КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫЙ
СПРОС И РАСТУЩЕЕ ВНИМАНИЕ
ОБЩЕСТВЕННОСТИ
К НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Ис лючительно высо ое потребление нефти, и
в рез льтате это о, высо ие цены на нефть поставили нефтеперерабатывающ ю промышленность в
центр внимания общественности. «Раст т он рентоспособный спрос и п бличные ожидания», – оворит Линн Эльзенханс, исполнительный вице-президент Royal Dutch Shell, выст пившая с аналитичес им обзором на недавно состоявшейся межд народной онференции нефтепереработчи ов.
Нефтяные рын и в мин вшие нес оль о лет
нельзя считать «обычным бизнесом». Рост потребления нефти в 2004 . вдвое превысил средне одовой ровень прироста восьми лет.
66
2004–2005 . были ис лючительными по прибыльности нефтепереработ и. Этом предшествовал продолжительный период низ ой рентабельности. Бизнес- лимат отражает высо ие цены на
нефть, но опыт по азывает, что высо ие цены не
все да об словливают пол чение высо ой прибыльности от переработ и нефти.
Повышенная прибыльность больше связана с
ре ордно высо им различием межд ле ими и тяжелыми прод тами, об словленным очень высоим спросом на светлые прод ты. С четом о раниченных запасных мощностей вторичной переработ и большая часть прибыльности приходилась на
простые станов и АВТ. В рез льтате это о избыточное оличество отельно о топлива, естественно, снижает цен и величивает различие межд
прод тами.
Ужесточение требований специфи аций и высоие цены на нефть обостряют сит ацию. «Инвестиции в новые нефтеперерабатывающие мощности
для довлетворения раст ще о спроса и, в частности, онверсионные (вторичные) мощности для величения производства светлых прод тов – абсолютно необходимы, но при планировании этих инвестиций нефтепереработчи придется читывать
перспе тивы промышленности», – предостере ает
-жа Эльзенханс.
Сценарии. Сохранятся ли словия, способств ющие высо ой прибыльности? Shell рассматривает три разных сценария роста потребления нефти.
• В сл чае сценария Open Doors (от рытые двери) силиваются э ономичес ая инте рация и межд народное сотр дничество. Глобальная э ономиа быстро развивается и, соответственно, растет
потребление нефти.
• В сценарии Low Trust Globalization (слабое доверие лобализации) пре ращается деятельность
мно их чреждений, что не ативно влияет на лобальн ю инте рацию, но мировая э ономи а продолжает расти та ими же темпами, а ими она развивалась в прошлом десятилетии. Правительства
промотир ют энер осбережение по соображениям
безопасности, но потребление нефти не лонно
величивается.
• В сл чае сценария Flags (застойные явления
в э ономи е) э ономичес ий рост подавлен проте ционистс ими мерами, препятств ющими
межд народной тор овле, пото ам апитала и
обмен знаниями. Правительства промотир ют
энер етичес ю самодостаточность, в лючая поощрение использования возобновляемых источни ов энер ии. Потребление нефти растет медленно.
Выбор инвестиций. Нефтепереработчи и испытывают противоречивые давления при разработе своих топлив и вын ждены находить решения,
довлетворяющие противоречивым требованиям.
Shell разрабатывает альтернативные топлива,
среди оторых топлива GTL ( аз-в-жид ость) же
имеются в розничной продаже во мно их странах,
а та же э оло ичес и чистые биотоплива. Технолоия Фишера-Тропша, применяемая в процессе GTL,
позволяет пол чать высо о ачественные топлива из
ля и биомассы.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
«Нельзя переоценивать темпы роста производства и потребления альтернативных топлив: обычный бензин и дизтопливо б д т по рывать более
90 % всех потребностей в моторных топливах в
ближайшие 20 лет. За этот период потребление
этих топлив возрастет на 44 %».
Промышленность от ли ается на повышенный
спрос. Анализ Shell потенциальных изменений в
наращивании мощностей во второй половине нынешне о десятилетия основан на п бличных заявлениях. Кр пный прирост (80 %) произойдет восточнее С эц о о анала, де мощности первичной
переработ и нефти мо т возрасти на 22 %. Китай
и Индия мо т расширить мощности АВТ на 1,5 млн
брл/с т, а Ближний Восто – еще больше.
Остальная часть прироста мощностей б дет
приходиться на США, де в основном б д т наращиваться онверсионные мощности. Несмотря на
сложнение НПЗ, США и впредь б д т опираться
на импортир емый бензин. В анализе Shell Европа не выделяется значительными приращениями
мощностей, хотя и там про нозир ется сложнение техноло ий и аппарат рно о оформления НПЗ.
Несмотря на это, ЕС б дет н ждаться в импорте
дизтоплива.
«В более отдаленной перспе тиве ожидается
наращивание мощностей, соразмеренное рост
потребления нефтепрод тов, та а омпании
б д т делать селе тивные инвестиции и б д т стремиться ма симальном использованию имеющихся мощностей. Одна о с ществ ет рис избыточных мощностей. Ожидаемые приращения вторичных мощностей, оторые в прошлом ассоциировались с с жением дифференциалов, в предстоящие
оды дости н т ре ордно высо их значений», – за лючает -жа Эльзенханс.
БУРНОЕ РАЗВИТИЕ
НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ
ПРОМЫШЛЕННОСТИ КИТАЯ
«Поразительно, что несмотря на плох ю реп тацию Китая в области нефтяной промышленности,
эта страна может стать р пным мировым он рентом в производстве нефтехимичес ой прод ции», – пола ают аналити и из SRI Consulting (http:/
/wp.sric.sri.com). Нефтехимичес ий омпле с мирово о ласса, недавно построенный в Китае, может
спешно он рировать на вн треннем рын е с производителями нефтехимичес их прод тов Са довс ой Аравии, э спортир ющих свою прод цию в
Китай, несмотря на сравнимо большие преим щества Са довс ой Аравии в стоимости сырья.
В июле 2005 . итайс ое правительство ревальвировало свою валют (RMB – юань) по отношению
доллар на 2,1 %. Межд народные финансовые
р и тщетно пытаются вын дить итайс ое правительство пойти на дальнейш ю ревальвацию юаня.
Одна о, по мнению авторов аналитичес о о обзора, потенциальное влияние итайс ой валюты на
он рентоспособность нефтехимичес ой промышленности «незначительно». Основной ар мент в
польз он рентоспособности итайс ой нефтехимичес ой прод ции – это дешевая рабочая сила.
Кроме то о, авторы отдают должное опыт Китая в
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
соор жении химичес их и нефтехимичес их предприятий, оторый в значительной степени опирается на собственные источни и, в лючая строительные материалы, инженерно-техничес ие адры,
обор дование, техничес ие средства и вспомо ательные материалы. Следовательно, нефтехимичес ий омпле с, построенный в Китае, может стоить на одн треть меньше, чем та ой же омпле с
на побережье Ме си анс о о залива США.
Межд тем, авторы обзора та же становили, что
затраты на строительство р пных объе тов мо т
различаться в зависимости от ео рафичес о о
места и права собственности ( оторое влияет на
степень ло ально о финансирования). Например,
на недавно построенном нефтехимичес ом омпле се на базе нефти в ачестве сырья итайс ий
производитель пол чает прибыль на вложенный
апитал, близ ю прибыли производителей нефтехимичес ой прод ции на базе этанола в США,
но значительно больш ю, чем производители на
базе нафты в Германии и Японии (таблица).
Сравнение прибыльности инте рированно о омпле са по производств этилена/полиэтилена
Гео рафичес оеположениеитип омпле са
Прибыльнавложенный
апитал,%2004 .
ВосточноепобережьеКитая,
ос дарственныепредприятия(набазенафты)
ВосточноепобережьеКитая,иностранныйвладелец
(набазенафты)
ПобережьеМе си анс о озаливаСША
(набазеэтанола)
ПобережьеМе си анс о озаливаСША
(набазенафты)
Са довс аяАравия(набазеэтанола)
Япония(набазенафты)
Германия(набазенафты)
33
27
35
26
41
23
19
Источни : SRI Consulting Inc.
В Китае, в стадии прое тирования находятся
нес оль о инте рированных нефтехимичес их омпле сов мирово о ласса, оторые вст пят в строй
действ ющих, вероятно, в ближайшие оды. Высоий ло альный спрос, дешевое строительство, недоро ое финансирование – все это движ щие силы
быстро о расширения производственных мощностей Китая. По мнению авторов аналитичес о о обзора, итайс ие производители становятся р пными и ро ами на мировых рын ах нефтехимичес ой
прод ции.
Перевел Г. Лип ин
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ
МИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА И
ПОТРЕБЛЕНИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ
ПРОДУКТОВ И ПОЛИМЕРОВ
А. Б. Свенсон, Nexant, Inc. Уайт-Плейнс, шт. Нью-Йор
В течение последних дв х лет развитие мировой нефтехимичес ой промышленности было б рным. Раст щие
и не стойчивые цены на нефть больно дарили по затратам на сырье и топливо. Это было лобальное явление. К том же промышленность Северной Амери и испытывает анало ичное явление, связанное с подс о ами цен на природный аз и напряженностью в е о постав ах, в лючая постав и сжиженно о природно о аза
(СПГ). И, несмотря на это, промышленность смо ла добиться более высо ой прибыльности, чем в начале тысячелетия, о да цены на леводороды были намно о
ниже.
ПРОБЛЕМА СЫРЬЯ
Напряженный баланс спроса и предложения нефти,
вызванный режимом потребления в Китае и Индии, а
та же стойчивым ростом в др их странах, отразились
на нефтехимичес ом производстве. Цены на нефтепрод ты, в лючая цены на нафт – основное сырье для пол чения олефинов и ароматичес их леводородов, – в
Азиатс о-Тихоо еанс ом ре ионе, Латинс ой Амери е и
Европе след ют за ценами на нефть. С 2002 . цены повысились более чем в два раза на пяти спотовых рын ах
мира: на побережье Ме си анс о о залива США, в Роттердаме, на Ближнем Восто е, в Син ап ре и Японии.
Кроме то о, нефтепереработчи и извле ают дополнительные вы оды из лобально о дефицита нефтеперерабатывающих мощностей. После мно их лет с ществования избыточных мощностей, за рытий старых и
мел их НПЗ и сильно о роста потребления в последние
оды лобальный оэффициент использования мощностей превысил 90 % от прое тно о. В рез льтате это о
прибыльность НПЗ, особенно сложных, имеющих в своих схемах станов и ре ин а и замедленно о о сования, была выше средней за десятилетний период. Та ая
тенденция повышению прибыльности наблюдается на
побережье Ме си анс о о залива США, в Син ап ре и
Западной Европе.
Цены на природный аз в Северной Амери е продолжают оставаться очень высо ими по сравнению с др ими
ре ионами. Цены на спотовом рын е Henry Hub в 2005 .
находились в пределах 8–11 долл/млн БТЕ, с пи ами до
14 долл/млн БТЕ (1 БТЕ=1,05 Дж).
Снижение цен в январе 2006 . было об словлено оптимально теплой по одой. В Северной Амери е средняя
температ ра в январе 2006 . была ре ордно высо ой. В
этом ре ионе про нозир ется дальнейший рост цен на
природный аз, та а с ществ ющие азодобывающие
промыслы дости ли зрелости, а для освоения новых ме-
68
Цены на этилен,долл/т
Оптимистичес ий про ноз развития этой отрасли промышленности. Одна о цены на энер ию
мо т не ативно отразиться на б д щем потреблении и прибылях
1
2
Рис. 1. Тренды цен на этилен в США (1) и Ю о-Восточной
Азии (2)
сторождений треб ются р пные апиталовложения,
в лючая затраты на про лад
азопроводов из северозападной части Канады, строительство резерв арных
пар ов и станово ре азифи ации СПГ.
Высо ие цены на природный аз отражаются на производстве нефтехимичес ой прод ции через затраты
а на топливо, та и на сырье. Сырье для ре ин а с
водяным паром, в лючая большие объемы этана и пропана, дешевле нефтепрод тов, применяемых в ачестве топлива на нефтехимичес их омпле сах, и их приходится за пать дале о от североамери анс о о рына. Спотовые цены на этан в онце 2005 . составили
80 цент/ алл. по сравнению с 40 цент/ алл. в середине
2003 .
Цены на нефтехимичес ие прод ты. Цены на
олефины отражают затраты на сырье. Динами а цен на
этилен в США и Ю о-Восточной Азии по азана на рис. 1.
Для обоих ре ионов хара терен не лонный рост цен с
2003 ., причем в онце 2005 . рыночные цены в США
были выше, чем в Ю о-Восточной Азии. Это объясняется не толь о высо ими ценами на ре ин -сырье в США,
но и временной потерей значительных мощностей по
производств этилена на побережье Ме си анс о о залива США вследствие атастрофичес их ра анов осенью 2005 . Различие в ценах на этилен создали бла оприятные словия для азиатс их производителей и резо снизили э спорт производных этилена из США. Перевоз а этилена на большие расстояния тан ерами невы одна, потом что вели и затраты на специальные
стальные ем ости и рио енное обор дование.
Мировые цены на этилен-производные, в частности
на линейный полиэтилен низ ой плотности (ЛПЭНП) и
моноэтилен ли оль (МЭГ), след ют той же тенденции и
с та ой же разницей цен межд США и Азией.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
1
2
Инде с прибыльности
(1 в. 1984 . = 100)
Цены на этилен,долл/т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2
1
4
3
Годы
Источни ами ароматичес их леводородов являются олефиновые станов и, ре ир ющие тяжелое (жидое) сырье, и НПЗ. Самый большой объем производства из нефтехимичес их прод тов бензола. Динами а цен на бензол в Азии и США, по азана на рис. 2.
Анало ична артина для олефинов и их производных.
Одна о цены на бензол начали расти раньше – в начале 2004 . – и нес оль о ослабли в 2005 ., но не снизились до ровней 2003 . Опережающий рост цен на бензол объясняется ста нацией в производственных мощностях. Бензол – это важный побочный прод т др их
процессов. На постав и бензола влияет потребление
олефинов, нефтепрод тов и о са. Толь о бензол, пол чаемый в процессе деал илирования тол ола, можно
считать целевым прод том, но на долю это о процесса приходятся толь о 10 % лобальных мощностей по
производств бензола.
Пределы доходности и прибыльность. Хара терной особенностью нефтехимичес ой промышленности
мира является ее способность выживанию в словиях
стремительно раст щих цен на сырье, причем не толь о
выживанию, но и обеспечению прибыльности, хотя и
в резанном виде. Прибыльность нефтехимичес о о производства можно проанализировать с помощью инде сов доходности, рассчитанных для США, Западной Европы, Японии и Южной Кореи. Эти инде сы отслеживают доходность от р пнейших объемов производства 25
прод тов, в лючая олефины, аромати , пол прод ты
и полимеры. Доходность ис лючает не оторые издержи, та ие а распродажа, общие и административные
затраты, орпоративные и финансовые затраты, оторые
не являются представительными для расчета о ончательной прибыльности омпании.
Инде сы прибыльности для США, Западной Европы,
Японии и Южной Кореи по азаны на рис. 3. Очевидно,
что омпенсация затрат на сырье больше, чем дости н тая в США со значительной прибылью, следовательно,
это инде с роста. В Европе и Корее рост цен на сырье
полностью омпенсирован, но без призна ов обще о
роста прибыльности. В Японии омпенсация затрат на
сырье дости н та полностью. Высо ая прибыльность в
США в онце 2005 . частично объясняется выходом из
строя значительных мощностей вследствие ра анов.
Перспе тивы. Про нозир ется рост мирово о потребления нефтехимичес их прод тов на 3–5 % в од
до 2010 . Высо ие темпы роста про нозир ются для
ЛПЭНП, ПЭВП, МЭГ, полипропилена, пропилено сида
и полиэтилентерефталата (ПЭТ). Более низ ие темпы
роста про нозир ются для ПЭНП, стирола и полистирола, эластомеров и не оторых пропилен-производных
(а рилонитрила, изопропилово о спирта). Ка видно из
рис. 4, в 2006 . рост потребления олефин-производных, этилена б дет опережать прирост мощностей. Со-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Мировой баланс спроса/
предложения этилена, млн т
Рис. 2. Тренды цен на бензол в США (1) и ЮВА (2)
Рис. 3. Инде с прибыльности для нефтехимичес их прод тов
и полимеров: 1 – США; 2 – Западная Европа; 3 – Южная Корея; 4 – Япония
В лючая
спе лятивные
мощности
Про ноз
4
ода
с м.
Предложение
Спрос
Рис. 4. Тенденции в мировом спросе/предложении этилена в
1997–2012 .
во пный рост потребления за четыре ода, с 2004 по
2007 ., превзошел прирост мощностей на 4 млн т, что
составляет менее 4 % мирово о потребления. Следовательно, прибыльность б дет повышаться при словии сохранения высо их оэффициентов использования с ществ ющих производственных мощностей. После 2007 . в э спл атацию б д т введены р пные новые мощности, находящиеся в стадии строительства в
Китае, на Ближнем и Среднем Восто е, особенно в Садовс ой Аравии и в Иране, что приведет опережению роста потребления и, следовательно, снижению
прибыльности. Фа тичес ие сро и ввода новых объе тов в э спл атацию в 2005 . сдерживались из-за о раниченности возможностей прое тно- онстр торс их
ор анизаций, пере р женности предприятий, поставляющих специальное обор дование, что привело величению сро ов реализации прое тов и более высо им
апитальным затратам.
В этом про нозе есть неопределенности, одна из оторых за лючается в воздействии продолжающихся высо их цен на нефть на страны, импортир ющие нефть
(Китай, Корею, Японию). До сих пор они демонстрировали поразительн ю иб ость в потреблении нефтехимичес их прод тов. Китай продолжает импортировать
большие объемы пол прод тов и полимеров. В 2005 .
объем импорта толь о полимеров в Китай превысил
18 млн т. По не оторым прод там на долю Китая приходится более половины объема мировой тор овли. Следовательно, стойчивая положительная перспе тива мирово о нефтехимичес о о производства б дет во мноом зависеть от мощной э ономи и Китая.
Перевел Г. Лип ин
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРОИЗВОДСТВО АММИАКА –
СЕГОДНЯ И ЗАВТРА
М.П. Са
маран Наир, FACT Ltd., Кочин, шт. Керала, Индия
Инновации в техноло ии и л чшие пра тичес ие методы обле чают э ономичес ое выживание
мировых омпаний-производителей
Производство аммиа а обеспечивает пол чение
азотных добрений из сырья на леводородной основе. Первый процесс производства аммиа а был
разработан 90 лет назад. С течением времени техноло ия и новое обор дование позволили снизить
э спл атационные затраты и сделать возможным
строительство р пных станово . Тем не менее,
большинство предприятий, производящих аммиа ,
использ ет в ачестве сырья природный аз. Более то о, пол чение аммиа а – энер етичес и интенсивный процесс. Повышенные энер етичес ие
и сырьевые затраты не ативно отразились на прибыльности более старых и мел их предприятий, находящихся в э спл атации.
Спрос на аммиа и добрения в развивающихся странах еже одно растет. Одна о высо ие э спл атационные затраты лишают прибыльности заводы, производящие аммиа . Решением проблем
этой отрасли может стать техноло ия. Новые разработ и снизили э спл атационные затраты и обле чили использование др о о сырья вместо природно о аза.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ
На техноло ичес ом фронте схема аммиачной
станов и и омпонов а обор дования претерпели незначительные изменения по сравнению с первоначальной схемой процесса, разработанной в
1960-х . Этот метод переработ и принят а наиболее эффе тивный и э ономичный способ производства аммиа а (рис. 1). Одна о аждая техноло ичес ая ст пень и работа станово претерпели с щественные и важные совершенствования и
ни альные нововведения.
Модифи ации л чшили э ономи производства, повысили эффе тивность переработ и, снизили на р з на о р жающ ю сред , повысили э спл тационн ю безопасность и снизили общие производительные рис и.
Удаление серы из сырья. Сырьевой природный аз и ле ие леводороды неизбежно содержат небольшие оличества соединений серы, оторые обычно являются атализаторами дальнейших процессов. Поэтом эти соединения даляют
из сырьево о аза п тем е о идрирования при 350–
400 °С. Соединения серы превращаются в сероводород (H2S) в дес льф раторе в прис тствии обальт-молибденово о (CoMo) атализатора. H 2S
адсорбир ется на ран лированном о сиде цин а,
образ я с льфид цин а. Водород, обычно пост 70
Природный аз
ZnO
Топливо
H2O
Возд х,
эле троэнер ия
Обессеривание
Отходящий аз
Первичный онвертер
Тепло
Вторичный онвертер
Тепло
Конверсия СО в СО2
Тепло,
эле троэнер ия
Конденсат
Удаление СО2
CO2
Метанирование
Эле троэнер ия
Компрессия
Тепло,
прод в а/
отд вочный аз
Эле троэнер ия
Синтез аммиа а
Рис. 1. Схема производства аммиа а с использованием
онверсии природно о аза
пающий из се ции синтеза, и с льфид цин а остаются в адсорбционном слое, оторый со временем
деза тивир ется и подлежит замене.
Реа ция дес льф рации начинается на ст пени
идро енизации. Ор аничес ие соединения серы
превращаются в H2S и оличественно абсорбир ются на ран лированном о сиде цин а:
ZnO + H2S → ZnS + H2O
Этот атализатор, из отовленный из сырья высо ой чистоты, по с ществ , не содержит мышьяа и хлора, оторые мо т отравить атализаторы
дальнейших процессов. Коэффициент извлечения
серы меняется в зависимости от температ ры, пористости и площади поверхности ран л о сида
цин а. Нормальный сро сл жбы атализатора
обессеривания – 5–7 лет.
Адиабатичес ая предварительная онверсия. Этот процесс обле чает на р з эндотерми№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
чес ой онверсии в тр бчатом реа торе. Адиабатичес ая предварительная онверсия л чшает эффе тивность процесса онверсии в целом и снимает мно ие проблемы, возни ающие в традиционных тр бчатых аппаратах паровой онверсии. Катализатором предварительной онверсии сл жит
ни ель (Ni) на о сиде ма ний-алюминиевой шпинели в ачестве носителя. Он хара териз ется высо ой онверсионной а тивностью, л чшей стойостью сере и большим сопротивлением образованию лерода при низ их отношениях водяно о
пара
лерод . Та ие атализаторы имеются для
тяжело о леводородно о сырья от природно о
аза до нафты.
Конверсия в тр бчатом аппарате. Обессеренный сырьевой аз, содержащий менее 0,1 млн-1
серы, смешивают с техноло ичес им паром. Эт
смесь на ревают до 500–600 °С и вводят в первичный онвертер. Обычно онвертер представляет
собой прямо ольно-тр бчат ю печь, в оторой
смесь сырья и пара на ревают с использованием
орело , зажи аемых снар жи. Тр бы первично о
онвертера содержат Ni- атализатор и на реваются снар жи для поддержания эндотермичес ой реа ции.
Типичные температ ры на выходе онвертера
находятся в пределах 815–900 С° для минимизации с ольжения CH4. Равновесию отходяще о из
онвертера СН4 способств ет более высо ая температ ра на выходе тр б, более высо ое отношение пара
аз и более низ ое давление выхода.
Все это имеет о ромное техноло ичес ое и э ономичес ое значение. Повышение температ ры на
выходе тр б на 5,5 °С может со ратить подач сырья на 1,3 % и привести равном величению выработ и пара в се ции съема отбросно о тепла.
О раничения по металл р ии тр б, требования
эндотермичес ом тепл и э ономи а дальнейших
процессов под давлением о раничивают выбор.
С переходом от природно о аза нафте отношение пара
лерод – молярное отношение пара
химичес и а тивном
лерод , содержащем ся
в леводороде, оторое поддерживается в первичном онвертере, – меняется от 2,8 до 3,4. Более
высо ое отношение пара
лерод сдви ает реа цию в сторон равновесия и меньшает с ольжение леводородов:
СН4 + Н2О → СО + 3Н2
ΔН = +206,3 Дж/моль
СО + Н2О → СО2 + Н2
ΔН = -41,2 Дж/моль
В техноло ии паровой онверсии ос ществлены
две важные разработ и, асающиеся атализатора и металл р ии тр б онвертера. Обе разработи направлены на повышение адаптации изменению ассортимента сырья и величение энер етичес о о КПД.
Для бла оприятной теплопередачи и более низо о перепада давления в тр бах необходима очень
высо ая и стабильная а тивность атализатора. При
постоянном радиенте давления и стабильных температ рах стено тр б можно значительно повы-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
сить проп с н ю способность. Носитель атализатора должен иметь хорош ю механичес ю прочность, а атализатор – больш ю площадь поверхности. Промотированные щелочью атализаторы
пред преждают образование лерода в паровом
онвертере и минимизир ют образование орячих
состояний при онверсии нафты или природно о
аза.
Разработ и в области металл р ии. Тр бы
парово о онвертера, оторые обычно рассчитаны
на предельный сро сл жбы (время до разр шения) 100 тыс. ч, работают в тяжелых словиях о ислительной среды. К этим техноло ичес им словиям относится очень орячая атмосфера, содержащая оррозионно-а рессивные о сиды серы, азот
и твердые частицы. Материал тр б находится та же под воздействием цементации и напыления металла и подвержен обширным ци личес им шо овым на р з ам вследствие перепада давления и
температ ры. Следовательно, онстр ционные материалы тр б должны обладать подтвержденной
механичес ой прочностью, оррозионной стой остью при высо ой температ ре и податливостью
литью и свар е. Кроме то о, они должны быть дост пны по приемлемым ценам.
Возможными онстр ционными материалами
для тр б печей мо т быть новые сплавы, например НК 40 и разнообразные с персплавы. Л чшими считаются литейные сплавы; они доп с ают значительно более высо ие онцентрации лерода,
ремния, вольфрама, молибдена и т.д., оторые
добавляют для л чшения механичес их свойств и
повышения оррозионной стой ости. В современном аммиачном производстве металлообработ а
литых тр б стала тр днее.
Др ой процесс высо отемперат рно о разр шения а стенитных нержавеющих сталей – сенсибилизация вследствие выделения арбидов хрома,
преим щественно на раницах межд зернами. Это
может произойти из-за термичес ой пере р з и
при свар е, неправильно о режима термообработи или во время э спл атации.
Разр шение тр б в первичных онвертерах относят на счет разрывов, вызываемых полз честью
разрывов под напряжением, деформации из иба
или орячих состояний. К общим причинам разр шения тр б онвертеров относятся пере рев отрытым пламенем, тепловые дары, онденсация
пара на атализаторе и воздействие рез их изменений температ ры и давления при частых п сах и останов ах. Следовательно, мониторин состояния тр б – жизненно важный аспе т процессов, ос ществляемых в онвертерах. Ре лярная
провер а температ ры стено тр б, поддержание
стро о определенной формы пламени рело и
обеспечение равномерно о проте ания по тр бам
помо т дости н ть более продолжительно о сроа их сл жбы. Физичес ое состояние тр б след ет оценивать во время еже одных апитальных
ремонтов методами неразр шающе о онтроля;
методам мониторин а для обнар жения рипа относятся то и Ф о, льтразв овая или лазерная
профилометрия.
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В настоящее время э ономичный выбор металл р ии тр б основан на издерж ах за сро сл жбы.
Не оторые онвертеры ре онстр ированы с использованием совершенствованной металл р ии
тр бно о материала с повышенными длительной
прочностью и сопротивлением цементации, что ради ально со ращает простой станов и.
Было становлено, что э ономичес и вы однее точно выбрать материал, оторый обеспечит
более продолжительный сро сл жбы в тр дных
для ремонта зонах, или определить злы обор дования, оторые являются причиной серьезных
останово в рез льтате от аза, например тр бы
первично о онвертера. В та их сит ациях первоначальная стоимость материала нес щественна в сравнении с потерей производства в рез льтате выхода из строя отдельно о зла обор дования.
Конвертер с азовым обо ревом или последовательно соединенный онвертер заменяет тр бчатый онвертер с теплообменни ом бла одаря
применению тр б, заполненных атализатором онверсии. Пото и из вторично о онвертера сообщают теплов ю энер ию для реа ции онверсии. Хотя
этот метод имеет ряд преим ществ перед обычным тр бчатым реа тором, он должен еще завоевать признание на современных станов ах высоой мощности.
Отходящий аз из радиантной амеры имеет
температ р 1100 °С. Толь о 50–60 % поставляемо о тепла использ ется непосредственно в процессе. Остальная тепловая энер ия отходяще о
аза отбирается в системе ре перации тепла отходяще о аза для подо рева сырья, выработ и
пара, пере рева пара и др их потребностей. Отходящий аз выходит из онве ционной се ции –
лавно о источни а выбросов с станов и и вып сается в атмосфер при 100–200 °С. Он содержит
в основном дио сид лерода (CO2) и небольшие
оличества о сидов азота (NO x), о сида лерода
(СО) и дио сида серы (SO2).
Вторичная онверсия представляет собой частичное о исление остаточно о СН4, пост пающе о
из первично о онвертера. Горячий возд х для процесса вводят через специально спрое тированн ю
орел в реа тор, в отором происходит вн треннее с орание. Степень первичной онверсии ре лир ют та им образом, чтобы возд х, пост пающий
во вторичный онвертер, обеспечивал тепловой баланс и стехиометричес ю потребность в синтезазе. Затем смесь аза с возд хом проходит над
ни ельсодержащим атализатором, де реа ция
онверсии проте ает почти до завершения.
2CH4 + O2 (+4N2) → 2CO + 4H2O (+4N2)
ΔH = -71,4 Дж/моль
Катализатором вторичной онверсии является
о сид ни еля на о исноалюминиевом носителе с
высо ой термичес ой стой остью и стабильной а тивностью. Отходящие азы из вторично о онвертера выходят при 950–1000 °С с большей частью
72
леводородов в сырье, превращенных в СО, СО 2
и водород (Н2), вместе с добавленным азотом. Техноло ичес ий аз охлаждается до 350–400 °С в отле- тилизаторе или на ревателе воды для питания
отла- тилизатора.
Конверсия СО. Охлажденный онвертированный аз содержит 12–15 % СО, остальное – Н2, азот
(N2), CO2 и небольшие оличества ар она и СН4 (на
с хой основе). Больш ю часть СО превращают в
СО2, проп с ая техноло ичес ий аз через слой атализатора о сид железа/о сид хрома при температ ре 370–400 °С в высо отемперат рном онвертере, затем – над атализатором о сид меди/о сид цин а при температ ре о оло 200–220 °С в высо отемперат рном онвертере. Остаточное содержание СО в азе составляет 0,2–0,4 %.
СО + Н2О → СО2 + Н2
ΔН = -41,2 Дж/моль
Теперь аз содержит лавным образом Н2, N2,
CO2 и избыточный техноло ичес ий пар, оторый
был подан на стадию первичной онверсии. Больш ю часть пара онденсир ют охлаждением аза
перед е о пост плением в систем очист и от СО 2.
Конденсат обычно содержит 1500–2000 млн -1 аммиа а и 800–1200 млн-1 метанола (СН3ОН), а та же не оторое оличество СО2, атализаторной пыли
и т.д. На более старых станов ах ле ие фра ции
из техноло ичес о о онденсата от оняют в олонне, в оторой пар низ о о давления находится в
нижней части. Смесь пара и азов вып с ают в атмосфер , а освобожденный от ле их фра ций онденсат после доочист и использ ют а вод для
отлов- тилизаторов.
Катализаторы среднетемперат рной онверсии
теперь заменяют стандартные атализаторы высоотемперат рной онверсии на аммиачных и водородных станов ах, работающих при очень низих отношениях пара
лерод . Большинство товарных атализаторов низ отемперат рной онверсии обладают высо ой стой остью воде и отравлению хлором. С недавних пор образование метанола (побочный прод т) на атализаторах низ отемперат рной онверсии стало э оло ичес ой проблемой. Катализаторы низ отемперат рной онверсии ново о по оления способны снижать образование метанола. Новым совершенствованием в
онвертере высо отемперат рной онверсии стал
специально спрое тированный отел, вставленный
в атализаторные слои для съема тепла на месте,
это повышает эффе тивность реа тора.
Удаление СО2. Рентабельность станово по
производств водорода и аммиа а во мно ом зависит от эффе тивности и надежности систем извлечения СО2. В течение последних 30 лет развития техноло ии не оторые инновации на этой техноло ичес ой ст пени позволили повысить эффе тивность абсорбции, снизить с ольжение СО2 до
миллионных долей, со ратить потребности в энерии для ре енерации СО2, эффе тивно снизить оррозию обор дования на станов е и способствовали появлению нето сичных и э оло ичес и приемлемых систем растворителей и а тиваторов аб№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сорбции, переход от физичес их и химичес их методов абсорбции сочетанию обоих методов, л чшению массопередачи п тем л чшения онта та
аза с жид остью и т.д.
Конвертированный аз обычно содержит 18–
22 % СО2, оторый извле ают п тем химичес ой
или физичес ой абсорбции. В химичес их процессах обычно в ачестве растворителей использ ют
водные аминные или орячие поташные растворы.
Для физичес ой абсорбции использ ют та ие растворители, а простые эфиры диметил ли оля и
пропилен арбонат.
В ачестве промоторов или атализаторов, в
зависимости от процесса, использ ют о сид пятивалентно о ванадия, мышья овистый ан идрид,
пиперазин и др ие соединения. В аминных процессах абсорбция СО2 ос ществляется п тем образования адд тов амина, оторые ч вствительны тепл и ре енерир ются на реванием раствора. В процессе физичес ой абсорбции СО2 растворяется под давлением в метаноле, не вст пая в
химичес ое взаимодействие. Ре енерация достиается п тем просто о одно ратно о испарения
раствора. На более мел их станов ах для извлечения СО2 использ ют орот оци лов ю адсорбцию (КЦА).
Кроме раствора для абсорбции и е о хара теристи большое значение имеют онстр ция олонны, вн тренняя насад а, распределители и перераспределители раствора, расход раствора и т.д.
В настоящее время испытанные прое ты можно пол чить от поставщи ов собственни а наряд с техничес ой поддерж ой для ввода в э спл атацию и
выявления неполадо . Это обле чает выбор л чше о варианта для СО2.
Процесс с орячим арбонатом алия. Этот
процесс а тивир ют 3%-ным диэтаноламином
(ДЭА). Раствор ин ибир ют о сидом пятивалентно о ванадия (V2O5) для снижения оррозионно о
воздействия. Обычный состав раствора: 30 % арбоната алия плюс 0,3–1 % а тиватора и ин ибитор оррозии. Разработаны л чшенные, более стабильные аминные а тиваторы, оторые меньше
подвер аются химичес ой дестр ции.
К2СО3 + СО2 + Н2О → КНСО3 (абсорбция)
2КНСО3 + теплота → К2СО3 + СО2 + Н2О
(ре енерация)
Процесс с лицином. В этом процессе использ ется смесь водно о раствора арбоната алия,
амино с сной ислоты ( лицина) и ДЭА. Содержание арбоната обычно – 29 % (по массе) и а тиваторов – меньше 2 %. Компоненты раствора нето сичны. Использ ется дв хст пенчатая абсорбция с применением пол слабо о (подается в среднюю часть абсорбера) и слабо о (в верхней части)
раствора. Пото пол слабо о раствора не охлаждают для повышения инети и абсорбции. Пото
слабо о раствора наоборот охлаждают, чтобы л чшить приближение равновесию и минимизировать с ольжение СО2.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
H2N – CH2 – COO– + CO2 →
–
OOC – NH – CH2 – COO– + H+
OOC – NH – CH2 – COO– + H2O =
H2N – CH2 – COO– +HCO3–
–
Процесс с метилдиэтаноламином. В настоящее время процесс с метилдиэтаноламином
(МДЭА) широ о использ ется на аминных становах для извлечения больших оличеств СО2. В мире
эффе тивно э спл атир ется нес оль о станово .
Процесс с МДЭА оренным образом изменил техноло ию очист и от СО2 в отношении рентабельности процесса, надежности, энер опотребления
и о раничения оррозии. Раствор состоит из МДЭА
(третичный амин), пиперазина (ци личес ий амин
в ачестве а тиватора) и воды; он менее щелочной
по природе в сравнении с лицином или ДЭА. Абсорбция СО2 чистым МДЭА довольно низ ая, но ее
силивают а тиваторы, и изменение онцентрации
а тиватора позволяет изменять хара тер термодинамичес о о поведения с более физичес о о на более химичес ий:
(СН2 – СН2 – ОН)2 – N – СН3 + СО2 + Н2О →
(СН2 – СН2 – ОН)2 – N – СН4+ + НСО3
Для станов и пол чения мочевины, связанной
с аммиачной станов ой на основе природно о
аза, лавным о раничением является то, что СО 2,
пол ченный из оловной фра ции аммиачной станов и, не находит достаточно о спроса для производства мочевины. На не оторых объе тах построены станов и очист и от СО2, пото ов отходяще о аза из первично о реа тора паровой онверсии. Это снизило выбросы объе том парни овых
азов.
В 1990-х . в аппарате с азовым обо ревом
(gas-heated reformer – GHR), заменившем традиционный тр бчатый аппарат, использовали процесс
КЦА для очист и от СО2 пото а техноло ичес о о
аза. Одна о для р пномасштабных аммиачных
станово процесс КЦА по а еще не стал э ономичес и подтвержденным методом.
Метанирование. Газ из абсорбера после очист и от СО2 содержит толь о малые оличества СО
и СО2, оторые должны быть далены; это яд для
атализатора синтеза аммиа а. В реа ции метанирования СО и СО2 превращаются в СН4 и вод в
рез льтате прохождения аза абсорбера через ре тор, содержащий Ni- атализатор, при 350 °С. Разработ а эффе тивных атализаторов онверсии СО
в СО2 и система извлечения СО2 позволили снизить рабоч ю температ р для атализатора метанирования.
СО + 3Н2 → СН4 + Н2О
ΔН = -206 Дж/моль
СО2 + 4Н2 → СН4 + 2Н2О ΔН = -165 Дж/моль
СН4 – инертный аз в реа ции синтеза, и образовавш юся вод даляют охлаждением и онденсацией. Газ, после метанирования и охлаждения,
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
содержит Н2 и N в стехиометричес ом соотношении 3:1, и е о называют синтез- азом.
Синтез аммиа а. Для достижения более высо о о энер етичес о о КПД в се ции синтеза необходимо было сочетать техноло ии онвертера с
атализатором синтеза. Катализатор в этой разработ е и рает жизненно важн ю роль. На большинстве станово для со ращения времени п с а
был введен предварительно восстановленный атализатор.
Синтез- аз сжимают до 10–20 МПа, использ я
центробежные омпрессоры с приводом от паровых т рбин высо о о давления. В реа ции использован железный атализатор при 350–550 °С. Реа ция образования аммиа а – э зотермичес ая; енерированное тепло использ ется для выработ и
пара. При аждом проходе через онвертер происходит превращение толь о 20–30 % синтез- аза;
поэтом необходим онт р рецир ляции для отделения аммиа а от пото а, выходяще о из онвертера, и для ввода подпит и свежим азом. Во
время это о процесса инертные азы, содержащиеся в синтез- азе (ар он, метан и т.д.), на апливаются в онт ре синтеза и их содержание держивается на ровне 10–15 % постоянной прод в ой.
Прод вочный аз охлаждают для отделения NH 3,
промывают водой для очист и от оставше ося аммиа а и использ ют а топливо в реа торе паровой онверсии или направляют на извлечение водорода.
Конденсация прод тово о аммиа а дости ается с помощью системы охлаждения, и прод товый аммиа направляют на хранение. Сжиженный
прод товый аммиа либо использ ют непосредственно на послед ющих техноло ичес их становах, либо хранят в резерв арах. Обычно это полностью охлаждаемые резерв ары ем остью от
10 тыс. до 50 тыс. т, сферичес ие резерв ары
(3 тыс. т) под давлением и цистерны (20 т).
N2 + 3H2 → 2NH3
ΔH = -91,8 Дж/моль
Низ ая температ ра и высо ое давление способств ют равновесию реа ции синтеза аммиа а.
С орости атализир емых реа ций повышаются с
повышением температ р и давления. Рез льтат:
для большинства онт ров синтеза аммиа а использ ют онвертеры с множественными слоями и
с охлаждением межд слоями.
Ша ом вперед в техноло ии синтеза аммиа а
стала разработ а р тениево о атализатора с металличес ой основой на запатентованной рафичес ой стр т ре. Прис щая ем а тивность в 20
раз выше, чем традиционно о атализатора на
основе железа. Этот атализатор может сохранять
более высо ю а тивность при низ их температ ре и давлении в широ ом диапазоне отношений
H2/N2.
Др им достижением в техноло ии атализатора для синтеза аммиа а является ран лированный вюститный (нестехиометричес ая за ись железа) атализатор с промоторами, например Са,
алюминий, алий и ред оземельные элементы с
74
Эле троэнер ия Возд х
Установ а
разделения
возд ха
Тяжелое топливо
Тепло
Газифи ация
Шла
Удаление сажи/отбор
Сера
Удаление серы/отбор
Тепло
Конверсия СО в СО2
Тепло,
эле троэнер ия
Конденсат
Удаление СО2
CO2
Топливный аз
Промыв а жид им N2
Тепло,
эле троэнер ия
Тепло,
эле троэнер ия
Топливо
Компрессия
Тепло,
отд вочный аз
Синтез аммиа а
Топливный аз
Дополнительный отел- тилизатор
Рис. 2. Схема производства аммиа а при использовании
тяжело о топлива методами частично о о исления
высо ой а тивностью при низ их температ ре и
давлении, более быстрыми с оростями восстановления и повышенными механичес ой прочностью
и стой остью отравлению.
В прое тировании современных онвертеров
аммиа а принята онцепция радиально о пото а,
отором прис щи низ ий перепад давления, высо ая степень превращения за проход, вн тренний
теплообмен межд слоями атализатора, возможность использования более мел озернисто о атализатора. Та им образом, с орость рецир ляции
и перепад давления в онт ре остаются низ ими,
бла одаря чем снижается потребление мощности на омпрессию. Большинство старых станово
дообор дованы новыми барабанами онвертеров
для энер осбережения и снижения напряжения на
обор дование онт ра.
Системы ре перации прод вочно о аза (purge
gas recovery – PGR) для аммиа а отбирают значительные объемы Н2, оторый в противном сл чае
теряют а топливо для печи. Прое ты, основанные а на рио енной техноло ии, та и на мембранах из п стотело о воло на, были спешными.
Первый вариант более эффе тивен при извлечении Н2 из прод вочно о аза, второй – треб ет
меньших апиталовложений.
Частичное о исление леводородов или аменно о ля. Процессы частично о о исления при
использовании тяжело о отельно о топлива, вамно о остат а переработ и нефти или аменно о ля от рывают альтернативный п ть произ№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
водств аммиа а. Э ономи а процессов и апиталовложения зависят от наличия, стоимости и ачества сырья и ислорода. Др ие фа торы связаны
с проблемами э оло ии: тилизация и обработ а
побочных прод тов и сточных вод.
Если сырьем является тяжелое отельное топливо с высо им содержанием серы или аменный
оль, для азифи ации применяется не аталитичес ое частичное о исление при давлении 5 МПа и
температ ре 1400 °С (рис. 2).
Пар подают на станов
азифи ации для смя чения температ ры процесса. Крио енная станова разделения возд ха снабжает процесс ислородом и азотом.
При взаимодействии леводородов с ислородом на станов е азифи ации образ ются СО и
Н2, а та же не оторые оличество СО2, СН4 и сажи.
Тепло орячих азов с высо ой онцентрацией пыли
отбирается в специально спрое тированном отле- тилизаторе. Саж из техноло ичес о о аза
даляют промыв ой водой и отделяют в виде леводородной с спензии. Соединения серы в сырье
превращают в H2S и отделяют от техноло ичес оо аза, использ я селе тивный абсорбент ( оторый может быть тем же самым, что для даления
СО2). Затем ре енерированный H2S превращают в
элементарн ю сер по техноло ии Кла са.
Затем СО превращают в СО2 по реа ции онверсии в прис тствии воды после проп с а через
два слоя железно о атализатора с промеж точным охлаждением. Очист от СО2 производят абсорбентом, а в процессе паровой онверсии. Оставшиеся следы СО и СО2 даляют при доочист е
аза промыв ой жид им азотом. Пол чая чистый
синтез- аз, вводят больше N2 для обеспечения стехиометричес о о отношения H2/N2 для производства аммиа а. Пол ченный синтез- аз содержит
толь о Н2 и N2. Инертные азы отс тств ют. Поэтом онт р синтеза аммиа а не н ждается в прод в е. Рез льтат: эффе тивность онт ра выше,
чем процесса паровой онверсии.
Каменный оль. В азифи ации ля лавными стадиями являются размол ля, при отовление с спензии и распыление с спензии, в дополнение стадиям, необходимым для переработ и
тяжело о отельно о топлива. Это треб ет более
высо о о первоначально о вложения апитала.
Высо ое энер опотребление превращает азифиацию ля в нежизнеспособный процесс. Тем не
менее, проводятся работы по преодолению этих
недостат ов и вложение апитала в р пные производственные мощности; оба аспе та частично
стим лированы повышением цен на нефть.
Параллельное производство аммиа а. Газифи ация остат ов нефтепереработ и – хорошо проверенный и оренившийся процесс; с ществ ет
нес оль о станово , расположенных в разных
странах. Этот процесс в лючает не аталитичес ое
частичное о исление сырья ислородом ассоциированно о процесса разделения возд ха для пол чения синтез- аза – смеси СО, Н 2 и небольших оличеств СО2, H2S, сажи и т.д. Горячие азы с станов и азифи ации охлаждают с параллельной вы-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Прод ты
нефтепереработ и
Синтез- аз,
СО2, S
Удобрения
Вода
Установ а
производства
добрений
Градирня
Эле троэнер ия, СО2
Нефть
НПЗ
Силовая
станов а
Обработ а
отходящих
пото ов
Эле троэнер ия
Нефтехимичес ая
станов а
Нефтехимичес ие
прод ты
Рис. 3. Инте рированный нефтехимичес ий омпле с: нефтепереработ а, производство добрений, нефтехимичес их прод тов и эле троэнер ии в омбинированном процессе
работ ой техноло ичес о о пара п тем е о рез оо охлаждения водой для даления пыли и твердых
примесей. Сероводород отделяют промыв ой МЭА
(моноэтаноламином) или ли олем.
Извлеченные H2S и сероо ись лерода (COS)
направляют на реа цию Кла са; сер извле ают в
виде элементарной серы, оторая может быть использована для производства серной ислоты или
добрений. Вся сера в остат е использ ется для
питания станов и.
Пол ченный в процессе синтез- аз анало ичен
синтез- аз др их процессов частично о о исления с использованием печно о топлива или малосернисто о тяжело о сырья. Кроме синтеза аммиа а он может быть та же использован для производства метанола и выработ и энер ии в инте рированном ци личес ом режиме азифи ации
(рис. 3). Для синтеза аммиа а СО в азе превращают в СО2 и даляют. Пол ченный Н2 смешивают с N2 от разделения возд ха в промывочной
олонне в соответствии с требованиями синтезаз для производства аммиа а. Требование
заводс ом водород для обессеривания и пол чения разных сортов топлива тоже может быть
довлетворено п тем очист и синтез- аза на станов е КЦА.
Э оло ия. К э оло ичес им преим ществам
омбинированно о процесса относятся л чшение рецир ляции лерода, общий отбор серы
и снижение выбросов СО2. К преим ществам техноло ии азифи ации относятся л чшая тилизация тяжелых заводс их остат ов, л чшение ибости по сырью, повышение работоспособности,
надежности и КПД производства синтез- аза.
Э ономичес ая привле ательность об словлена
л чшением оптимизации системы и большим
снижением производственных затрат на аждой
стадии.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В та их развивающихся странах, а Китай и Индия, наблюдаются н лонный рост промышленноо/сельс охозяйственно о потребления и общий
э ономичес ий подъем. Эти страны пола аются на
импорт сырья и потребности в топливе для поддерж и НПЗ и смежных предприятий: производство добрений, энер етичес ое и нефтехимичесое производство. НПЗ, завод по производств
добрений, энер етичес ие и нефтехимичес ие
предприятия – объе ты р пных апиталовложений
и высо отехноло ичных решений. Часто эти станов и, правляемые разными ор анизациями, действ ют а независимые омпании. Техноло ия
может быть использована для становления синеризма межд этими станов ами, что может и рать
лавн ю роль в повышении доходности всех этих
станово .
Надежность станов и. Повышение надежности станов и – это всеобъемлющий рез льтат. Он в лючает л чшение работы и состояния
лавно о обор дования (реа торы паровой онверсии, отлы- тилизаторы, онвертеры, омпрессоры), проводимых процессов, в том числе
очист от СО 2, ре перацию отд вочно о аза,
и л чшее применение с повышением а тивности
и сро а сл жбы. Время п с а было постепенно
снижено, и с предварительно восстановленными
атализаторами стали возможны методы с оренных п с ов.
У современной аммиачной станов и заре истрирована высо ая степень непостоянства в отношении периода непрерывной э спл атации. В течение ряда лет планировались еже одные ревизии
для замены отработанно о атализатора. Ревизии
планировались та же для проведения становленных осмотров отельно о обор дования и др их
жизненно важных ем остей, оторые можно провести толь о во время от лючения станов и. На
не оторых станов ах еже одный ремонт и техобсл живание, необходимые для дв х одично о ци ла непрерывной э спл атации, принято проводить
в течение 30 с т.
Управление процессом. На большинстве станово использ ется КИП на основе РСУ – распределенной системы правления, поэтом дис ретный анализ прошлых данных и понимание тенденций поведения обор дования не представляют
сложности. Со ласование и провер а достоверности данных процесса, пост пающих в реальном времени, помо ают операторам моделировать поведение обор дования и реа торов. Та ие др жественные оператор про раммы для мониторин а
рабочих хара теристи на пото е можно приобрести по дост пным ценам.
На не оторых индийс их станов ах были спешно использованы возможности современных
средств правления процессом. Гр ппа э спертов,
исслед ющая ровни эффе тивности станово по
производств аммиа а и мочевины трех р пнейших производителей, считает, что энер опотребление индийс их станово , сырьем для оторых
является аз, л чше, чем на анало ичных становах, работающих в США и Китае. В тех сл чаях,
76
о да сырьем станово является нафта, цифры
энер опотребления почти сопоставимы.
Безопасность, надежность и э оло ичес ий
стат с. Замечательные спехи были дости н ты в
повышении безопасности производства на аммиачных станов ах. Кроме то о, была значительно
л чшена тяжелая о р жающая среда этих предприятий. Например, в начале 1960-х . давление
при проведении синтеза аммиа а было 350 атм; в
настоящее время оно снижено до менее 100 атм в
рез льтате повышения а тивности атализатора,
л чшения онфи рации системы и использования более надежно о обор дования и КИП для релирования процесса.
Приложены силия том , чтобы все се ции станово производства аммиа а были спрое тированы и построены с соблюдением неотъемлемых
принципов безопасности. Проводится дос ональная провер а опасности и работоспособности
(Hazard and Operability – HAZOR) спрое тированной станов и на стадии замораживания прое та
и после строительства. В дальнейшем собранная
информация использ ется для подробно о анализа рис ов. Пред смотрены аде ватные меры, оторые арантир ют, что рис и для станов и, обсл живающе о персонала и местно о населения
минимизированы и находятся в приемлемых пределах. Разработаны планы проведения мероприятий в аварийных сит ациях, часто проверяемые на
модельных стройствах, отражающих х дшие вероятные сценарии. На мно их станов ах имеются
специальные системы и инстр ции проведения
действий в аварийных сит ациях.
В этой отрасли произошло нес оль о несчастных сл чаев, и важно то, что из аждо о инцидента
были извлечены ро и. Каждая авария была исследована и обс ждалась на различных межд народных фор мах. В рез льтате этой деятельности в
послед ющие прое ты были в лючены защитные
меры для пред преждения подобных сл чаев или
разработаны изменения в подходах э спл атации и техобсл живанию. Значительный в лад в совершенствование техноло ии и э спл атации станово вносят Симпози мы по безопасности аммиачных станово , еже одно проводимые Америанс им инстит том инженеров-хими ов.
Вопросы э оло ии. Меры по охране о р жающей среды обеспечивают соответств ющ ю очист и тилизацию выбросов станов и в атмосфер , сточных вод и твердых отходов. Еще одна э оло ичес ая проблема – ш м. На аммиачной станов е источни ами ш ма являются печь реа тора
паровой онверсии, возд ход в а, возд шные холодильни и, насосы, омпрессоры и станов и КЦА.
Использование орело с низ им ровнем ш ма,
за лючение в ож хи ротационно о обор дования,
применение специальной изоляции, снижающей
ш м возд ховодов и т.д. – та овы п ти снижения
ш ма в пределах станово .
Утилизация опасных отходов начала вызывать
серьезные затр днения в связи с э оло ичес ими
проблемами. Самые опасные отходы, образ ющиеся в процессах производства аммиа а, – это по№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Энер озатраты, тыс.
ал/т
Цены на аммиа , долл/т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Год
Год
Рис. 5. Цены на аммиа с 1996 по 2005
Рис. 4. Средние энер озатраты предприятий по производств
аммиа а (1987–2004 .)
бочные прод ты и/или отработанные атализаторы, состоящие из ни еля, молибдена, цин а, меди,
ванадия, хрома, палладия, платины, радия и т.д. К
др им отходам процессов очист и относятся отработанный лерод, а процессов извлечения СО2
– остат и, содержащие мышья и ванадий. На аммиачных станов ах побочными прод тами, треб ющими специальных методов тилизации, являются содержащие хром шламы после обработ и
охлаждающей воды, химичес ий шлам из реа торов и с станов и очист и сточных вод, отработанное масло. Промышленность серьезно работает
над тем, чтобы добровольно принять на себя безопасн ю тилизацию та их отработанных материалов на предприятиях, специально предназначенных для обработ и, хранения и тилизации.
Охрана станов и тоже является проблемой первостепенной важности в связи с розами межд народно о терроризма. Возрастает необходимость в
принятии более подробных дире тив по охране объе тов. Эти дире тивы мо т быть изданы профессиональными промышленными ор анизациями или федеральными правительственными ор анами.
Управленчес ая полити а тоже претерпела соответств ющие изменения. Извлечение ро ов из
прошлых аварий, систематичес ое исследование
всех от азов систем и обор довании, проведение
ревизий, связанных с рис ами, и внедрение методов техобсл живания, с онцентрированных на надежности, – та овы не оторые методы, пра ти емые в настоящее время а стандартная полити а
э спл атации объе тов. Со стороны оператора мониторин режима работы на пото е тоже стал общепринятой пра ти ой, обеспечивающей работ
станово по заданиям.
Выявление неполадо , пред предительный ремонт и техобсл живание обор дования помо ли соратить простои станово .
Опираясь на опыт э спл атации и на чные исследования, специалисты рассмотрели общие проблемы, встречающиеся на станов ах, с целью достижения надежной, эффе тивной и стойчивой работы. Это позволило определить л чшие пра тичес ие методы, исследовать возможные варианты
переоснащения и ре омендовать методы правления в аномальных сит ациях и, следовательно, достичь общей оптимизации станово . Движ щей
силой в развитии аммиачной отрасли стало достижение энер осбережения, э оло ичес ой чистоты
и высо ой прибыльности на мировых рын ах.
АММИАК –
ИСПЫТАННЫЙ ВРЕМЕНЕМ
НЕФТЕХИМИЧЕСКИЙ ПРОДУКТ
Инд стрия аммиа а – жизненно необходимая
отрасль в производстве азотных добрений. Это
один из самых развитых се ментов нефтехимичесой промышленности. Со времени изобретения
процесса Хабера-Боша в 1913 . и дальнейших разработо , ос ществленных в течение 90 лет в современной инд стрии аммиа а, фи сация атмосферно о азота в форме аммиа а и е о превращение в а рохимичес ие прод ты способств ют довлетворению 40 % мирово о спроса на протеин.
Мировое производство аммиа а в 2004 . дости ло 141,4 млн т, 90 % оторых использ ется непосредственно для производства минеральных добрений (табл. 1). Прое тир емое величение спроса на добрения в период с 2004 по 2010 . составит 1,6 % в од; рост произойдет в развивающихся
странах Азиатс о-Тихоо еанс о о ре иона и России (табл. 1 и 2).
Таблица 1. Мировой рыно аммиа а – 2003 .
Производство
Страна
Млнт
Китай
Индия
США
Россия
У раина
Канада
ТринидадиТоба о
Индонезия
Др иестраны
Мир,с ммарно
30,207
12,595
8,768
9,113
3,934
3,646
3,574
4,254
32,70
108,79
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Таблица 2. Индийс ий импорт аммиа а, 2003–2004
Главныеэ спортеры
Страна
Млнт
Россия
ТринидадиТоба о
У раина
Индонезия
Канада
Катар
Са довс аяАравия
Нидерланды
Др иестраны
Мир
.
2,4999
3,251
1,467
1,257
0,674
0,349
0,372
0,476
3,431
13,777
№ 8 • ав ст 2006
Главныеимпортеры
Страна
Млнт
США
Индия
ЮжнаяКорея
Франция
Бель ия



Др иестраны
Мир
5,415
1,085
0,841
0,609
0,477



5,35
13,777
Страна
Катар
Са довс аяАравия
Иран
Бан ладеш
ОАЭ
Др иестраны
С ммарно
.
Млнт
0,328
0,226
0,116
0,151
0,094
0,411
1,326
77
Аммиачная промышленность потребляет о оло
1,2 % мировых энер етичес их рес рсов (рис. 4).
В течение последних трех десятилетий были дости н ты значительные спехи в повышении энеретичес о о КПД, безопасности и э оло ичности
аммиачно о производства. Та , дельные энер озатраты, образование отходов, выбросы парни овых азов и частота несчастных сл чаев на производстве имеют тенденцию снижению.
Значительно величилась мировая тор овля аммиа ом. Мировое производство аммиа а выросло
на 7 % в 2004 .; недостаточное наличие аммиа а
в межре иональной тор овле об словлено о раничением мощности и повышением тарифов на морс ие перевоз и. Главными центрами производства
являются бывший Советс ий Союз и Ближний Восто , де имеются обильные запасы природно о
аза (см. табл. 1). Основные импортеры аммиа а
– Индия и США. Из 8746 млн т аммиа а, э спортир емых Ближним Восто ом, о оло 62 % направляется в Индию. В 2005 . вырос спрос на импорт в
США (см. табл. 2).
Цена аммиа а райне не стойчива: от ре ордно
низ ой 106 долл. за 1 т в о тябре/де абре 2002 .
до ре ордно высо ой 326,7 долл. в январе/марте
2004 . (рис. 5). Средняя цена олеблется от 117 до
304 долл/т. В 2003 . в мире было продано приблизительно 13,776 млн т жид о о аммиа а.
Кр пнейшими э спортерами являются Ближний
Восто (Са довс ая Аравия, Бахрейн и ОАЭ), Россия, У раина, Канада, Германия, Нидерланды, Индонезия, Тринидад и Тоба о. Импортировали основное оличество аммиа а, произведенно о в др их странах, Индия, Северная Корея, Западная Европа, Иордания, Латинс ая Амери а и США.
Природный аз, преим щественно метан (СН4),
– л чшее сырье для производства аммиа а. Последние обзоры по азывают, что 71 % мировой мощности по производств аммиа а базир ется на природном азе. К др им видам сырья принадлежат нафта, СНГ и нефтезаводс ие азы (5,6 %), отельное
топливо и жид ие остат и (3,7 %), аменный оль,
о с и аз печей о сования (19 %). Достижения в
области азифи ации оворят о том, что аменный
оль – потенциальное перво лассное сырье для производства аммиа а, особенно с четом беспрецедентно о роста цен на нефть и природный аз.
Природный аз тоже является предметом мировой тор овли в форме сжиженно о природно о
аза (СПГ), про ачиваемо о по меж ос дарственным тр бопроводам. Главные э спортеры СПГ находятся на Ближнем Восто е, в России, Ю о-Западной Азии, Австралии, Алжире, Ни ерии, Канаде и Ме си е. К лавным импортерам СПГ относятся Япония, Европейс ий Союз, США, Южная
Корея и Тайвань. Самые протяженные тр бопроводы для транспортирования природно о аза находятся в Европе и Северной Амери е.
Природный аз же в течение мно их лет польз ется ценовым преим ществом перед др ими видами сырья, вследствие о раниченной дост пности при тесной близости нефтяным месторождениям, о ромных инвестиций, необходимых для сжи78
Производство аммиа а, млн т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Год
Рис. 6. Производство аммиа а в Индии, 1993–2004
.
жения, транспорта рио енных жид остей, ре азифи ации и, на онец, тр бопроводной инфрастр т ры на территории потребителя. Эта сит ация
сле а изменилась, та а раст щий спрос на природный аз способствовал строительств терминалов СПГ в разных странах.
Сжатый природный аз постепенно завоевывает позиции а сырье для аммиачных станово .
Освоена техноло ия пол чения, транспорта и достав и сжато о природно о аза. Кроме то о, апиталовложения для пол чения и омпрессии природно о аза из нерентабельных азовых месторождений ниже, чем для терминалов СПГ.
Транспорт сжато о природно о аза прост и
ле о ос ществляется. Тан ерные перевоз и сжато о природно о аза дешевле, чем СНГ на расстояния до 3500 м. Стоимость перевоз и сжатоо природно о аза на более дальние расстояния
превышают затраты на СНГ, и СНГ становится
более привле ательной транспортир емой средой
– больше аза (объем аза в 3 раза больше) на
тан ер. При арантированном наличии сжато о
природно о аза на бере овых станов ах производства аммиа а, работающих на нафте или отельном топливе, может стать возможной замена
сырья для выи рыша в финансовой жизнеспособности.
Индия
Индийс ая инд стрия аммиа а имеет стойчив ю
одов ю производительность, равн ю 12,8 млн т.
В течение 2003–2004 . объем производства составил 12,53 млн т (рис. 6). О оло 61 % аммиа а
производится в Индии на основе природно о аза.
Из 38 станово в настоящее время э спл атир ются 35, 3 станов и за рыты ввид недостаточной
жизнеспособности в словиях новой полити и цен
на добрения, 15 станово работают в частном се торе, 14 – в ос дарственном се торе и 6 – в ооперативном се торе. Дополнительно отечественном производств 12,595 млн т Индия импортировала о оло 1,33 млн т аммиа а в течение 2003–
2004 . (см. табл. 2).
Запасы и баланс. По оцен е Межд народной
ассоциации производства добрений (International
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Цена на нафт , долл/т
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Год
Рис. 7. Цены на нафт , 1995–2005
.
Fertilizer Industry Association – IFA), основанной в
Париже, мировой баланс предложения и спроса на
азот останется напряженным в орот ой перспе тиве, но в послед ющие оды напряженность б дет ослабевать с нарастанием избыт а. В по азателях сово пно о спроса относительно предложения (общие возможности по аммиа ) про нозир емый рост предложения составляет 2,5 % в од
против одово о роста спроса 1,5 %. Появление
избыт а ожидается и в 2006 ., а 2009 . – значительное е о величение при словии своевременной реализации всех прое тов заявленных мощностей. Одна о
онц десятилетия темп роста излиш а начнет снижаться.
В период с 2005 по 2009 . новые прое ты и
расширение производства величат мощность по
производств мочевины примерно на 24 млн т,
60 % оторой б дет производиться в странах-потребителях. В отношении ре ионально о распределения в лад Западной Азии составит почти половин дополнительно о пост пления за счет ввода новых мощностей в течение это о периода, за
ней след ет Китай с 35%-ным в ладом и остальные 15 % пост пят из России и Индии.
Более высо ая стоимость природно о аза, преобладающая в Северной Амери е, Западной и Центральной Европе, Северо-Восточной Азии и Индии,
не стим лир ет инвестирование в современн ю
р пн ю и он рентоспособн ю по затратам мощность в ре ионе. Напротив, бо атые азом ре ионы Западной Азии, России и стран Карибс о о бассейна мо т рассчитывать на привлечение р пных
инвестиций. Кроме то о, не оторые станов и в
США и Индии простаивают из-за высо ой стоимости сырья, азообразно о или жид о о.
В рез льтате последних всплес ов цен на нефть
цены на сырье для производства аммиа а – природный аз и нафт – значительно величились.
В Индии доминир ющая цена по всем тр бопровод НВ7 равна 3–4,5 долл/млн БТЕ (1 БТЕ =
1,05 Дж), то да а цена отельно о топлива составляет 11 долл/млн БТЕ и нафты – в пределах
14–15 долл/млн БТЕ (рис. 7).
Повышение цен на жид ое сырье больше дарило по станов ам, работающим в Индии на нафте и отельном топливе. Не оторые станов и
за рыты, др ие продолжают работать, неся тяжелые потери.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Китай и Индия, лавные импортеры мочевины с
онца 1990-х ., развили собственное производство и пре ратили импорт. Китай 2001 . начал
э спортировать 1 млн т. В рез льтате потери э спортных рис ов в Индии и Китае строительство
мощностей в мире со ратилось. Сит ация постепенно меняется, и импорт в Индию, вновь заявленный в 2003 ., может величиться ввид вероятно о за рытия мощностей приблизительно на 3
млн т мочевины в связи с изменениями полити и
цен на добрения.
Китай не освоил источни и природно о аза или
ле ий дост п СПГ. Одна о он является р пнейшим в мире производителем аменно о ля. Поэтом Китай продолжает свою про рамм расширения производства аммиа а, планир я строительство 10 станово на основе ля для производства 3,7 млн т/ од аммиа а. В противоположность
этом , две р пные индийс ие станов и производства аммиа а на основе аменно о ля, оторые
внесли значительный на чный и пра тичес ий в лад
в техноло ию азифи ации аменно о ля, были
остановлены в связи с высо ой стоимостью.
По межд народном сценарию техноло ия б дет и рать вед щ ю роль в довлетворении потребностей в добрениях.
Др ие виды сырья для производства аммиа а
в лючают ле ие леводороды (например сжиженный нефтяной аз), отельное топливо, нефтезаводс ие остат и и аменный оль. Эти виды сырья все же должны быть проверены на техничесю и оммерчес ю жизнеспособность на современных станов ах большой мощности.
Современная тенденция. В отрасли производства аммиа а ведется строительство однопоточных станово повышенной мощности. В э спл атации находятся однопоточные станов и производительностью от 2500 до 3000 т/с т и. Установи производительностью до 5000 т/с т запланированы р пными поставщи ами техноло ий. Это достижение стало возможным бла одаря постоянной
работе по оптимизации и совершенствованию
техноло ии синтеза аммиа а. Преим щества р пных станово за лючаются в возможностях р пномасштабной э ономии средств. Удвоение размера однопоточной станов и может потенциально со ратить на 20 % производственные затраты,
связанные с вложением апитала.
Перевела Н. Иванова
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДОВ БУТЕНА-1
Р. Дж. Гартсайд, М.И. Грине и Г. Калим, ABB Lummus Global, Бл мфилд, шт. Нью-Джерси
Новая реа торная система позволяет величивать выход б тена-1 за счет б тена-2 при разделении фра ций С4
Б тен-1 применяется лавным образом в ачестве сомономера для пол чения не оторых сортов
линейно о полиэтилена низ ой плотности. Мировые
мощности по производств б тена-1 оцениваются в
1,3 млн т/ од. Потребление б дет величиваться до
2015 .на 3–6 % в од. Для довлетворения раст ще о спроса в про нозир емый период потреб ются дополнительные мощности на 800 тыс. т/ од при
сохранении нынешних оэффициентов использования техничес о о обор дования.
Б тен-1 можно пол чить разделением фра ций
С4 из нефтезаводс их пото ов или пото ов с станово паровой онверсии п тем димеризации этилена. Один вариант довлетворения б д ще о спроса за лючаются в примении ново о процесса изомеризации двойных связей, оторый значительно
величивает выход б тена-1 из фра ции С4 нефтехимичес их или нефтезаводс их пото ов. Этот метод предпола ает применение изомеризации в системе фра ционирования б тен-1/б тен-2. Расход
сырья для пол чения б тена-1 высо ой чистоты может быть снижен на 32 % или выход б тена-1 может
быть величен более чем на 65 % при той же с орости подачи сырья.
Производство б тена-1 – с ществ ющие варианты. Неочищенные пото и с НПЗ или станово
ре ин а с водяным паром содержат смесь изомеров, в лючающ ю в себя б тадиен, б тен-1, б тен2, изоб тен и а изо-, та и нормальные парафины. Типичные специфи ации на б тен-1 треб ют
98%-ной степени чистоты или выше. Поэтом пол чение б тена высо ой чистоты связано с мно ост пенчатым процессом. Ка по азано на рис. 1, б тадиен либо идрир ют до б тенов на станов е последовательной идро енизации, либо даляют посредством э стра ции. Если применяется э стра ция, то для снижения содержания б тадиена в рафинате до очень низ их ровней (< 10 млн-1) все же
треб ется небольшая станов а селе тивной идроенизации.
Но в процессе селе тивной идро енизации незначительная часть б тена-1, содержаще ося в сырье, превращается в б тен-2 в рез льтате реа ций
идроизомеризации, проте ающих синхронно с
идро енизацией. Хотя эти реа ции мо т быть минимизированы посредством подбора атализатора, ре лирования парциально о давления водорода и с помощью добаво , но полностью ис лючить
их невозможно. Типичные потери б тена находятся в пределах 1,5–5 % (их называют б танами, образовавшимися из б тадиена, плюс б тены). Эти
потери пропорционально снижают выход б тена1, если применяются традиционные процессы сепарации фра ции С4.
80
Изоб тен/
изоб тан
Неочищенное
С4-сырье
Н2
Селе тивная
идро енизация
Рафинат I
Б тен-1
высо ой
чистоты
Рафинат II
Удаление
изоб тена/
изоб тана
Неочищенное
С4-сырье
Э стра ция
б тадиена
Сепарация
б тена-1
Б тен-2/н-б тен
на СНГ или
метатезис
Б тадиен
Рис. 1. Типичный мно ост пенчатый процесс пол чения б тена-1 высо ой чистоты
Таблица 1. Состав пото а С4 после даления изоб тена
Компонент
н-Б тан
транс-Б тен-2
Б тен-1
Изоб тен
цис-Б тен-2
Изопентан
н-Пентан
С ммарно
Молярнаядоля,%
Молярнаядоля,%(толь об тены)
23,6
27,3
27,5
0,2
19,1
2,3
0,0
100
–
36,8
37,2
0,3
25,7
–
–
100
После даления б тадиена и др их высо онасыщенных соединений С4 изоб тен и изоб тан должны быть далены. В настоящее время широ о применяется вариант фра ционирования. Но изоб тен
можно та же далить в реа ции с метилтретб тиловым эфиром (МТБЭ) или п тем димеризации.
В зависимости от эффе тивности ст пени фра ционирования часть н-б танов теряется вместе с
фра цией, отбираемой с верха олонны. Пос оль
б тен-1 более лет ч, чем б тен-2, он обладает большей с лонностью попаданию в верхнюю часть олонны вместе со смесью изоб тена/изоб тана. При
далении изоб тена/изоб тана до ровней < 0,5 %
в прод товом н-б тене, отбираемом из нижний
части олонны, а правило теряются 3–4 % н-б тенов ( а б тен-1, та и б тен-2) в дистилляте, отбираемом с верха олонны. Остальной пото представляет собой смесь б тена-1, б тена-2, н-б тана и
небольшо о оличества более тяжелых изомеров.
В табл. 1 приведен типичный состав пото а С4 после даления изоб тена/изоб тана
Оставш юся фра цию С4 направляют на последнюю ст пень процесса – разделение б тена-1/б тена-2. Б тен-1 отбирают с верха олонны, а пото
н-б тана/б тена-2 отбирают а остаточный прод т
с нижний части дистилляционной олонны. Содержание б тена-1 в смеси б тенов в сырье, пост пающем на фра ционирование С4 о раничивает выход б тена-1 в обычных процессах фра ционирования. Во мно их сл чаях содержание б тена-1 сни№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рафинат II
Колонна для
фра ционирования С4
Рафинат II
Отбор
б тена-1
Прод т – б тен-1
Колонна для
фра ционирования С4
Отбор
б тена-1
Прод товый
б тен-1
Ем ость для
рафината II
Ем ость для
рафината II
Прод товый
насос
Прод товый
насос
Сырьевой насос
Сырьевой насос
Насос для
орошения
Реа тор
изомеризации
Насос для
орошения
Топливо
СНГ на хранение
СНГ на хранении
Рис. 2. Принципиальная техноло ичес ая схема обычной ст пени разделения б тена-1/б тена-2
жается на 4–7 % вследствие реа ций идроизомеризации и потерь при фра ционировании.
На рис. 2 по азана техноло ичес ая схема типичной системы. Смешанный сырьевой пото С 4 (рафинат II) со ст пени даления б тенов, содержащий
27,6 % б тена-1, пост пает в олонн для фра ционирования С4. Б тен-1 сомономерно о сорта (99 %)
отбирают с верха олонны а целевой прод т.
Пото , отбираемый с низа олонны, содержащий 1
% б тена-1 и С5, б тен-2 и н-б тан, пост пает в резерв ары для хранения в виде сжиженно о нефтяно о аза (СНГ) или направляется на послед ющ ю
переработ .
Степень использования С4 (определяемая а
1 мин с б тены в остаточных прод тах, та же, а
процент б тенов в свежей сырьевой смеси С 4) составляет толь о 36 %.
Примечание. Ма симальное использование С 4
для пол чения б тена-1 составляет 37,2 % (фра ция б тенов, т.е. б тен-1).
Новые варианты пол чения б тена-1. Др ой
метод промотирования реа ций с пол чением б тена-1 основан на изомеризации двойных связей.
В этом методе применяется высо отемперат рная
реа торная система для изомеризации двойных связей, оторая селе тивно изомериз ет б тен-2 до
б тена-1. Эта реа торная система, инте рированная с обычной ст пенью фра ционирования для отделения б тена-1 от б тена-2, способна рез о величить выходы.
В новом техничес ом варианте смешанный пото С4 та же направляют на фра ционирование для
разделения б тена-1 и б тена-2, но в систем дополнительно в лючен реа тор изомеризации б тенов. Из олонны отбирают пото с высо им содержанием б тена-2 и изомеризир ют до б тена-1 на
патентованном атализаторе. Выходящий из реа тора пото , содержащий равновесное оличество
б тена-1 и б тена-2, рецир лир ют в фра ционир ющ ю олонн .
Рабочая температ ра в реа торе является определяющим фа тором онверсии б тена-2 в б тен1. На ст пени онверсии дости ается более высоая степень тилизации С4, чем толь о на ст пени
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Рис. 3. Схема разделения б тена-1/б тена-2, в лючающая
реа тор изомеризации двойных связей
фра ционирования. В данном сл чае тилизация С4
дости ла 54 % по сравнению с 36 % в традиционных словиях. В зависимости от степени рецир ляции (с четом затрат на энер средства и обор дование) тилизация С4 может дости ать 88 %.
Инновационные атализатор и реа торная система являются ритичес и важным омпонентами
новой техноло ичес ой схемы. Катализатор на основе о сида небла ородно о металла обладает высо ой селе тивностью изомеризации, одновременно предотвращая с елетн ю изомеризацию. В
отличие от идроизомеризации б тена-1 в б тен2, равновесию в польз пол чения б тена-1 способств ют высо ая температ ра и отс тствие водорода. Пос оль реа ция проте ает без вовлечения водорода, потери олефинов С 4 на парафины
отс тств ют. Реа ция проте ает в паровой фазе, и
онверсия равновесно о раничена. При соблюдении словий процесса равновесная онверсия б тена-2 до б тена-1 составляет 20–25 % за один
проход.
Ка по азано на рис. 3, вариант пол чения б тена-1 ос ществляется на станов е, состоящей из
насоса, подо ревателя, дв х ре торов со стационарным слоем атализатора (работающих поочередно)
и теплообменни а. Кроме то о, треб ется система
ре енерации атализатора. Реа ция продолжается
до тех пор, по а близость равновесию не превысит он ретных онстр тивных предельных значений системы ре енерации, в оторой ос ществляется пере лючение реа торов, о да один реа тор
работает, а второй – ре енерир ется. Процесс был
продемонстрирован на р пной пол промышленной
станов е, находившейся в э спл атации более одно о ода (рис. 4).
Во время э спл атации пол промышленной станов и с орость подачи сырья в систем олебалась
в пределах 800–1200 /ч, и система в общей сложности проработала более 8000 ч. На рис н ах 5 и 6
по азаны э спл атационные хара теристи и реа то81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отношение б тана-2 б тан -1
в прод те, выходящем из реа тора
Реа тор А
Равновесное
состояние
Количество часов э спл атации реа тора А
Рис. 5. Э спл атационные хара теристи и реа тора А (ис лючая простои системы). Отношение б тен-2/б тен-1 в прод те, выходящем из реа тора
Таблица 2. Энер етичес ие и материальные балансы
Описаниевариантов
УтилизацияС4,%
Сырьет/ од(8000ч/ од)
СвежеесырьеС4
С ммарныйрасходсырья,т/ од
Прод ты,т/ од(8000ч/ од)
Б тен-1прод т
Остаточныйпрод тнаСНГ
С ммарныепрод тыт/ од
Энер осредства
Охлажд.вода,млн ал/ч
Парсредне одавления,млн ал/ч
Парниз о одавления,млн ал/ч
Эле троэнер ия,млн ал/ч
Топливо,млн ал/ч
С ммарно,млн ал/ч
Обычныйвариант Вариант1 Вариант2
36

77000
77000

20500
56500
77000

10,4
10,6
0,000
<0,01
0,000
21,0
54

52000
52000

20500
31500
52000

12,6
12,1
0,4
<0,01
0,4
25,5
61

77000
77000

34300
42700
77000

23,7
22,2
1,0
<0,01
0,8
47,7
ров (А и В) по сравнению с равновесным состоянием
в зависимости от продолжительности нахождения в
э спл атации. Равновесная онверсия дости ается на
ранней стадии ци ла, и постепенно приближение
равновесном состоянию зат хает. Продолжительность ци ла – 30 с т или более (700 ч) выдерживалась стро о для аждо о реа тора, причем эффе тивность процесса не снижалась после нес оль их
ре енерационных ци лов. Новый процесс позволяет
отбор большинства всех б тенов в виде б тена-1.
Следовательно, потери б тена-1, превращаемо о в
б тен-2 на ст пенях идро енизации, мо т быть преодолены, и эффе т может быть противоположным:
выход б тена-1 может величиваться за счет б тена-2. Процессы фра ционирования лишены та ой
возможности.
82
Отношение б тена-2 б тен -1
в прод те, выходящем из реа тора
Рис. 4. Пол промышленная демонстрационная станов а,
находящаяся в э спл атации же более одно о ода
Реа тор В
Равновесное
состояние
Количество часов э спл атации реа тора В
Рис. 6. Э спл атационные хара теристи и (ис лючая простои
системы). Отношение б тен-2/б тен-1 в прод те, выходящем из реа тора
Исследование на он ретном примере. Исследование было проведено для из чения ст пени
сепарации на станов е по фра ционированию С4.
За основ исследования была принята с пермощная фра ционир ющая станов а, вырабатывающая
20,5 тыс. т/ од б тена-1 высо ой чистоты. Единственным фи сированным параметром является
состав свеже о С4-сырья (после даления изоб тена/изоб тана). Спрое тированная станов а рассчитна на использование обычной схемы процесса
сепарации. Рассматриваются два разных варианта
техноло ичес ой схемы ново о процесса. Вариант
1 предпола ает постоянный объем производства, но
с повышенной степенью тилизации С4. Вариант 2
предпола ает постоянн ю с орость подачи сырья со
значительным величением производства б тена-1.
Эти варианты охватывают широ ий диапазон потенциальных сценариев – от возможностей переоснащения действ ющих станово до соор жения новых объе тов. В табл. 2 приведены энер етичес ие
и материальные балансы для обычной онстр ции
и дв х вариантов ново о процесса.
В традиционном процессе объем производства
составлял 77 тыс. т/ од по сырью, состав оторо о
идентичен состав , приведенном в табл. 1. Фра № 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ционир ющая олонна для С4 рассчитана на выработ заданно о оличества б тена-1 высо ой чистоты (99 %), в рез льтате че о 97 % сырья отбирали
в виде прод тово о б тена-1. Объем производства
б тена-1 в традиционном варианте составляет 20,5
тыс. т/ од.
В новом варианте пол чения б тена-1 в технолоичес ю схем добавлен высо отемперат рный реа тор изомеризации С4. В варианте 1 выход б тена-1
идентичен традиционном вариант , но повышается
оэффициент использования с целью снижения расхода сырья – фра ции С4. Для довлетворения требований специфи аций на б тен-1 со степенью чистоты
99 %, с четом с орости рецир ляции пото а, выходяще о из реа тора, в новой схеме процесса применяются фра ционир ющая олонна нес оль о больше о диаметра и дополнительные ст пени (по сравнению с обычной схемой). Утилизация С4 повышается до 54 %, а расход сырья на пол чение та о о же
оличества б тена-1 составляет толь о 67 % от расхода в традиционном процессе (52 тыс. т/ од против
77 тыс. т/ од). Увеличенная л бина фра ционирования плюс энер осредства для реа торной системы
нес оль о величивают расход энер ии. Вариант 2
основан на поддержании с орости подачи сырья на
ровне обычно о варианта. Бла одаря повышенной
тилизации С4 оличество прод тово о б тена-1 сомономерно о сорта величивается на 67 % – с
20,5 тыс. т/ од до 34 тыс. т/ од. Более высо ая с орость рецир ляции и более л бо ий отбор прод та
с верха олонны величивают расход энер осредств
и предпола ают применение обор дования более
р пно о размера, что приведет величению а апитальных, та и энер етичес их затрат.
В табл. 3 приведена простая э ономичес ая оцена п тем сравнения обычно о варианта с вариантами
1 и 2. Цена одной тонны прод тово о б тена-1 высоой чистоты была словно принята за 800 долл/т, цена
сырья – смеси С4 – 300 долл/т и остально о прод та
б тена-2/н-б тана – 200 долл/т (СНГ). Э спл атационные затраты для обоих вариантов в лючали расхоТаблица 3. Сравнение э ономичес их по азателей.
По азатель
Обычныйвариант Вариант1 Вариант2
Капитальныезатраты(тыс.долл.)
С ммарные апзатратывпределах
станов и
Прод тымин ссырье
(тыс.долл/ од)
Затратынасырье–смесьб тенов
поцене300долл/т
Доходзапрод товыйб тен1,800долл/т
Доходзапобочныйпрод т(СНГ),
200долл/т
Чистыйдоход(прибыль)
Э спл атационныезатраты
(тыс.долл/ од)
Энер осредства,ремонтитехничес ое
обсл живание,операторы,
страхование,замена атализатора
Валоваяприбыль
Времяо паемостисистемы(месяцы)
Дополнительнаявыплата(месяцы)
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
5554


7086

9785



(23100)
(15600) (23100)
16400
16400
27450
11300
6300
8516
4600

7100

12866

994
1276
2234
3606
18
База
5826
15
8
10632
11
7
№ 8 • ав ст 2006
ды на ремонт и техничес ое обсл живание, страхование, обсл живающий персонал, замен атализатора
с трехлетним сро ом сл жбы. Расходы на энер осредства исчислялись из топливно о э вивалента, равноо 20 долл/млн ал. Затраты на атализаторы исчислялись на базе цен, с ществовавших в третьем вартале 2005 . на побережье Ме си анс о о залива США
и в лючали расходы на обор дование, монтаж, базовое и рабочее прое тирование, первичн ю за р з
атализатора и лицензионные сборы.
Производство б тена-1 обычной сепарацией э ономичес и вы одно с простой о паемостью за 18
мес. Одна о в варианте 1 добавление в техноло ичес ю схем новой реа торной системы для изомеризации двойных связей расход сырья для пол чения та о о же оличества б тена-1 снижается на
33 %. Этот вариант имеет прост ю о паемость 15
мес. Примечание: Дополнительные затраты и энеросредства для варианта 1, по сравнению с обычным вариантом, о паются за 8 мес.
Анализ варианта 2, основанно о на постоянной
с орости подачи сырья по азывает, что добавление
высо отемперат рно о реа тора изомеризации
двойных связей делает процесс еще вы однее. Простая о паемость составляет менее одно о ода, а
дополнительные затраты возмещаются за 7 мес.
Э ономичес ие вы лад и, представленные в этом
он ретном примере, основаны на данных сравнительно новых станово . Одна о эта техноло ия мо ла бы найти применение на рын е ре онстр ции
старых техноло ичес их станово . Пос оль с ществ ющие системы фра ционирования имеют мноо обор дования, обще о с новым процессом, то для
внедрения новой техноло ии потребовались бы незначительные модифи ации реа торной системы и
фра ционир ющей олонны в связи с дополнительной мощностью станов и. Степень этих модифиаций зависит от особенностей словий в аждом
он ретном сл чае.
Перспе тива. Высо отемперат рный процесс
изомеризации двойных связей является жизнеспособным вариантом величения производства б тена-1 из нефтехимичес их или нефтезаводс их пото ов С4. Система продемонстрирована в промышленных масштабах. Катализатор обладает высо ой
а тивностью на протяжении реа торно о ци ла, превышающе о 30 с т, и выдерживает нес оль о ци лов, демонстрир я свою стабильность и механичесю прочность. Способность спешно и э ономично
«реверсивно изомеризовать» нормальные б тены
для пол чения б тена-1 повышает иб ость всей
системы переработ и сырья С4. Например, потери
б тена-1 в польз б тена-2 из-за идроизомеризации в процессах селе тивной идро енизации и даления изоб тилена мо т быть восполнены. Кроме
то о, остаточный прод т, обычно направляемый на
пол чение СНГ, значительно истощается в олефинах, следовательно, треб ет меньшей степени идро енизации для довлетворения требованиям специфи аций на СНГ. Этот процесс б тена-1 полностью оправдывает ожидания и может значительно
л чшить обычные системы фра ционирования.
Перевел Г. Лип ин
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ТОНКАЯ НАСТРОЙКА
ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА
КРЕКИНГА НА КРУПНЫХ ОЛЕФИНОВЫХ
ПИРОЛИЗНЫХ УСТАНОВКАХ
Ж. Ю и Ч.В. Жень, Beijing Eastern Chemicals Works, Пе ин, КНР
Новые предложения, асающиеся онстр ции и размещения радиантных змееви ов, позволяют
рез о повысить эффе тивность работы одно амерных печей на этиленовых станов ах
Производительность пиролизных печей сильно
влияет на производственные затраты при пол чении этилена и пропилена. Олефиновое производство – это в перв ю очередь пиролиз. Поэтом эффе тивность работы онве ционной и радиантной
се ций в основном определяет э ономичность этих
станово . По мере величения производительности пиролизных печей особ ю важность приобретает оптимальное размещение радиантных змееви ов.
При онстр ировании пиролизных печей олефиновых станово в Китае применены новые техничесие решения.
В Китае распространены пиролизные печи производительностью 100 тыс. т/ од по этилен . В ряде
сл чаев печи производительностью 45 тыс. т/ од
были модернизированы с величением мощности
до 95 тыс. т/ од. Построены печи единичной производительностью по этилен 150 тыс. т/ од. Вед тся
разработ и по созданию печей производительностью по этилен 200 тыс. т/ од. Во всем мире печи
большой производительности привле ают все большее внимание.
В онве ционной се ции печи ос ществляется
толь о подо рев, а реа ция пиролиза проте ает в
радиантной се ции. Размеры печи определяются
онфи рацией, размерами и стройством радиантно о змееви а. Конечно, большое значение имеют
та же орел и. В печи мо т быть толь о подовые
орел и, или толь о орел и в стенах, или их сочетание. В последнем сл чае важно соотношение орело дв х типов.
Основная цель при онстр ировании радиантных
змееви ов – обеспечить высо ю температ р при
малом времени пребывания и низ ом парциальном
давлении леводородов. Ино да величение производительности печи дости ается просто за счет
величения ее размеров, при малом изменении онстр ции. Одна о чаще использ ют новые онстр ции. В расчетах современных пиролизных печей применяют модели, базир ющиеся на тысячах инетичес их равнений.
Ка правило, в печах большой производительности встречаются три варианта расположения радиантных змееви ов: однорядные, дв хрядные и с
перемешанными рядами. Анализ по азал, что при
э спл атации не оторых печей производительнос84
тью 60–100 тыс. т/ од, построенных в последние
оды, возни ли проблемы. К этим проблемам относятся более орот ое, чем по прое т , время
пробе а межд останов ами на выжи ание о са,
деформация и вибрация радиантных тр б, слишом высо ая температ ра на выходе из радиантных тр б и не оторые др ие. Фа тичес ая производительность и время пробе а этих печей о раниченны.
Радиантные змееви и должны иметь заметный
запас площади поверхности теплообмена, чтобы не
был превышен расчетный тепловой пото через
стен и. Важна не толь о величина это о пото а, но
и е о распределение. Не довлетворительное распределение температ ры по поверхности тр б приводит прони новению лерода в толщ металла,
деформации и полз чести тр б. В рез льтате на
выходных тр бах появляются точ и пере рева. Поэтом очень важно обеспечить нормальный (расчетный) режим работы печи и поддерживать правильный профиль температ р, предотвращая этим повреждение змееви а.
Тепловой пото в радиантных змееви ах. Этот
по азатель особенно важен в прое тах р пных пиролизных печей, та а мощность прямо связана с
площадью поверхности теплообмена. На стадии
прое тирования силия сосредоточены на минимизации объема амеры печи, меньшении размеров
ее ар аса. Эти силия приводят
величению оличества теплоты, передаваемой через стен радиантных змееви ов, и плотности теплово о пото а
до 80–110 Вт/м2.
Одна о большая плотность теплово о пото а соращает пробе печи. В ряде сл чаев не дости ается 60-с точный пробе и заданная одовая мощность. Это неред ая сит ация для печей большой
производительности. Мно ие причины вызывают
со ращение пробе а, среди них – большая плотность
теплово о пото а и плохая теплопередача.
Ка ово раз мное значение плотности теплово о
пото а? На этот вопрос нет о льно о ответа. Для
современных высо оле ированных сплавов плотность теплово о пото а может быть в пределах 60–
90 Вт/м2, что соответств ет площади поверхности
радиантных тр б 40–60 м2 для печи производительностью по этилен 10 тыс. т/ од. Это приблизитель№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Ряд входных тр б
Ряд выходных тр б
Ряд входных тр б
Змееви типа 2–1, расположение «в затыло »
Змееви типа 2–1, расположение в шахматном поряд е
Змееви типа 1–1, расположение с пересечением
Змееви типа 1–1, смешанное расположение
Ряд входных тр б
Ряд выходных тр б
Ряд входных тр б
Трехрядное расположение радиантных тр б
ная оцен а; фа тичес ие цифры мо т меняться в
зависимости от природы сырья.
Др ой важный по азатель – отношение площади вн тренней поверхности объем радиантных
змееви ов, но при этом мо т быть большие различия для змееви ов разной онстр ции:
• для печей, в оторых это отношение вели о,
теплообменная поверхность единично о радиантно о змееви а может быть а очень большой, та и очень малой;
• при одном и том же отношении площади поверхности объем , поверхность теплообмена радиантно о змееви а б дет зависеть от
длины змееви а и числа параллельных тр б
в нем;
• длительность пробе а не оторых печей с большим отношением площади поверхности объем со ращается из-за очень малой поверхности теплообмена радиантно о змееви а.
Распределение теплово о пото а и отношение пи овой величины средней. Тепловой пото , о отором оворится, – это средняя величина
в расчете на всю площадь поверхности. Важное
значение та же имеет распределение теплово о
пото а по поверхности и отношение пи овой величины средней. Например, в онстр ции 2–1
пото в радиантном змееви е фа тичес и снижается от входно о част а выходном , хотя температ ра процесса растет. Это справедливо даже
для печей с подовыми орел ами. Распределение
теплово о пото а различается для разных тр б в
одном ход и по о р жности аждой тр бы. Последнее различие еще важнее для онстр ции печи
и далее станет лючевым вопросом для обс ждения.
В радиантном змееви е температ ра растет от
входа выход . Температ ра поверхности тр б та же величивается. Для дв хходово о радиантно о
змееви а температ ра стен и на выходе примерно
на 50 °С выше, чем на входе. Но для теплово о пото а тенденция обратная. Это справедливо для печей с пирозмееви ами онфи рации 2–1, 4–1 и 8–
1. Ма симальная доп стимая температ ра о раничивает длительность пробе а печи. Хотя входные
тр бы можно из отовить из менее ле ированных
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
материалов, это мало влияет на длительность пробе а.
В современных дв хходовых печах пиролиза
жид о о сырья время пребывания обычно составляет о оло 0,2 с. В течение пробе а температ ра
растет на 75–100 °С. Если с точный рост составляет 2–3 °С, то пробе длится 25–50 с т. Если разность температ р по о р жности тр бы дости ает
50 °С, то длительность пробе а может снизиться
до 17–25 с т.
При расчете теплово о пото а в радиантной тр бе и е о распределения н жно читывать « ол обзора». Например, для однорядных прямых тр б, обл чаемых с дв х сторон, при нар жном диаметре
тр бы 84 мм и отношении ша а диаметр 1,8 отношение пи ово о пото а среднем составляет
1,22. Для дв хрядных тр б, при отношении ша а
диаметр 2,7, отношение пи ово о пото а среднем составляет 1,53. Для трехрядных тр б, при
размещении выходных тр б в среднем ряд и отношении ша а диаметр 3,0, отношение пи ово о
пото а среднем составляет 1,12, а при отношении ша а диаметр , равном 2,7, отношение пи ово о пото а среднем равно 1,136.
В соответствии с этими расчетами преим щества
трехрядно о расположения тр б очевидны. При дв хрядном расположении тр б неравномерность распределения по о р жности тр бы особенно вели а. Разность температ р межд противоположными сторонами тр бы может дости ать 50 °С. Операторы должны проявлять особое внимание при обсл живании печей с дв хрядным расположением
тр б. В та их печах часто не дости ается прое тная
одовая производительность или обещанный пробе . Мно ие прое тировщи и стараются не применять та ие печи.
Разработ а новых пиролизных печей. Для
новых р пных станово этилена недостаточно
просто модернизировать старые модели печей.
Здесь н жны новые идеи, и та ой идеей может быть
трехрядное расположение радиантных тр б, при отором выходные тр бы находятся в среднем ряд ,
межд входными, а весь змееви сосредоточен
межд дв мя стен ами радиантной амеры. Пирозмееви может иметь онфи рацию 2–1 или 1–1.
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предпочтителен дв хходовый змееви . На рис не по азаны варианты размещения тр б в разных
рядах. Тр бы в рядах мо т стоять одна за др ой,
или «в затыло » (вариант a), в шахматном поряд е
(вариант b) или с пересечением (вариант c). Может быть та же выбран смешанный вариант (d –
тр бы «в затыло » и в шахматном поряд е). Все
эти варианты не сильно различаются по неравномерности теплово о пото а. Оптимальное расстояние межд рядами определяется сравнительно
просто. Та ая онстр ция имеет и др ие достоинства.
• Простота. Новая печь сочетает простот , надежность и иб ость в работе.
• Пос оль ряд с выходными тр бами размещен межд дв мя рядами входных тр б, в печи
дости ается симметричное расположение орело
и распределение теплово о пото а. При этом влиянием входных тр б можно пренебречь. Это большое преим щество, оторое не реализ ется в прежних онстр циях с однорядным или дв хрядным
размещением. Хотя входные тр бы обращены
теплоизл чающим стен ам толь о одним бо ом,
неравномерность в распределении теплово о пото а по их поверхности находится в доп стимых
пределах. Ко да змееви расположен в три ряда,
можно величить ша межд тр бами, все еще
сохраняя их омпа тное размещение. Температ ра входных тр б ораздо ниже температ ры выходных тр б, та что о с емость входных тр б
меньшается.
Пос оль входные тр бы стоят межд стен ами
и выходными тр бами, последние в не оторой степени э ранированы входными тр бами. Э ранирование дает положительный эффе т:
• меньшается влияние теплово о пото а на выходные тр бы;
• л чшается симметричность и однородность
теплово о пото а по о р жности тр б;
• подавляется образование о са в выходных тр бах;
• обеспечивается более раз мное распределение теплово о пото а межд входными и выходными тр бами;
• меньшается перепад температ р межд входными и выходными тр бами;
• меньшается тепловое расширение и полз честь выходных тр б.
Э ономичес ие по азатели. Предла аемое
решение позволяет размещать тр бы более омпа тно и э ономично. Необходим ю производительность можно пол чить в печи меньше о размера,
со ратив площадь станов и. Например, рассмотрим пиролизн ю этиленов ю печь производительностью 140 тыс. т/ од. Длина амеры с орания не
превышает 20 м для одно амерной печи. На этиленовой станов е мощностью 1 млн т/ од потреб ется толь о восемь та их печей (семь в работе, одна
в резерве). В дв х амерной печи для достижения
производительности по этилен одной печи 200 тыс.
т/ од достаточно, чтобы длина амеры с орания
составляла 15 м. На станов е мощностью 1 млн
т/ од н жно иметь шесть печей (пять в работе, одна
в резерве).
86
Если сравнивать с традиционными пиролизными печами, то длина ряда в печи новой онстр ции
сле а величена. Но общее число радиантных змееви ов не величивается, а в не оторых сл чаях это
число можно меньшить. Возможность та о о меньшения об словлена простой стр т рой и стройством змееви ов, л чшением распределения теплоты, общим высо им ровнем теплообмена и КПД
печи. Ито – дешевление создания р пных станово .
Образование о са замедляется в рез льтате
л чшения распределения теплово о пото а. В печах новой онстр ции длительность пробе а может составить 150 % это о по азателя для с ществ ющих печей. Повышается селе тивность и соращаются э спл атационные затраты. Новая онстр ция отвечает требованию
омпа тности
( меньшен объем амеры с орания) и рационализации распределения теплоты (что длиняет пробе ).
Диверсифи ация онстр ции. Новая онстр ция печи обеспечивает л чшение иб ости в
работе и разнообразие в применении. Например,
можно оптимизировать расстояние межд рядами
тр б и ша в одном ряд в соответствии с требованиями прое та.
Переход от одно- или дв хрядно о размещения
тр б трехрядном (или большем числ рядов)
означает не просто величение числа рядов, а возможный с ачо эффе тивности. По традиционным
представлениям, межд дв мя изл чающими стенами можно поставить толь о один или два ряда
радиантных змееви ов. Считали, что больше дв х
рядов поставить невозможно по техноло ичес им и
э ономичес им соображениям. Со ласно этим представлениям, э ранирование радиантных змееви ов
приносит вред, и е о след ет избе ать.
В новой онстр ции традиционные предрасс д и отброшены. Проверена схема с не менее
чем тремя рядами змееви ов межд дв мя стенами. Она л чшила техноло ию и о азалась э ономичной и ос ществимой для прое тирования.
Новая схема сочетает омпа тность радиантных
змееви ов и однородность теплово о пото а в них,
мал ю стоимость строительства и низ ие э спл атационные затраты. В этом ее очевидные преим щества.
Перевел М. Фаль ович
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОИЗВОДСТВА
АММИАКА С МАЛЫМИ ЗАТРАТАМИ
Е. Вест-Т лси, PCS Nitrogen Ltd., Тринидад и Тоба о, Р. Пател, OnQuest Inc. Монровия, шт. Калифорния
Действ ющая частная омпания ре онстр ир ет станов первично о реформин а для величения мощности с ществ ющей станов и по производств аммиа а
PCS Nitrogen Ltd. (частная дочерняя фирма Potash
Corp.) э спл атир ет четыре станов и по производств аммиа а на азоперерабатывающем омпле се в
. Пойнт-Лисас, Тринидад и Тоба о.
Самая малень ая станов а № 3 мощностью 750
орот их т/с т (далее везде орот ие тонны; 1 оротая тонна = 907,2 ) была построена в 1965 . для Collier
Carbon&Chemicals, . Брей, шт. Калифорния. В 1994 .
станов а была перемещена в . Пойнт-Лисас, Тринидад и Тоба о. Со временем мощность станов и была
величена до 830 т/с т посредством незначительных
модифи аций – лавным образом в онт ре синтеза
аммиа а. Ранее проведенные исследования возможности расширения производства по азали э ономичесю целесообразность дальнейше о совершенствования техноло ии с четом бла оприятных цен на природный аз в Тринидаде и Тоба о. Анало ичным образом можно было снизить э спл атационные затраты на
старой станов е п тем модифи ации аммиачно о онвертера. Одна о эти исследования та же выявили « зие места», лавным из оторых была печь первично о
реформин а. В предла аемой статье описаны ст пени
планирования и прое тирования, использованные для
ре онстр ции станов и первично о реформин а на
станов е № 3 по производств аммиа а.
ЦЕЛЬ ПРОЕКТА
Цель перво о этапа ре онстр ции станов и за лючалась в достижении производительности станови 1050 т/с т ( величение мощности на 26,5 %), а на
втором этапе – дальнейшее расширение мощностей,
частично определяемое спешностью работы на первом этапе. Гр ппа прое тировщи ов осознавала, что
модифи ация представляет собой мно ост пенчатый
процесс, н ждающийся в тщательном планировании,
особенно в связи с тем, что большая часть работ должна быть с оординирована с останов ой на рат овременный планово-профила тичес ий ремонт. Во избежание потенциальных проблем выполнение прое та
было разделено на нес оль о важных этапов.
• Моделирование и прое тирование процесса.
• Модернизация обор дования, изменения и дополнения.
• Предостоновочные работы.
• Работы, связанные с выводом станов и из э спл атации.
Общее обозрение – станов а (печь) первично о реформин а. Установ а первично о реформина представляет собой спаренный дв хстенный террасообразный реа тор со 136 тр бами диаметром 5″, по
68 тр б в аждой се ции, размещенных в шахматном
поряд е для за р з и атализатора. Выхлопные азы
азовых т рбин поддерживают расход возд ха для орения в орел ах. На орел ах в ачестве топлива ис-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Рис. 1. Общий вид печи первично о реформин а до ре онстр ции
польз ют природный аз в сочетании с отходящим азом из онт ра синтеза аммиа а.
В настоящее время обессеренный природный аз и
пар подо ревают в змееви ах для сырьевой смеси, размещенных в дв х радиальных отсе ах. Вспомо ательные
орел и, размещенные в нижней части змееви ов, обеспечивают дополнительное тепло для остальных онве тивных змееви ов. В се ции онве ции содержатся орел и с целью подо рева природно о аза, техноло ичес о о возд ха, пере рето о пара, енерирования пара
и воды для питания отлов. Два инд тивных вентилятора, размещенных над онве тивной се цией, обеспечивают подач выхлопных дымовых азов (рис. 1 и 2).
Недавний опыт э спл атации первичной реформин печи по азывает, что при мощности 830 т/с т. надежность станов и была не довлетворительной, та а :
• часто выходили из строя атализаторные тр бы и
вып с ные стройства;
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Устройство для
предварительно о
реформин а
Инд тивные
вентиляторы
Вода для
питания отлов
Подача
сырьево о
аза
Техноло ичес ий
возд х
Подача
сырьевой
смеси
Пар
Вспомо ательные
орел и
Зона рез о о
охлаждения
Подо реватель
сырьевой смеси
Генерирование
пара
Подача
сырьевой
смеси
Тепловой
пото из
се ции
радиации
Вспомоательные
орел и
Возд ход в а
Отработавший
аз
Тепловой пото
из се ции
радиации
Природный Газот рбинный
аз
отработавший аз
Рис. 3. Пересмотренная схема процесса с стройством для
предварительно о реформин а с целью обеспечения дополнительной мощности станов и
Таблице. 1. Наиболее точный подбор параметров станов и первично о реформин а
Отработавший аз
Природный
Газот рбинный
аз
отработавший аз
Рис. 2. Схема печи первично о реформин а
• на вып с ной транспортной линии появились част и пере рева из-за трещин в о не порной изоляции.
Моделирование процесса. После выбора соответств ющей техноло ии для повышения производства
аммиа а омпания PCS Nitrogen выбрала лицензиара
для обследования общей онстр ции станов и с определением э ономичес ой целесообразности и техничес ой возможности ее ре онстр ции. PCS и лицензиар, производитель печно о обор дования, работали
в тандеме и с онцентрировали внимание на печи первично о реформин а и вспомо ательных стройствах.
Компле сная модель печи первично о реформин а,
состоящая из радиационной и онве тивной зон, была
разработана по э спл атационным данным с ществ ющей станов и и рез льтатам прежних испытаний. Изза сложности и взаимозависимости различных параметров, рассматриваемых в модели, были дости н ты
решения на базе наиболее точно о подбора («best fit»)
определенных первичных (фи сированных) и вторичных
(плавающих) переменных. Для придания модели ма симальной приближенности реальности были использованы ма симальные доп с и для аждой из вторичных переменных, а по азано в табл. 1.
Ко да рез льтаты базовой модели были одобрены
персоналом, модель была инте рирована с входными
данными процесса с целью величения мощности станов и. Для моделирования мощности работа станов и первично о реформин а была проанализирована с целью определения необходимых изменений, оторые след ет внести в радиационн ю се цию, онве тивн ю се цию, систем енерирования пара, орел и
и инд тивные вытяжные вентиляторы. Это был очень
важный этап; моделирование позволяет определить,
а ое обор дование и а ие материалы мо т быть по-
88
Первичныепеременные
Тепловыепото исостороны
процесса
Температ рынавходесостороны
процесса
Составприродно о аза
Составирасходотходяще о аза
Прос о СН4
Давлениенавыходе
изреформин -печи
Составитемперат равыхлопных
азов азовыхт рбин
Вторичныепеременные
Теплоотдачапечи(±5%)
Температ рынавыходесостороны
процесса(±5°F,или-15°С)
Температ равстоя е
(±10°F,или-12,2°С)
Избыточный ислород(±5%)



вторно использованы, а а ие н ждаются в замене или
дооснащении. В рез льтате исследования возможностей оптимизации лицензиар процесса поре омендовал
становить печь предварительно о реформин а для повышения мощности с ществ ющей станов и (рис. 3).
РЕКОНСТРУКЦИЯ И ИЗМЕНЕНИЕ
В СХЕМЕ УСТАНОВКИ РЕФОРМИНГА
Ка и следовало ожидать, на основании принятой
о ончательной схемы, станов а первично о реформина н ждалась в значительной модифи ации. Цель вносимых изменений за лючалась в том, чтобы:
• перепад давления на станов е первично о реформин а, измеряемый от вп с но о до вып с но о
стройства, не превышал 240 Па, в лючая тр бы
для атализатора, вп с ные и вып с ные стройства, вп с ные и вып с ные олле торы;
• оличество выхлопных азов из азовой т рбины
было о раничено и не величивалось;
• станов а реформин а работала при более низом ровне прос альзывания метана (11,7 % с хо о аза по сравнению с 23 % с хо о аза).
Техноло ичес ая схема. Важным элементом изменения техноло ичес ой схемы является в лючение
станов и предварительно о реформин а. Это означает, что предварительно подо ретая сырьевая смесь
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2. Тепловой баланс станов и реформин а – с ществ ющей и после ре онстр ции
По азатель
С ществ ющая
По лощениетепла,млнБТЕ/ч
Радиационнаясе ция
Конве тивнаясе ция
С ммарно
Выделениетепла,млнБТЕ/ч
Отработавший аз
Природный аз
Отработавшие азыт рбин
С ммарно

115,1
173,8
288,9

56,7
203,9
85,1
345,7

159,4
181,9
341,3

23,5
290,0
85,1
398,6
Катализаторные
тр бы
Рис. 4. Размещение атализаторных тр б в шахматном и
линейном поряд е
Южная се ция
Таблица 3. Оцен а состояния атализаторных тр б для станов и
первично о реформин а
По азатель
С ществ ющие
Материалтр б
Вн треннийдиаметр,дюйм
Толщинастен и,дюйм
Числотр бвсе ции
С ммарно
Размещение
НК-40
5
0,461
68
136
Вшахматномпоряд е
Послере онстр ции
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Конве тивная се ция
НР-ми ро
5
0,470
76
152
Линейное
(~ 510–537 °C), выходящая из онве тивно о змееви а,
пост пает на станов предварительно о реформин а
и повторно на ревается в новой печи с о невым на ревом до 621 °C перед пост плением в радиационн ю
се цию станов и первично о реформин а. Температ ра на выходе с станов и первично о реформин а
составляет 799 °C. Тепловой баланс станов и приведен в табл. 2.
Тр бы для атализатора. Для достижения заданной мощности станов и были внесены изменения в
число, размещение тр б для атализатора, а та же в
металл, из оторо о из отовлены тр бы (табл. 3). Общее число тр б было величено с четом о раничений
по перепад давления.
Размещение тр б было изменено: вместо ст пенчато о размещения в шахматном поряд е был избран
вариант линейно о размещения для л чшения распределения теплово о пото а и повышения надежности.
Повышение температ ры на выходе с станов и реформин а об словило применение тр б из жаропрочно о
ми росплава высо о о давления вместо НК-40. Был
та же заменен онстр ционный материал вп с ных и
вып с ных стройств для повышения их стой ости
высо им температ рам. Противовесная опорная система для тр б была заменена на опоры пр жинно о типа
(рис. 4).
В расчете на второй этап расширения мощности и
минимизацию апитальных затрат в б д щем было пред смотрено пространство для размещения дополнительных тр б новой онфи рации при минимальных
затратах, если владелец станов и пожелает ос ществить 2-й этап прое та (рис. 5).
Расширение о невых оробо . Для изменения
размещения атализаторных тр б потребовалось расширение радиационных о невых оробо приблизительно на 6 м. На этапе 1 ни а их изменений онве тивной
се ции не потребовалось. Это было несомненным преим ществом с точ и зрения стоимости и сро ов реализации прое та, но создало др
ю проблем
(рис. 6). После ре онстр ции мо ло возни н ть расхождение в длинах о невых оробо и онве тивной
се ции, что потенциально мо ло бы привести нар шению хара теристи пото а дымовых азов а в о невой ороб е, та и на входе в онве тивн ю се цию.
Для обоснования предложенной онстр ции было ис-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Линейный порядо
Шахматный порядо
Послере онстр ции
Северная се ция
Новая
станов а
С ществ ющая
станов а
Рис. 5. Вид станов и реформин а в плане
Радиационные
тр бы
Ударный змееви
Сторона
расширения
Вальмовый
змееви
Основные
орел и
Рис. 6. Внешняя онфи рация модели печи первично о
реформин а
пользовано омпьютерное идродинамичес ое моделирование (computational fluid dynamic-CFD) для из чения пото а дымовых азов, а та же теплопередачи в
о невой ороб е и нижней части онве тивной се ции.
Были пол чены позитивные рез льтаты. Рез льтаты CFD
по азывают, что влияние неправильно о распределе-
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ния дымовых азов в онве тивной се ции о невых оробо с расширенной радиационной се цией на э спл атационные хара теристи и печи было бы минимальным.
Змееви для сырьевой смеси. С ществ ющий
змееви для сырьевой смеси был ре онстр ирован для
довлетворения новых требований расход и давлению.
Грел и. Потребовались соро рело для расширения о невых оробо , новая тр бопроводная обвяз а
для подачи топлива и частичная замена аналов для
отработавших азов азовых т рбин. Потребовалась
та же замена на онечни ов орело , потом что хара тер пото а и состав отходящих азов из онт ра синтеза аммиа а с щественно отличались от исходно о варианта.
Возд ход в а. Для варианта расширенной мощности с ществ юще о пото а отработавших азов т рбин было недостаточно, и потребовался дополнительный источни подачи возд ха. В схем станов и была
добавлена возд ход в а, обеспечивающая подач 10–
20 % возд ха для орения. Дополнительный возд х подавали в основной анал отработавших азов т рбин
на линии перед орел ами для достижения хороше о
перемешивания. Наряд с этим были становлены соответств ющие предохранительные стройства в возд шном анале на сл чай выхода возд ход в и из строя.
Предостановочное планирование. После завершения этапа рассмотрения техноло ичес их аспе тов
ре онстр ции станов и первично о реформин а,
предстояла большая работа непосредственно на объе те, связанная с монтажом новой высо отемперат рной
печи для повторно о на рева сырьевой смеси, пост пающей с станов и предварительно о реформин а,
причем эти работы явно не вписывались в период останов и на планово-профила тичес ий ремонт. Поэтом разработчи и прое та с онцентрировали внимание
на сро ах исполнения, источни ах материалов и транспорте.
Календарный рафи . Для то о чтобы ложиться
в сро и планово-профила тичес о о ремонта, были
рассмотрены возможности выполнения строительных
работ на объе те еще до останов и на ремонт. В зоне
печи расширенная о невая ороб а первичной станови была становлена на ф ндаменте, от рытом с одноо онца в омпле те с о не порной ф теров ой и орел ами. Ко да станов а была от лючена, стен на
втором онце ороб и далили и объединили обе се ции. Новая печь для повторно о подо рева сырьевой
смеси была смонтирована до от лючения станов и.
Источни и материалов. Большинство злов и деталей, использованных для ре онстр ции, были из отовлены из сплавов или из нержавеющей стали. Спрос
на эти материалы все да вели . Поэтом прое тировщи и были вын ждены заранее, с опережением рафи а, за пать тр бы и необходим ю армат р .
Транспорт и материально-техничес ое снабжение. В связи с ео рафичес им положением ре онстр ир емо о объе та строительные материалы и специализированн ю рабоч ю сил пришлось ввозить извне. Поэтом забла овременно были завезены важнейшие омпоненты и подобрана подрядная строительная
омпания, что сы рало важн ю роль в спешном и своевременном выполнении прое та.
Работы, связанные с выводом станов и из
э спл атации. После вы лючения станов и было выделено 48 ч на остывание, прод в и сброс давления
во всех предохранительных стройствах. После это о
90
Новые орел и
О невые ороб и
Новые выходы
олле торов
Рис. 7. Общий вид первично о реформин а после ре онстр ции
оординированные бри ады прист пили выполнению
строительных работ, оторые за лючались в демонтаже старо о и монтаже ново о обор дования:
• атализаторных тр б, вп с ных стройств и приемни ов, вып с ных стройств и олле торов,
а та же транспортной линии;
• топливных линий, аналов для отработавших азов т рбин и онечных стено о невых оробо ;
• змееви ов для топливной смеси;
• сменных на онечни ов орело и ремонт черепичной ровли.
Расширенная о невая ороб а была ф терована о не порным материалом, были выполнены сварные работы, становлены новые орел и и расширена надстрой а на рыше. И, на онец, привяз а – последний
этап работ, позволивший выполнить прое т с опережением алендарно о рафи а на девять дней.
Резюме. Несмотря на жест ий алендарный рафи (12 мес от начала прое тирования до ввода ре онстр ированной станов и в э спл атацию), бла одаря
применению ново о онвертера, новой се ции предварительно о реформин а и дооснащения печи, станова была введена в э спл атацию ( а и планировалось)
в апреле (рис. 7). С тех пор станов а работает непрерывно с производительностью 1050 т/с т, что позволяет омпании PCS Nitrogen полностью по рывать рыночный спрос.
Перевел Г. Лип ин
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИМИЗАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ
КИСЛОТЫ В ГАЗАХ, УХОДЯЩИХ
ИЗ РЕАКТОРА
А. Норманден, Mesar/Environair Inc., Quлbec, Квебе , Канада; Ф. Б ше и Л. Лашапелль, Interquisa
Canada, Монреаль, Квебе , Канада
Преодолевая э спл атационные тр дности из-за отложений бензойной ислоты, специалисты
анадс о о завода спешно переделали с р ббер Вент ри в насадочн ю/охладительн ю олонн
На анадс ом заводе пол чения чистой терефталевой ислоты (ЧТК) очищенный отходящий аз из
реа тора, содержащий в перв ю очередь азот и CO2,
промывают в с р ббере и затем использ ют для пневмотранспорта порош а прод та в б н еры и для др их заводс их целей. Первоначально для очист и этоо аза использовали с р ббер Вент ри. О азалось,
одна о, что в этом азе содержится остаточная бензойная ислота, оторая воз оняется, а затем оседает в обор довании, находящемся дальше по схеме.
Техноло и смо ли решить эт проблем , поставив вместо с р ббера насадочн ю олонн и аппарат охлаждения, с помощью оторых смо ли вывести остат и бензойной ислоты. В рез льтате рез о
л чшилась работа.
На заводе Interquisa Canada в Монреале терефталев ю ислот пол чают о ислением пара силола ислородом возд ха. Часть пото а отбросных
азов о исления направляют в т рбин , де их энерию использ ют для выработ и эле троэнер ии.
Очищенный аз промывают, с шат и использ ют для
пневмотранспорта ЧТК.
Эти инертные азы фильтр ют через р авные
фильтры, затем промывают в с р ббере Вент ри,
после че о очищают в ци лоне, для то о чтобы выдержать требование содержанию в них лет чих ор аничес их соединений. После это о аз сбрасывают в
атмосфер . Различные обслед ющие фирмы подтвердили, что лавным за рязнением в азе, выходящем из р авно о фильтра после б н ера хранения,
является бензойная ислота. На рис. 1 по азана первоначальная схема мо рой очист и инертно о транспортир юще о аза на этом заводе.
В течение нес оль их месяцев после п с а системы промыв и аза стал ивались с мно очисленными производственными тр дностями, частично
из-за осаждения и на опления бензойной ислоты
в лапане, направляющем этот аз в атмосфер , в
т мано ловителе и на вн тренних стен ах вентилятора, забирающе о аз из с р ббера. Более то о,
анализ проб аза на входе и выходе с р ббера поазал, что он даляет все о 15-20 % пыли. Это явно
не отвечало соответств ющим требованиям.
В табл. 1 приведены прое тные и фа тичес ие
данные о азе, выходящем из б н ера хранения ЧТК.
Из этих данных понятно, почем с р ббер Вент ри
не мо справиться с очист ой от бензойной ислоты: пото и давление аза ниже прое тно о, но са-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Очищенный аз
в атмосфер
Инертный аз из
р авно о фильтра
после б н ера
Ци лонный
сепаратор
С р ббер
Вент ри
Деминерализованная
вода с 6 % щелочи и
орячая вода на подпит
Вывод бензоата натрия
Цир ляционный насос
Рис. 1. Первоначальная схема очист и транспортир юще о аза
Таблица 1. Прое тные и фа тичес ие параметры расхода инертно о аза на выходе из б н ера хранения терефталевой ислоты
Параметр
Расходинертно о аза,нм3/ч
Температ раинертно о аза,°С
Давлениеинертно о аза, Па
Прое тный
Фа тичес ий
Разность
7820
75
10,6
4700
120
2,2
3120
-45
8,4
мая лавная причина – заметное превышение прое тной температ ры.
Бензойная ислота осаждается при температ ре
100 °С. Эффе тивной работе с р ббера Вент ри мешает высо ая температ ра. На рис. 2 по азана фазовая диа рамма для бензойной ислоты при расчетных и фа тичес их словиях на входе в с р ббер. Ка видно из рис. 2, фа тичес ие словия процесса не способств ют использованию с р ббера
Вент ри. Более то о, оэффициент отделения в нем
составляет все о 50-60 %. В данном сл чае с р ббер Вент ри работает, а одна противоточная ст пень онта та, и поэтом является толь о одной теоретичес ой ст пенью.
91
Фа тичес ая
онцентрация
охлаждения
Твердая Процесс
без изменения
фаза фазово
о состояния
Кривая
с блимации
Начальное состояние
Паровая
фаза
Абсорбция орячей
деминерализованной водой
Нарастающий ито
Доля частиц
Доля частиц, %
Концентрация
по прое т
Нарастающий ито , %
Концентрация насыщенно о пара
бензойной ислоты при 101 Па
(м /нм3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конечное
состояние
Температ ра инертно о аза, °С
Рис. 2. Фазовая диа рамма бензойной ислоты в азе
Размер частиц, м м
Инертный аз из р авно о
фильтра после б н ера
Рис. 3. Распределение бензойной ислоты по размерам частиц
Очищенный аз
в атмосфер
Модифицированный
с р ббер
Новая
распылительная
олонна
охлаждения
Подпит а орячей
деминерализованной
воды
Подпит а 6%-ной щелочи
Цир ляционный
насос
Вывод бензоата натрия
Рис. 4. Модифицированная схема очист и транспортир юще о
аза
В ходе обследования с р ббера проводился ран лометричес ий анализ частиц бензойной ислоты на выходе из вентилятора. Распределение частиц по размерам по азано на рис. 3, из оторо о
видно, что 17 % частиц, выходящих из с р ббера
имели размер менее 1 м м и 80 % - менее 10 м м.
Прое тная степень очист и, принятая для с р ббера Вент ри (99,5 %), была техничес и недостижима, та а более 25 % бензойной ислоты было в
азообразном состоянии.
Передел а в насадочн ю олонн . Для л чшения сепарации ци лонный сепаратор переделали
в насадочн ю олонн , а с р ббер – в аппарат охлаждения смешением. В аппарате смешения использ ется онт р цир ляции жид ости, оторый подпитывается щелочью. Насадочная олонна орошается
орячей водой. Схема переделанно о зла очист и
по азана на рис. 4. Новая схема позволила ис лючить осаждение бензойной ислоты; на рис. 2 по азана термодинамичес ая температ рная зависимость
абсорбции бензойной ислоты орячей водой.
Пос оль на заводе имеется орячая деминерализованная вода, ци лонный сепаратор переделали в промывн ю насадочн ю олонн , становив в
92
нем опорн ю тарел для насад и, о раничитель
слоя насад и и за р зив в не о слой полипропиленовых олец диаметром 51 мм, армированных сте ловоло ном. Шт цер, через оторый промывали т мано ловитель, обор довали распределителем для
воды, оторый обеспечивал минимальн ю плотность
орошения от 3,7 до 4,9 м3/м2ч.
Для недоп щения высо ой температ ры и испарения в бе промывной олонны, с р ббер Вент ри заменили аппаратом охлаждения 6%-ным раствором щелочи. Вся бензойная ислота, оторая должна быть по лощена в насадочной олонне, превращается в бензоат натрия в момент онта та с цирлир ющей жид остью. Испарение воды в аппарате охлаждения поддерживает в слое насад и радиент температ ры, оторый способств ет по лощению бензойной ислоты.
Методы анализа. Для проведения анализов
привле ли независим ю фирм , оторая определяла содержание лет чих ор аничес их веществ на
выходе из модифицированно о зла очист и с использованием фильтра и обо реваемой тефлоновой
тр б и по метод , твержденном А ентством по
охране о р жающей среды. Пробы аза анализировали непрерывно с помощью пламенно-ионизационно о дете тора. Для алибров и анализатора применяли возд х с примесью метана (0,0738 % объемной доли метана). Распределение частиц бензойной ислоты по размерам на входе и выходе с р ббера определяли методом дифра ции лазерно о
л ча. Концентрацию бензойной ислоты в жид ости
на выходе из насадочной олонны определяли с
помощью азовой хромато рафии.
П с модифицированно о с р ббера. В апреле 2005 . переделанный зел в лючили в работ
без вентилятора, оторый должен транспортировать
аз. В течение первых недель работы ежедневно
фи сировали давление в б н ерах прод та, для то о
чтобы обнар жить забив , вызванн ю на оплением бензойной ислоты в б н ере. За перв ю неделю это давление выросло с 1 Па до 2,5 Па. Для
исправления сит ации насадочн ю олонн промыли, пере лючив сброс аза на 30 мин в атмосфер .
При этом охлаждение орячей воды в насадочной
олонне пре ратилось, та а пре ратился ее онта т с азом. Вода в олонне осталась орячей, и
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
До модифи ации
с р ббера, сент. 2004 .
Массовый расход бензойной
ислоты, /ч
После модифи ации
с р ббера, апрель 2005 .
После модифи ации
с р ббера, июнь 2005 .
Относительное время
Рис. 5. Количество бензойной ислоты в отбросном пото е
жид ости из с р ббера
это помо ло растворить часть бензойной ислоты,
осевшей в слое насад и. Затем меньшили пото
охлаждающей жид ости через а ре ат охлаждения
с 48 до 12 м3/ч, что позволило величить температ р аза в слое насад и. Давление в б н ерах прод та быстро верн лось норме и в дальнейшем не
росло.
Кроме то о, в этот период подбирали на р з
на этот зел по щелочи. Наблюдения по азали, что
при недостаточной подаче щелочи ре лирование
ровня в бывшем с р ббере было нестабильным, а
в лапане ре лятора ровня появлялся ненормальный ш м, подтверждающий прис тствие бензойной
ислоты в цир лир ющем пото е.
Оптимизация работы модифицированно о
с р ббера. В течение шести недель после п с а
модифицированно о с р ббера независимая фирма анализировала содержание лет чих ор аничесих соединений в азе. 31 мая и 1 июня 2005 . провели обследование это о зла при изменении подачи орячей воды в насадочн ю олонн и расхода
охлаждающей воды. В это время не мо ли надежно
измерить онцентрацию бензойной ислоты на входе в насадочн ю олонн , та а пробоотборная
тр б а начала забиваться. Для оцен и эффе тивности очист и ориентировались на объемн ю долю
бензойной ислоты на выходе из олонны (составлявш ю 0,008-0,010 %) и на ее содержание в жидости, сливаемой из олонны в дренаж. Рез льтаты
по азаны на рис. 5.
После п с а модифицированно о зла очист и,
восстановления стабильной работы и промыв и насадочной олонны оличество бензойной ислоты,
выводимой из нее с жид остью, величилось с
7 /ч до 60 /ч. Этот по азатель позволил оценить (с четом материально о баланса) содержание бензойной ислоты на входе в олонн – от 0,15
до 0,20 % (по объем ).
Данные о содержании позволили рассчитать общие оэффициенты массопередачи и высот единицы переноса. Колонна имеет диаметр 1,37 м и
содержит слой насад и высотой 1,52 м (объем слоя
2,26 м3). Средний расход аза через олонн составляет 4450 нм3/ч. Разделив молярный расход вымываемой из с р ббера бензойной ислоты на объем
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Таблица 2. Зависимость высоты единицы переноса в системе «бензойная ислота – вода» от расхода орячей и охлаждающей воды
через зел очист и
№
Расход
опыта охлаждающей
воды,м3/ч
0
1
2
3
4
5
6
12
12
12
6
0
24
12
Расход
орячейводы,
м3/ч
Объемный оэффициент
массопередачи,
-моль/(м3·ч·атм)
Высота
единицы
переноса,м
6
4
7,6
6
6
6
6
279
250
298
272
268
285
255
0,43
0,49
0,40
0,43
0,46
0,43
0,46
Таблица 3. Выбросы лет чих ор аничес их веществ с пото ом
инертно о аза из б н еров хранения чистой терефталевой ислоты (в метана на 1 т ЧТК)
По азатель
Мин.
Ма с.
Домодифи ации злаочист и
Послемодифи ации злаочист и
336
4,4
2520
7,1
Средний Литерат рные
данные
1008
4,7
2000
Нетданных
насад и, пол чаем объемный оэффициент массопередачи (Kga). Парциальным давлением бензойной ислоты над раствором пренебре аем, та а
оно составляет не более 1 % парциально о давления бензойной ислоты в азовой фазе. Расчетные
значения объемных оэффициентов массопередачи приведены в табл. 2. Далее, разделив молярный
расход инертно о аза на объемный оэффициент
массопередачи, пол чаем высот единицы переноса при атмосферном давлении. Оценивая пол ченные рез льтаты, можно сделать вывод, что массообмен в системе «бензойная ислота – орячая вода»
происходит очень быстро и лимитир ется сопротивлением в азовой фазе.
Примечание: Из восьми опытов, проведенных во
время обследования, рез льтаты опытов №№ 0 и 7
сочли ненадежными из-за тр дностей с отбором проб
аза на входе в олонн . Если по рез льтатам остальных опытов построить зависимость Kga от расхода
орячей воды через слой насад и, то пол чим линию
с тан енсом ла на лона 0,27. В литерат ре это соотношение описывается э споненциальной зависимостью с по азателем степени межд 0,2 и 0,4.
При расчете оэффициента Kga пренебре али
в ладом, оторый вносит в очист аппарат охлаждения. Измерения не позволили выделить в лад
этой прямоточной стадии, но малое изменение онцентрации на выходе из насадочной олонны во
время останов и насоса цир ляции жид ости
(опыт № 4) по азывает, что этот в лад минимален
в сравнении с в ладом слоя насад и.
В табл. 3 представлены выбросы лет чих ор аничес их веществ (в пересчете на метан) из рассматриваемо о источни а до и после ос ществления мероприятий по со ращению выброса. Здесь
же для сравнения приведены данные из литерат ры. Видно, что ос ществленные мероприятия позволили со ратить среднюю величин выброса, в расчете на 1 т ЧТК, с 1008 до 4,7 . После то о а в
промывн ю вод стали вводить щелочь, стало возможным меньшить расходы промывной воды и
сточной воды, выводимой на очист , без рис а
осаждения бензойной ислоты.
Перевел М. Фаль ович
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПРАВОЧНИК ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВ, 2006 .
Пар высо о о
давления
Возд х
Топливный
аз
Конвертер
STAR
Кислород/
возд х
Реа тор
о исления
У леводородное сырье
Исходный аз
Подо реватель Компрессия
сыро о аза
сырья
Сепарация
аза
Ре перация
тепла
Котловая питательная вода
Техноло ичес ий онденсат
Техноло ичес ий пар
Топливный
аз
Фра ционирование
Готовый
олефин
Возврат
леводородов
1. ПРОЦЕСС STAR ФИРМЫ UHDE (ДЕГИДРИРОВАНИЕ ЛЕГКИХ ПАРАФИНОВ В ОЛЕФИНЫ)
Назначение процесса. В процессе STAR (steam active reforming
– реформин , а тивированный паром) можно пол чать: а) пропилен
для переработ и в полипропилен, о ись пропилена, мол, а рилонитрил или др ие производные пропилена; б) б тены для переработ и в МТБЭ, ал илат, изоо тан, полиб тены или др ие производные б тенов.
Сырье. Сжиженный нефтяной аз с азовых и азо онденсатных
месторождений, с НПЗ.
Прод т. Пропилен (чистотой «для полимеризации» или «для
синтеза»), изоб тен, н-б тены; в ачестве побочно о прод та может быть пол чен водород высо ой чистоты.
Описание процесса. Свежее парафиновое сырье смешивают с
возвратным парафином и водяным паром, выработанным на этой же
станов е. После подо рева смесь направляют в реа торн ю се цию.
В составе этой се ции – тр бчатая печь с неподвижным атализатором ( онвертер Uhde), за оторой след ет адиабатичес ий реа тор
о исления с неподвижным атализатором (анало вторично о онвертера). В тр бах печи проте ает эндотермичес ое де идрирование на
запатентованном атализаторе, содержащем бла ородный металл.
В адиабатичес ом реа торе о исления часть водорода, содержаще ося в смеси, селе тивно реа ир ет с ислородом, превращаясь в
пар. Параллельно с этим проте ает дальнейшее де идрирование на том
же атализаторе. Э зотермичес ое превращение водорода способств ет
повышению выхода олефина и поставляет теплот , необходим ю для
проведения дальнейше о эндотермичес о о де идрирования. Реа ция
проте ает при температ ре 500–600 °С и давлении 0,4-0,6 МПа.
Конвертер Uhde снабжен потолочными орел ами и имеет запатентованн ю «холодн ю» выходн ю ребен , бла одаря оторой
повышается е о надежность. За счет ре перации тепла вырабатывается пар высо о о давления, подо ревается сырье и ипятильнии олонн в се ции фра ционирования.
После охлаждения и сепарации онденсата прод т омпримир ют, отделяют ле ие фра ции и в се ции фра ционирования разделяют олефин и непрореа ировавшие парафины.
Кроме ле их фра ций, использ емых на этой же станов е в
ачестве топливно о аза, олефин является единственным прод том. При необходимости из ле их фра ций можно выделить водород высо ой чистоты.
Э ономичес ие по азатели. Типичные расходные по азатели
(при пол чении пропилена полимеризационной чистоты) в расчете
на 1 т пропилена:
Пропан,
1200
Топливный аз, ГДж
6,4
220
Охлаждающая вода, м3
Эле троэнер ия, Вт·ч
180
Промышленные станов и. В США и Ар ентине п щены две
промышленные станов и де идрирования изоб тана в изоб тен по
техноло ии STAR. Более 60 первичных и 25 вторичных онвертеров
Uhde соор жены в разных странах.
Лит. источни и. Heinritz-Adrian, M., «Advanced technology for
C3/C4 dehydrogenation», First Russian & CIS Gas Technology
Conference, Moscow, Russia, September, 2004.
Heinritz-Adrian, M., N. Thiagarajan, S. Wenzel and H. Gehrke, «STAR
– Uhde’s dehydrogenation technology (an alternative route to C 3- and
C4-olefins)», ERTC Petrochemical 2003, Paris, France, March 2003.
Thiagarajan, N., U. Ranke and F. Ennenbach, «Propane/butane
dehydrogenation by steam active reforming», Achema 2000, Frankfurt,
Germany, May 2000.
Лицензиар. Uhde GmbH.
94
Сепаратор
Прод товый аз
Конденсат
2. ПРОЦЕСС ADAPT (ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГАЗА И
СНИЖЕНИЕ ТОЧКИ РОСЫ УГЛЕВОДОРОДОВ)
Назначение процесса. Обезвоживание азов высо о о давления, даление из них паров жид их леводородов, в частности ароматичес их, даление метанола, мер аптанов и CO2. Процесс ADAPT можно применять на приемных терминалах природно о аза, на соор жениях подземно о хранения аза (например, соляные пещеры, водоносные оризонты и выработанные
месторождения), а та же перед сжижением природно о аза.
Процесс при оден для предварительной очист и аза и для защиты систем мембранно о разделения аза.
Описание процесса. Природный аз высо о о давления
очищается одновременно от паров жид их леводородов и воды
в неподвижном слое твердо о по лотителя (1). Адсорбенты, приспособленные требованиям за азчи а, селе тивно даляют из
аза не оторые омпоненты; правляя их прос о ом в очищенный аз, пол чают прод т, отвечающий специфи ациям. Аппарат с насыщенным адсорбентом переводят в режим ре енерации, а на очист под лючают аппарат с ре енерированным адсорбентом (2). Гиб ость процесса обеспечивается наличием
большо о числа адсорберов: в этом сл чае станов и имеют
очень высо ю производительность. Для ре енерации адсорбента применяют подо ретый (3) исходный аз или очищенный аз,
выбор варианта зависит от словий применения или э ономичес их словий. Температ ра ре енерации зависит от природы
даляемых омпонентов, но обычно находится в пределах 200–
300 °С. Газ ре енерации, обо ащенный десорбированными омпонентами, охлаждают (4), пол чая товарный леводородный
онденсат. Холодный аз, отделенный от онденсата, возвращают в адсорберы. Не оторые преим щества техноло ии ADAPT
перед он рир ющими процессами:
• Компа тность станов и
• Быстрый п с и останов а
• Нет необходимости в « орячем» резерве
• Возможность работы на малых на р з ах (10 % прое тной)
• Высо ая надежность и малые затраты на те щий ремонт
• Длительный сро сл жбы адсорбента.
Условия процесса. Обычное рабочее давление – 3–12 МПа,
температ ра исходно о аза – до 45 °С. Установ и мо т быть
из отовлены в виде бло ов на салаз ах или мод лей, бла одаря
чем возможно постепенное наращивание мощности. На р з и
по исходном аз – от 0,28 до более чем 42 млн м 3/с т.
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения зависят от
масштаба и назначения станов и, но обычно изменяются от 2
млн ф. ст. для мощности 5,6 млн м3/с т до 9 млн ф. ст. для
мощности 42 млн м3/с т.
Промышленные станов и. Работают или находятся в стадии строительства станов и в Европе, Афри е и Азии. С ммарная мощность станово , применяющих техноло ию ADAPT, составляет в настоящее время о оло 250 млн м 3/с т.
Лит. источни . Metters, S.D. «An adaptable solution»,
Hydrocarbon Engineering, March 2000.
Лицензиар. Advantica Ltd.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подпит а
топливно о
аза
Ос шенный
аз
Отпаривающий
аз
Отработанный
ТЭГ
Ос шенный аз
Сброс
аза
Назначение процесса. Обезвоживание природно о аза до
очень низ ой точ и росы с помощью абсорбции ли олем, без
применения ва мной ре енерации, без растворителей и без
расхода отпаривающе о аза.
Описание процесса. В процессе Drigas аз из верхней части ре енератора ли оля, охлажденный и ос шенный, возвращается в отпарн ю олонн . Пары из обычно о ре енератора,
омпле тованно о отпарной олонной, охлаждаются в онденсаторе верхне о прод та (1), и с онденсировавшаяся вода отделяется в сепараторе (2). Влажный аз, выходящий из сепаратора (2), использ ется повторно в ачестве отпаривающе о аза;
азод в а (3) возвращает е о в нижнюю часть отпарной олонны. Отработанный ли оль ос шает возвратный аз в атмосферном абсорбере (4) с нере лярной насад ой, а насыщенный лиоль из ба атмосферно о абсорбера насосом (5) подается в
отпарн ю олонн . В сл чае, о да треб ется иметь более онцентрированный ли оль, в том же атмосферном абсорбере станавливают 2-ю ст пень абсорбции (6), отор ю орошают небольшим оличеством ре енерированно о триэтилен ли оля
(ТЭГ). Это позволило пол чать ТЭГ онцентрацией до 99,99 %.
Основные преим щества процесса Drigas:
• Очень низ ая точ а росы аза
• Нет расхода отпаривающе о аза
• Низ ие э спл атационные затраты
• Малые выбросы в о р жающ ю сред .
Условия процесса. Расход ли оля – до 1000 м 3/с т, степень чистоты ТЭГ – до 99,99 % (по массе). Расход аза – до 15
млн м3/с т на аждой линии ос ш и, температ ра и давление
влажно о аза – соответственно до 60 °С и до 15 МПа.
Э ономичес ие по азатели. Процесс с ре енератором
Drigas прис щи небольшие дополнительные затраты в сравнении с традиционным процессом с отпаривающим азом, но это
о пается тем, что нет расхода это о аза.
Промышленные станов и. Одна станов а Drigas с нар з ой по ДЭГ 200 м3/с т.
Лит. источни . Franci, P.E. «New glycol regenerator adaptable
to offshore use», World Oil, July 1993.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
С онденсированные
леводороды
(аромати а)
Вода
Водная фле ма
Ре енерированный
ТЭГ
3. ПРОЦЕСС DRIGAS
На фа ел
На
выделение
растворителя
Вода
Влажный аз
Топливный
аз
Влажный
ли оль
С хой
ли оль
Влажный аз
Обор дование, применяемое в обычных ли олевых процессах
Обор дование, специфичное для процесса Drizo
Конт р Drizo
Вода
4. ПРОЦЕСС DRIZO (ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГАЗА)
Назначение процесса. Снижение точ и росы аза по воде,
обычно на величин до 100 °С (в процессе Drizo HP достижимо
меньшение более чем на 110 °С), извлечение ароматичес их
леводородов более чем на 95 %.
Описание процесса. Вод из природно о аза абсорбир ют (1) ли олем (ДЭГ, ТЭГ или тетраэтилен ли оль). Затем лиоль термичес и ре енерир ют (2) в ипятильни е. Главное отличие от обычных ли олевых процессов состоит в том, что лиолевый раствор после подо рева дросселир ют в сепаратор
(3), в отором с высо ой полнотой выделяются пары леводородов, оторые затем онденсир ются (4). Далее проводят етероазеотропн ю пере он ; ото нанные леводороды отделяются от воды (5), после че о испаряются (6) и направляются в
олонн (7), в оторой отпаривают остат и воды из оряче о лиоля. До пост пления в испаритель (6) эти леводороды освобождаются от апель воды в оалесцаторе (8); роме то о, по
особом за аз схема может быть дополнена злом (9) обезвоживания растворителя (версии Drizo+ и Drizo HP). Дости ается
степень чистоты ли оля выше 99,99 % (по массе) и до 99,998
%. (Drizo HP), что обеспечивает ос ш
аза до остаточно о содержания воды менее 10-5 %.
Э ономичес ие по азатели. Процесс Drizo, в отором сочетаются очень низ ие значения точ и росы аза с малым выбросом CO2 и ароматичес их леводородов, в э оло ичес ом отношении чище др их ли олевых процессов. Он вполне он рир ет со всеми процессами ос ш и, в оторых пол чают аз с
точ ой росы ниже -30 °С. Установ а Drizo обходится примерно
на 20 % дешевле, чем анало ичные станов и с отпар ой воды
из ли оля и ре омпрессией отпаривающе о аза (в дополнение том , что в процессе Drizo дости ается ораздо более сильное снижение точ и росы по воде), и может быть на 50 % дешевле станов и с моле лярными ситами.
Промышленные станов и. Более 45 станово .
Лит. источни . Rigaill, C. «Solving Aromatic and CO2 emissions
with the Drizo gas/glycol dehydration process», GPA Europe Meeting,
February 23, 2001.
Smith, R.S. «Enhancement of Drizo gas dehydration», 47 th
Laurance Reid Gas Conditioning Conference, March 2–5, 1997.
Smith, R.S. and S.E. Humphrey, «High Purity Glycol Design
Parameters and Operating Experience», 45th Laurance Reid Gas
Conditioning Conference, 1995.
Aarskog, A., T. Fontaine, C. Rigaill and C. Streicher, «Drizo
revamping of TEG unit improves NGL recovery: The Ekofisk
Challenge», 82nd GPA Convention, San Antonio, March 9–12, 2003.
Лицензиары. Prosernat IFP Group Technologies.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Подпит а
топливно о
аза
Возд х
Отработанный
ТЭГ
Ос шенный
аз
Ре енерированный
ТЭГ
5. ПРОЦЕСС ECOTEG
Любой
сырой,
влажный аз
Вода +
растворитель
У леводородный
онденсат
Извлеченная вода
Вода
Назначение процесса. Ос ш а триэтилен ли олем (ТЭГ)
азов с высо им содержанием ароматичес их леводородов в
тех сл чаях, о да лючевое значение имеет со ращение выбросов в о р жающ ю сред . В этом процессе выброс ароматии пра тичес и отс тств ет.
Описание процесса. ТЭГ по лощает не толь о вод , но и
часть ароматичес их леводородов. Аромати а прис тств ет во
всех пото ах, выходящих из ре енератора.
Пары, выходящие из от онной олонны, онденсир ются (1),
после че о вода и аромати а расслаиваются в сепараторе (2).
Влажный аз, выходящий из сепаратора (2), использ ется повторно в ачестве отпаривающе о аза; азод в а (3) возвращает е о в нижнюю часть отпарной олонны. Отработанный азойль ос шает возвратный аз в атмосферном абсорбере (4) с
нере лярной насад ой, а насыщенный ли оль из ба атмосферно о абсорбера насосом (5) подается в отпарн ю олонн .
Жид ие ароматичес ие леводороды выделяются в виде
масла в сл чае, о да станов а выдает жид ий леводородный прод т; в противном сл чае их возвращают в пото ос шенно о аза или вводят в ре енерированный ТЭГ для е о насыщения.
Из водной фазы в отпарной олонне (6) отпаривают леводороды, применяя для это о возд х, оторый затем направляется в топ
ипятильни а. Вод после отпар и сбрасывают.
Основные преим щества процесса Ecoteg:
• Отвечает более жест им требованиям, предъявляемым
выбросам, что дости ается без дополнительно о обор дования
• Низ ие э спл атационные расходы
• Низ ая точ а росы аза.
Условия процесса. Расход аза – до 15 млн м3/с т на аждой линии ос ш и, температ ра и давление влажно о аза – соответственно до 60 °С и до 15 МПа.
Э ономичес ие по азатели. Ecoteg – э оло ичная и дешевая техноло ия обезвоживания, не треб ющая дополнительных внешних злов для соблюдения требований по выбросам.
Это прощает создание новой станов и и/или пополнение с ществ ющей станов и. Э ономия отпаривающе о аза дешевляет процесс и может стать определяющей в тех сл чаях, о да
треб ется пол чить аз с низ ой точ ой росы.
Лит. источни . Franci, P.F. and J.W.Clarke, «Emission free,
high purity TEG regenerator», 1994 GRI Glycol Dehydrator/Gas
Processing Air Toxic Conference, San Antonio.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI.
96
С хой ислый
аз
Отпаривающий аз
Влажный
аз
Холодный с хой аз без
ислых омпонентов
С хой аз
6. ПРОЦЕСС IFPEXOL
Назначение процесса. Обезвоживание любо о аза, предотвращение образования идратов, пол чение аза с заданной точ ой росы и очист а аза от ислых омпонентов с помощью едино о, низ озастывающе о растворителя – метанола.
Ifpexol – это дв хстадийный процесс; аждая стадия может ос ществляться независимо или в сочетании с др ой.
• Ifpex-1 – меньшение точ и росы одновременно по воде и
леводородам (до -100 °С)
• Ifpex-2 – очист а от ислых азов и сернистых омпонентов
(до по азателей тор овой специфи ации на аз).
Описание процесса. Ifpex-1: Часть пото а исходно о аза
насыщают метанолом, оторый испаряют в онта тном аппарате (1). Смесь метанола с водой возвращают в аппарат (1) из
низ отемперат рно о бло а (2). Из нижней части онта тно о
аппарата выводят чист ю вод , а аз из верхней е о части смешивают с основным пото ом аза, пол чая смесь, содержание
метанола в оторой достаточно для предотвращения замерзания в низ отемперат рном бло е. В этом бло е аз охлаждают
до температ ры, определяемой заданной точ ой росы; охлаждение проводят любым приемлемым способом (эффе т Джо ля-Томсона, расширение в т рбодетандере или охлаждение внешним хлада ентом). Очищенный с хой аз выводят из низ отемперат рно о сепаратора, из оторо о та же отводят леводородный онденсат и смесь метанола с водой (она образ ет
отдельн ю жид ю фаз и возвращается в онта тный аппарат).
Ifpex-2: Газ со стадии Ifpex-1 (или любой др ой исходный
аз) онта тир ет в аппарате (3) с охлажденным растворителем,
содержащим в основном метанол. Здесь абсорбир ются ислые азы (CO2, H2S) и др ие сернистые омпоненты (мер аптаны, COS), и из верхней части аппарата выводится очищенный
с хой аз. Растворитель, по лотивший ислые омпоненты, реенерир ют (4) простым дросселированием , в ряде сл чаев
п тем на ревания. Степень параллельной абсорбции леводородов ре лир ют, подбирая состав растворителя, а п тем мноост пенчато о дросселирования выделяют больш ю часть абсорбированных леводородов в виде отдельно о азово о пото а. Кислые азы выделяются в с хом виде и под давлением
(обычно о оло 1 МПа); следовательно, этот процесс особенно
приемлем в тех сл чаях, о да ислый аз должен быть возвращен в пласт.
Э ономичес ие по азатели. При пол чении аза с точ ой
росы ниже -30 °С процесс Ifpex-1 может он рировать с ли олевыми процессами и о азывается ораздо более дешевым (примерно на 30 %) по апиталовложениям. Ifpex-2 дает значительн ю э ономию в сравнении с др ими процессами в сл чае, о да
достаточно р бой очист и от ислых азов, оторые предстоит
верн ть в пласт.
Промышленные станов и. 15 станово Ifpex-1, с мощностями до 9,8 млн м3/с т.
Лит. источни и. «Methanol treating schemes offers economics,
versality», Oil & Gas Journal, June 1, 1992, p.65.
Minkkinen, A., et al., «Technological developments in sour gas
processing», Gas Cycling, Les Entretiens IFP, May 14, 1998, Technip.
Лицензиар. Prosernat IFP Group Technologies and Titan SNC
Lavalin.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7
Возд ход в а
Газ на сжи ание
6
NH3 + CO2 + H2O +
возд х в решет
распределения
аммиа а
Карбамид
5
Подпит а
онденсата
Разбавленный
раствор
4
Отпаривающий
а ент (пар)
Остаточный аз
станов и Кла са
1
3
2
Обо ащенный
раствор
7. ПРОЦЕСС AMMOGEN
Назначение процесса. Пол чение азообразно о аммиа а
для применения в а ре атах сжи ания ис опаемых топлив с целью очист и дымовых азов от о сидов серы и азота (процессы
DeNOx/DeSOx, SCR – селе тивное аталитичес ое восстановление, SNCR – селе тивное не аталитичес ое восстановление и
пр.). Газообразный аммиа вырабатывается «на месте» и «по
требованию» из неопасно о и просто о в обращении сырья –
арбамида и воды. Та им образом, не треб ется перевозить и
хранить та ое опасное и то сичное вещество, а безводный
или водный аммиа .
Прод ты. Газовый пото , содержащий аммиа (15–35 %),
CO2 и пары воды.
Описание процесса. С хой арбамид за р жают в мешалочный аппарат (1), в отором он растворяется в разбавленном
возвратном растворе и онденсате. Раствор, обо ащенный арбамидом (20–60 %), подают насосом (2) в идролизер (4) через
э ономайзер (3), в отором тилизир ется теплота возвратно о
разбавленно о раствора. В идролизере, разделенном пере ород ами, проводят мно ост пенчатый идролиз при температ ре 180–250 °С и давлении 1,5–3,0 МПа. Прод ты идролиза –
аммиа и CO2 – отпаривают острым паром. Теплота, необходимая для проте ания идролиза, поставляется вн тренним подоревателем и острым паром. После разложения арбамида разбавленный раствор дросселир ется в сепаратор (5), из отороо почти чистая вода возвращается в аппарат (1). Газ дросселирования, обо ащенный аммиа ом, смешивается в эже торе (6)
с основным пото ом из идролизера и выдается этим эже тором в статичес ий смеситель (7), де он разбавляется возд хом
и от да пост пает в решет распределения аммиа а, встроенн ю в систем очист и дымовых азов.
Главные преим щества техноло ии.
• Газообразный аммиа вырабатывается «на месте» и «по
требованию»
• Ма симальная безопасность (не треб ется перевозить
опасный прод т или разрабатывать планы на сл чай непредвиденных обстоятельств)
• Карбамид безвреден, ле о в обращении и широ о дост пен
• Простой и безопасный, не аталитичес ий процесс
• Невозможен нос соединений, оторые мо ли бы нар шить
работ системы селе тивно о аталитичес о о восстановления
• Очень быстрый от ли и очень широ ий диапазон на р зо
• Быстрый п с , останов а, возможность нахождения в резерве
• Автоматичес ая э спл атация и малая потребность в техничес ом обсл живании
• Малая площадь станов и, возможность постав и передвижными мод лями, что прощает монтаж
• Низ ие апиталовложения и э спл атационные затраты
• Большой диапазон мощности по аммиа – от единиц до
тысяч ило раммов в час.
Промышленные станов и. Четыре станов и в США прое тной мощностью от 270 до 1600 /ч. Одна станов а в Европе
прое тной мощностью 900 /ч.
Лицензиары. SIIRTEC NIGI и HERA LLC.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Жид ая сера
8. ПРОЦЕСС CLAUSPOL
Назначение процесса. Очист а остаточно о аза станови Кла са с общим оэффициентом выделения серы до 99,9 %
и выше. Жид офазное превращение H2S и SO2 в жид ю элементарн ю сер .
Описание процесса. Остаточный аз станов и Кла са проходит через насадочн ю олонн (1) с малым идравличес им
сопротивлением противото ом ор аничес ом растворителю, в
отором растворен недоро ой атализатор. H 2S и SO2 из аза
абсорбир ются раствором и взаимодейств ют в е о среде по
реа ции Кла са, давая элементарн ю жид ю сер . Теплота реа ции отводится в теплообменни е (3), та что поддерживается
постоянная температ ра реа ции, сле а превышающая температ р плавления серы. Пос оль растворимость серы о раниченна, чистая жид ая сера выделяется из пото а в отстойной
се ции (2), в нижней части аппарата. Стандартная схема Clauspol
II обеспечивает оэффициент выделения серы во всем процессе (Кла с + Кла спол) до 99,8 %. Этот по азатель можно подстроить требованиям за азчи а, изменив размер онта тно о
аппарата (1).
Последнее совершенствование схемы – введение, по особом за аз , се ции десат рации раствора (4). В ней из цир лир юще о раствора выделяют растворенн ю сер , бла одаря
чем общий оэффициент выделения серы доводят до 99,9 % и
выше.
Э ономичес ие по азатели. На станов е Кла спол, перерабатывающей остаточный аз обычной станов и Кла са, при
оэффициенте выделения 99,7–99,9 %, апиталовложения составляют 60–80 %, а э спл атационные расходы – 40–60 % от
соответств ющих величин для обычной станов и идрирования/аминной очист и. В отличие от этой последней станов и,
процесс Clauspol не дает возвратно о пото а H2S на станов
Кла са, бла одаря чем станов а Кла са не пере р жается.
Промышленные станов и. Более 40 станово .
Лит. источни и. Barrиre-Tricca, C., et al., «Thirty Years of
Operating Experience with a wet subdewpoint TGT process», GPA
Europe Annual Conference, Amsterdam, Sept. 26–28, 2001.
Ballaquet, J.P., C. Barrиre-Tricca and C. Streicher, «Latest
developments of the Clauspol TGT process», AIChE Spring Meeting,
New Orleans, March 30 – April 3, 2003.
Лицензиар. Prosernat IFP Group Technologies.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Остаточный аз
станов и Кла са
Газ в дымов ю тр б
или на сжи ание
Газвосстановитель
H2S на станов
Кла са
Водород
Кислый аз
на станов
Кла са
На
сжи ание
Остаточный
аз станов и
Кла са
Пар
Возд х
Топливный
Камера
аз
с орания
на пото е
Пар
Кипятильни
Вода
9. ПРОЦЕСС LURGI
(ОЧИСТКА ОСТАТОЧНОГО ГАЗА) – LTGT
Назначение процесса. С р бберная очист а остаточно о
аза станов и Кла са для величения обще о оэффициента
выделения серы до 99,8 – более 99,9 %.
Описание процесса. Оптимальный способ очист и остаточно о аза станов и Кла са – превращение сернистых соединений в H2S, оторый извле ают абсорбцией. В процессе
LTGT в зле абсорбции применяются метилдиэтаноламин
(МДЭА), олонны с ре лярной насад ой и, по возможности,
пластинчатые теплообменни и. Эта техноло ия хорошо проверена, дост пна по всем мир , отличается высо ой селе тивностью, позволяет создавать более омпа тные станов и и применять олонны меньше о диаметра. Общий ито – снижение
апиталовложений.
В реа торе идрирования (1) сернистые омпоненты остаточно о аза превращаются в H2S. Вода, прис тств ющая в смеси, отделяется в олонне охлаждения смешением (2), а H 2S полощается в абсорбере (3) раствором МДЭА. Аминный раствор
ре енерир ется в отпарной олонне (4), снабженной паровым
ипятильни ом (5), а отпаренный в этой олонне H 2S возвращается на станов Кла са.
В азе, пост пающем в абсорбер, содержатся H 2S и CO2, но
МДЭА селе тивно абсорбир ет толь о H2S. Др ие амины – МЭА
и ДЭА – по лощали бы и больш ю часть CO 2, но в МДЭА CO2
переходит толь о через образование би арбоната, а эта реа ция проте ает очень медленно.
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения составляют примерно 85–95% стоимости станов и Кла са. Если же реенерацию МДЭА проводить на аминной станов е, предшеств ющей станов е Кла са, то апиталовложения снизятся до 65–
75% стоимости станов и Кла са.
Промышленные станов и. Восемь станово LTGT находятся в э спл атации или в стадии прое тирования.
Лит. источни . Connock, L., «Emerging sulphur recovery
technologies», Sulphur, March/April 2001.
Лицензиар. Lurgi AG.
98
Кислая
вода
Фильтрация
10. ПРОЦЕСС RESULF
(ОЧИСТКА ОСТАТОЧНОГО ГАЗА)
Назначение процесса. Очист а остаточно о аза станови Кла са перед е о сжи анием. Установ и Resulf, Resulf-10 и
Resulf-MM ле о встраиваются в с ществ ющие станов и Класа. Установ и Resulf имеют низ ое идравличес ое сопротивление, на них применяют новейшие рецепт ры растворителей,
помо ающие снизить энер озатраты и придать техноло ии ма симальн ю иб ость.
Прод ты. Очищенный отбросный аз с станов и ResulfMM обычно содержит 0,1 % H2S, е о необходимо сжи ать. Очищенный отбросный аз с станов и Resulf обычно содержит менее 0,015 % H2S, е о о исляют перед сбросом в атмосфер . Отбросный аз с станов и Resulf-10 содержит не более 0,0010 %
H2S и не треб ет сжи ания.
Описание процесса. Остаточный аз станов и Кла са подо ревают и смешивают с азом-восстановителем, содержащим
водород. На ретый пото проходит через реа тор (1), де SO 2,
сера, COS, CS2 превращаются в H2S. После реа тора аз охлаждают в отле- тилизаторе и в олонне (2) прямо о онта та с
водой. Из олонны (2) аз подают в абсорбер (3), в отором
по лощается почти весь H2S и толь о часть CO2. Отработанный
абсорбент пост пает в ре енератор (4), в отором из не о отпаривают H2S и CO2. Кислый аз из ре енератора возвращают на
станов Кла са, а ре енерированный абсорбент охлаждают и
направляют на орошение абсорбера.
Условия процесса. На станов ах Resulf абсорбентом сл жит метилдиэтаноламин (МДЭА) или модифицированный МДЭА,
на станов ах Resulf-10 – специальные амины, например модифицированный МДЭА. Установ и Resulf-MM использ ют аминный раствор с станов и, на оторой выделяют ислый аз для
станов и Кла са (МЭА, ДЭА или МДЭА).
Э ономичес ие по азатели. Для меньшения апиталовложений применяют пластинчатые теплообменни и, а та же быстро возводимые мод льные онстр ции. Установ и Resulf-MM
обходятся ораздо дешевле станово Resulf и Resulf-10, однао они менее полно очищают аз. Ключевое достоинство техноло ий Resulf и Resulf-MM состоит в том, что их совершенствование не треб ет больших затрат.
Промышленные станов и. Фирма CB&I TPA продала лицензии и спрое тировала в разных странах 45 станово Resulf,
три станов и Resulf-10 и две станов и Resulf-MM.
Поставщи . CB&I TPA.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Остаточный аз с
станов и Кла са
На сжи ание
Ре перированная
теплота
Ре енерированный
раствор амина
Газ-восстановитель
(при необходимости)
Пол отработанный
раствор амина на
ре енерацию или
в др ой абсорбер
Возд х или
охлаждающая вода
Остаточный
аз с
станов и
Кла са
Природный аз
Возд х
Питательная вода
Очищенный
остаточный
аз в
дымов ю
тр б
Пар
низ о о
давления
Вода (на энер етичес ие
станов и или на сброс)
Жид ая сера
11. ПРОЦЕСС SCOT (ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ
ГАЗОВ УСТАНОВКИ КЛАУСА ПО ТЕХНОЛОГИИ
SHELL)
Назначение процесса. Выделение сернистых соединений
из остаточно о аза станово Кла са с высо ой полнотой и при
низ ом перепаде давления на п ти аза. Процесс не ч вствителен та им сбоям на станов е Кла са, а изменение отношения H2S/SO2, прос о
леводородов или аммиа а.
Прод ты. Содержание общей серы в отбросном азе процесса SCOT – менее 0,012 %; процесса Super SCOT – не более
0,005 %, процесса Low Sulfur SCOT – менее 0,001 %.
Описание процесса. Газ с станов и Кла са, пост пающий
на станов SCOT, подо ревают в подо ревателе на пото е или
теплообменни е (1) до 220–280 °С и при необходимости вводят
в не о водород или смесь H2/CO. В сл чае, о да аза-восстановителя, водорода или CO нет, подо реватель на пото е (1)
работает в режиме недостат а возд ха, для то о чтобы в рез льтате с орания пол чить аз-восстановитель. На ретая смесь
проходит через реа тор (2) с неподвижным атализатором, де
соединения серы (SO2, сера, COS и CS2) пра тичес и полностью превращаются в H 2S. Газ из реа тора охлаждают до 40 °С в
системе ре перации теплоты (3) и в олонне прямо о онта та
с водой (4), после че о H2S селе тивно извле ают в аминном
абсорбере (5) до е о остаточно о содержания в азе 0,003-0,01
%. Аминный раствор из абсорбера, пол насыщенный сероводородом, часто донасыщают в др ом абсорбере. H 2S выделяют из аминно о раствора в ре енераторе и возвращают на станов Кла са. Очищенный аз из абсорбера сжи ают.
Процесс – непрерывный, перепад давления по п ти аза на
станов е не более 28 Па. Техноло ия обеспечивает высо ий
оэффициент выделения серы и отличается большой надежностью. Внеплановые простои обор дования занимают менее 1 %
алендарно о времени.
Э ономичес ие по азатели. С ммарный оэффициент выделения серы на станов е Кла са и SCOT – не менее 99,8 %. В
сл чае работы станов и Super SCOT может быть арантирован
оэффициент выделения 99,95 %. Установ а SCOT, инте рированная с др ими станов ами, хара териз ется апиталовложениями и э спл атационными расходами, сравнимыми с др ими техноло иями очист и остаточно о аза, но обеспечивает
более полное выделение серы.
Лит. источни и. Kees van der Brand, «Shell’s Low Cost SCOT
Process», Sulfur Recovery Symposium, Vail, September 2002.
Hoksberg, et al., «Sulfur recovery for the new millennium»,
Hydrocarbon Engineering, November 1999.
Verhulst, «Recent developments in SCOT tail gas technology»,
Bovar/Western Research Sulfur Seminar, Istanbul, 1994.
Kuypers, Ten years SCOT experience, Erdol und Kohle, January
1985.
Лицензиар. Shell Global Solutions International B.V.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
12. ПРОЦЕСС SULFREEN
Назначение процесса. Каталитичес ая очист а остаточноо аза станов и Кла са или отбросно о аза с малым содержанием H2S с целью величения обще о оэффициента выделения серы до 99,0–99,9 %. С ществ ют различные версии процесса SULFREEN.
Описание процесса. Химизм процесса SULFREEN описывается реа цией Кла са – взаимодействием H 2S и SO2 с образованием элементарной серы. Процесс проте ает в азовой фазе
при температ ре и давлении, с оторыми аз по идает становКла са. Катализатор, размещенный в неподвижных слоях,
представляет собой пропитанный а тивный о сид алюминия и
по свойствам похож на атализаторы, применяемые на станов е
Кла са.
Остаточный аз, ходящий с станов и Кла са с температ рой 120–140 °С, проходит через один из дв х реа торов (1, 2),
де превращается большая часть H2S и SO2, а сера адсорбир ется атализатором. Катализатор, насыщенный серой, ре енерир ют, проп с ая через не о часть остаточно о аза станов и
Кла са. Этот аз на ревают в теплообменни е аз- аз (6), использ я для это о теплот оряче о отходяще о аза из аппарата сжи ания (3). Десорбир ющий аз можно та же на реть в о невом или эле тричес ом подо ревателе.
Десорбированн ю сер выделяют из аза в онденсаторе
серы (4) и сепараторе (5). Сопротивление зам н то о онт ра
ре енерации преодолевается с помощью азод в и (7). После
ре енерации атализаторный слой охлаждают очищенным остаточным азом, и реа тор (1, 2) снова переводят в режим реа ции-адсорбции.
Ко да в остаточном азе ожидается прис тствие значительных оличеств COS и CS 2 , ос ществляется процесс
HYDROSULFREEN, в отором до подачи в реа тор SULFREEN остаточный аз проходит через реа тор идролиза-о исления. Для
достижения оэффициента выделения серы 99,9 % можно воспользоваться процессом DOXOSULFREEN, в отором аз после
реа тора SULFREEN дополнительно о исляют.
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения в станов
SULFREEN для обычной версии составляют 30–45 % затрат на
обычн ю станов Кла са, а для л чшенной версии – 50–85 %
этих вложений. Э спл атационные затраты ораздо ниже, чем в
процессах абсорбционной очист и.
Промышленные станов и. Работает или находится в стадии прое тирования более 75 станово SULFREEN, перерабатывающих остаточный аз процесса Кла са, мощности этих станово по сере – от 5 до 2200 т/с т.
Лит. источни . Willing, W., and T. Lindner, «Lurgi’s TGT
processes and new operational results from SULFREEN plants»,
представлен на SULPHUR ’94 Conference, Tampa, Florida, Nov.
6–9, 1994.
Лицензиар. Lurgi AG.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный аз
Возвратная жид ость
Сброс
отработанно о
возд ха
NH4OH
1
Распыляющий
возд х
Дымовые азы
Газосепаратор
2
Топливо
Возд х
Смешанный
за рязненный
аз
Отстойни
Возд х
( ислород)
13. ПРОЦЕСС DENOX И DEDIOXIN
Назначение процесса. Удаление о сидов азота (NOx) и дио сина из дымовых азов после о невых а ре атов, для выполнения самых жест их требований, предъявляемых чистоте атмосферно о возд ха.
Описание процесса. Процесс DeNOx и DeDioxin – это селе тивное аталитичес ое восстановление (SCR) NO, NO 2 и дио сина в омпоненты возд ха – азот и водяной пар. Восстанавливающий а ент – аммиа , пол чаемый из безводно о или водно о аммиа а или из арбамида (е о идролизом).
Реа ция проте ает на ре енерир емом атализаторе V 2O5 и
WO3 на носителе TiO2. Катализатор может иметь сотов ю стр т р с однородными по размер порами и очень а тивной поверхностью или пластинчат ю стр т р с малым идравличесим сопротивлением.
Газ перед подачей в реа тор SCR (1) подо ревают до температ ры реа ции в орел е на пото е, в оторой сжи ают топливный аз. Восстанавливающий а ент вводится в азовый пото
до реа тора через систем сопел или инже ционн ю решет .
Аммиа равномерно распределяют и вводят в тесный онта т с
за рязнениями с помощью статичес о о смесителя. Обычно за
реа тором расположен теплообменни аз- аз, в отором выходящий аз охлаждается перед входом в дымов ю тр б (2).
Условия процесса. Сопротивление системы SCR – 0,02–
0,03 МПа, рабочее давление сле а ниже атмосферно о. Рабочая температ ра – от 150 до 450 °С, в зависимости от состава
аза. Нижний температ рный предел ди т ется необходимостью избежать онденсации, вед щей деа тивации атализатора, а верхний предел – опасностью спе ания TiO 2. Катализатор
ре енерир ют «на месте», применяя для это о техноло ию ReCat.
Система SCR позволяет меньшить содержание NO x на 90–95
%, а онцентрацию дио сина – до 0,0001 м /м 3. Прос о аммиа а в дымов ю тр б ( онцентрация в дымовых азах), а правило, менее 0,0005 % (по объем ).
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия базир ется на
стандартном обор довании, большая часть оторо о из отовлена из леродистой стали. Капиталовложения – в диапазоне
от 1 млн долл. для производительности 50 тыс.м 3/ч до 10 млн
долл. – для 800 тыс. м3/ч.
Промышленные станов и. В разных странах же работает более 40 станово . Недавно фирма SIIRTEC NIGI по лицензии IUT построила три станов и в Италии и две – во Франции.
Производительность станово DeNOx и DeDioxin – в диапазоне
от тысяч до миллионов бичес их метров в час дымовых азов.
Лицензиар. SIIRTEC NIGI – Милан, Италия, является э с люзивным с блицензиаром Integral Umwelt Unlagentechnik (IUT)
– Вена (Австрия), для Италии и др их стран.
100
Сера
14. ПРОЦЕСС SHELL-PAQUES
Назначение процесса. Биоло ичес ая очист а от серы природно о аза высо о о давления, синтез- аза и остаточно о аза
с станов и Кла са.
Прод ты. Установ а Shell-Paques может быть спрое тирована та им образом, что аз после очист и на ней б дет содержать менее 0,0005 % H2S, та что оэффициент извлечения серы
из исходно о аза может составить 99,99 %. Сера, пол ченная
биоло ичес им способом, имеет идрофильный хара тер и поэтом может применяться непосредственно в ачестве добрения. Та ая сера более с лонна о ислению в почве и послед ющем своению растениями. Др ой вариант использования
биосеры – ее промыв а и переплав а в жид ю сер , отвечающ ю промышленным требованиям сере. После переплав и
идрофильный хара тер биосеры исчезает.
Описание процесса. В процессе Shell-Paques сероводород о исляется прямо в элементарн ю сер с помощью бесцветной льт ры серных ба терий (Thiobacilli). Эти ба терии
имеют естественное происхождение и не подвер н ты енетичес ой модифи ации. Исходный аз пост пает в щелочной с р ббер (1), в отором H2S переходит в с льфид. Затем с льфид
превращается в элементарн ю сер и щелочь ба териями в биореа торе Thiopaq (2), в оторый подают возд х. Частицы серы
по рываются слоем (био) ма рополимера, оторый держивает
сер в с спензии, похожей на моло о, и не дает ей образовывать отложения или проб и.
В этом процессе пол чают с спензию серы, отор ю можно
с стить до лепеш и, содержащей 60% с хо о вещества. Лепеш можно использовать либо в а рохимичес их целях, либо
в ачестве сырья для пол чения серной ислоты. Кроме то о,
с спензию биосеры можно очистить п тем ее переплав и в сер
высо ой чистоты, отвечающ ю требованиям межд народных
специфи аций на сер процесса Кла са.
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия Shell-Paques/
Thiopaq позволяет очищать аз до очень низ о о содержания
H2S и выделять сер с оэффициентом 99,99 %. Этим процессом можно заменить сочетание «аминной очист и/ станов и
Кла са/очист и остаточно о аза» или, на малотоннажных станов ах, жид остные редо с-процессы.
Промышленные станов и. Действ ют четыре станов и
Shell-Paques, а еще на две станов и проданы лицензии. По апиталовложениям они вы однее пра тичес и всех станово с
жид остными редо с-процессами или традиционных станово ,
сочетающих аминн ю очист / станов Кла са/очист остаточно о аза, при мощностях по сере до 50 т/с т. Капиталовложения и э спл атационные затраты на этот биопроцесс снижаются с меньшением отношения CO2/H2S.
Лит. источни . Cameron Cline et al. «Biological process for
H2S removal from gas streams. The Shell-Paques/THIOPAQ gas
desulfurization process» Laurence Reid, Feb 2003
Jansen, A.J.H., et al, «Biological process for H2S removal from
high-pressure gas: The Shell-Paques/THIOPAQ gas desulfurization
process», Sulphur, 2001.
Лицензиары. Shell-Paques: Paques B.V. и Shell Global
Solutions International B.V.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цир ляционный В олле тор
Баллон с омпрессор
водородом водорода
Подпит а
Абсорбер
воды
H2S
В олле тор
сд во
Сборни
NaOH
Сборни
питат.
раствора
Сырье
Шламовые
насосы Центриф а
Анализатор
Аэробный
биореа тор
Сборни
H3PO4
Анаэробный
биореа тор
Подпит а водорода
Сборни
с сной
ислоты
Сырье
Сборни
NaOH
Возд шный
омпрессор
Холодильни
раствора
15. ПРОЦЕСС THIOPAQ DESOX
Ем ость для
маточно о
раствора
Лепеш а
серы
Вывод
из
ци ла
Назначение процесса. Селе тивная биоло ичес ая очиста дымовых азов от SOx с превращением SOx в элементарн ю
сер или в H2S.
Прод т. Пол ченная сера идрофильна, поэтом не за рязняет и не забивает обор дование. Более то о, эта особенность
делает пол ченн ю сер при одной для использования в сельсом хозяйстве в ачестве добрения или инсе тицида. Др ой
вариант использования серы – ее переплав а в прод т высоой чистоты, отвечающий промышленным требованиям сере
из процесса Кла са. Еще в одном варианте процесса можно
пол чить H2S, для то о чтобы переработать е о в сер обычным
способом (аминная очист а/процесс Кла са).
Описание процесса. Thiopaq DeSOx – это промышленный
дв хст пенчатый биоло ичес ий процесс. По этой техноло ии
с льфит и с льфат мо т быть превращены в элементарн ю сер
или H2S. Раствор бифосфата натрия охлаждает дымовые азы,
очищает их от пыли и абсорбир ет SO x. Затем по лотительн ю
жид ость ре енерир ют и возвращают в с р ббер.
Сердце процесса Thiopaq – запатентованные биореа торы
– анаэробный и аэробный. В анаэробном реа торе, в отором
ос ществляется азлифтная цир ляция, абсорбированный с льфит восстанавливается в с льфид-ион (HS-) водородом в прис тствии ми роор анизмов (отсюда H2S может быть выделен).
Затем в аэробном реа торе, в отором ос ществляется эрлифтная цир ляция, в прис тствии ми роор анизмов и в ре лир емых словиях о исляется с льфид. Пол ченная элементарная
сера имеет идрофильный хара тер, ее выделяют из водной
фазы в запатентованном трехфазном сепараторе.
Условия процесса. С р ббер работает при давлении, близом атмосферном , и при температ ре насыщения по лотительной жид ости. Анаэробный биореа тор может работать при
давлении до 0,6 МПа и температ ре 35 °С. Аэробный биореа тор работает при атмосферном давлении и температ ре 35 °С.
Промышленные станов и. В разных странах работает 31
станов а Thiopaq. На этих станов ах очищают от серы азовые и жид ие пото и.
Лицензиары. UOP LLC, Monsanto Environchem System Inc. и
Paques B.V.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Абсорбер H2S
№ 8 • ав ст 2006
Анализатор
Сборни
питат.
раствора
Сброс на свеч
Газод в а отработанно о
возд ха
Вывод
из ци ла
Аэробный
биореа тор
Абсорбер
SO2
В олле тор топлива
Газод в а
отработанно о возд ха
Шламовые
насосы
Возд шный омпрессор
Центриф а
Лепеш а серы,
60–65 %
твердой фазы
Ем ость для
маточно о
раствора
16. ПРОЦЕСС THIOPAQ (ОЧИСТКА ОТ H2S)
Назначение процесса. Селе тивная биоло ичес ая очиста азовых/водных пото ов и/или ле их леводородов от H 2S
и ле их мер аптанов, оторые превращаются в элементарн ю
сер или в с льфат.
Прод т. Пол ченная сера идрофильна, поэтом не за рязняет и не забивает обор дование. Более то о, эта особенность
делает пол ченн ю сер при одной для использования в сельсом хозяйстве в ачестве добрения или инсе тицида. Др ой
вариант использования серы – ее переплав а в прод т высоой чистоты, отвечающий промышленным требованиям сере
из процесса Кла са.
Описание процесса. В процессе Thiopaq объединены три
стадии: абсорбция ( даление H2S из аза), биореа тор (биореа торы) и выделение серы.
Сердце процесса – запатентованный биореа тор. В этом
реа торе с эрлифтной цир ляцией в прис тствии ми роор анизмов и в ре лир емых словиях о исляется с льфид (HS-) в
элементарн ю сер . Эти аэробные ор анизмы использ ют для
свое о метаболизма энер ию, выделяющ юся при о ислении
с льфида. Пол ченная элементарная сера имеет идрофильный
хара тер, ее выделяют из водной фазы в запатентованном трехфазном сепараторе.
Стадия абсорбции H2S из аза встроена в процесс Thiopaq;
отработанный абсорбент ре енерир ется, а не сбрасывается.
Ре енерация возможна бла одаря том , что в процессе о исления с льфида в элементарн ю сер ре енерир ется щелочь,
израсходованная на абсорбцию H2S.
Условия процесса. Абсорбер работает при давлении исходно о аза и при температ ре биореа тора. Биореа тор работает при атмосферном давлении и температ ре 30–35 °С. В
сл чае, о да аз пост пает с более высо ой температ рой, е о
н жно охладить до подачи в абсорбер.
Др ие применения. Процесс Thiopaq можно использовать
для очист и отработанных с льфидных щело ов п тем превращения с льфида в с льфат.
Промышленные станов и. В разных странах работает 31
станов а очист и от серы азовых и жид их пото ов.
Лицензиары. UOP LLC, Shell Global Solutions B.V. и Paques
B.V.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Деминерализованная вода
Возвратный Предварительная
У леводо- водород
очист а сырья
родное
сырье
Конденсат
Метанол
Дымовые
азы
Греющий аз
Возд х
для сжи ания
Охлаждающая
вода
КЦА
Товарный
водород
Синтез- аз
Остаточный аз
17. ПРОЦЕСС CALORIC HM
(ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА)
Назначение процесса. Пол чение водорода из метанола
п тем е о паровой онверсии.
Описание процесса. В процессе HM использ ется онверсия метанола в сочетании со стадией орот оци ловой адсорбции (КЦА) для пол чения водорода высо ой чистоты. Метанол
смешивается в ем ости (1) с деминерализованной водой. Эта
смесь испаряется и пере ревается теплообменом с орячим
синтез- азом, ходящим из онвертера (2), и реющим азом,
оторый был пол чен в высо ос оростной орел е (3) и использовался для обо рева онвертера. Пере ретая смесь паров метанола и воды распределяется по тр бам онвертера, заполненным атализатором. Конвертер обо ревается реющим азом, оторый цир лир ют вентилятором.
Пройдя через атализатор, исходная смесь превращается в
синтез- аз, в составе оторо о водород, CO, CO 2, метан и остаточный водяной пар. В холодильни е синтез- аз охлаждается
до обычной температ ры, при этом водяной пар онденсир ется, и вода возвращается в исходн ю ем ость.
Далее синтез- аз проходит через станов КЦА (5) с молелярными ситами, де выделяют водород треб емой чистоты.
Остаточный аз станов и КЦА собирают в б ферной ем ости
(4), из оторой е о подают в ачестве топлива в высо ос оростн ю орел . Использование оряче о аза для обо рева онвертера прощает инспе цию и техничес ое обсл живание.
Э ономичес ие по азатели. Для пол чения 1000 нм3/ч водорода необходимо израсходовать:
Метанол, /ч
650
Деминерализованная вода, /ч
360
Эле троэнер ия, Вт·ч/ч
55
Охлаждающая вода, м3/ч
13
Промышленные станов и. В разных странах построены
17 станово , мощностью по чистом водород до 1500 нм 3/ч.
Лит. источни . Neumann, P. and F. von Linde, «Opportunities
for an economical H 2 supply», Inform, Vol. 14, No. 5, May 2003.
Лицензиар. Caloric Anlagenbau GmbH.
102
Техноло ичес ий пар
Пар на
Предваристорон
Система
тельный
пара
Отд вочный аз КЦА и дополнительное топливо онвертер
(по особом
за аз )
Печь онверсии
Сброс пара
Система
пара
Реа енты
Система
Под отов а
пара
питательной воды
Прод вочный
Техноло и- аз – топливо
чес ий
в печь
Конверонденсат
тер СО
Товарный
Техноло иводород
Линия
Подо ревачес ий
Сырье
охлажКЦА
тель возд ха
змееви
дения
или пар
Возд х
Возвратный
Деминерализованная
водород
вода
18. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
Назначение процесса. Пол чение водорода из леводородно о сырья с применением паровой онверсии.
Сырье. Диапазон сырья – от природно о аза до тяжелой
нафты, а та же отходящие азы с НПЗ. Мно ие новейшие водородные станов и на НПЗ способны перерабатывать различное
сырье или смеси разных видов сырья и имеют необходимые
для это о злы. На нес оль их современных станов ах, иб их
по сырью, фирма TECHNIP спешно применила систем автоматичес о о перехода с одно о сырья на др ое.
Описание процесса. Обобщенная техноло ичес ая схема
в лючает след ющие стадии: предварительная очист а сырья,
предварительная онверсия (по особом за аз ), паровая онверсия леводородов, онверсия CO и очист а водорода орот оци ловой адсорбцией (КЦА). Часто, одна о, схем изменяют в соответствии с особыми требованиями.
Предварительная очист а сырья за лючается в очист е от
соединений серы, хлора и от др их атализаторных ядов; ее
проводят после соответств юще о подо рева сырья.
Очищенный исходный аз, смешанный с техноло ичес им
паром, пере ревают и подвер ают онверсии в печных тр бах
(если необходимо, то перед основной онверсией проводят
предварительн ю онверсию в адиабатичес ом реа торе). Процесс онверсии в целом – сильно эндотермичен. Теплота, необходимая для е о проведения, вырабатывается в рез льтате сжиания отд вочно о аза со стадии КЦА и дополнительно о топлива в мно очисленных потолочных орел ах печи онверсии.
Жест ость процесса онверсии оптимизир ют в аждом онретном сл чае. Теплот , ходящ ю с онвертированным азом,
ре перир ют в отле- тилизаторе; из не о аз направляется на
онверсию CO, в ходе оторой образ ется дополнительный водород. Техноло ичес ий онденсат, оторый выделяется из онвертированно о аза в рез льтате ре перации теплоты и охлаждения, отделяют и, а правило, после необходимой очисти направляют на выработ пара. Вся система выработ и пара
обычно основана на естественной цир ляции, что придает ей
дополнительн ю надежность. После онверсии CO аз пост пает на стадию КЦА, де вырабатывается водород высо ой чистоты (менее 0,0001 % CO) с давлением, близ им давлению на
входе в КЦА.
Обычно дельный расход энер ии, выражаемый а сырье +
топливо – пар на сторон , составляет 12,5–14,6 ГДж на 1000
3
нм водорода (расчет по низшей теплоте с орания сырья и топлива), в зависимости от свойств сырья, мощности станов и,
ритериев оптимизации и оличества пара, выдаваемо о на сторон . Последние совершенствования – инте рация выработ и
и выделения водорода, ре перативная (пост) онверсия при
модернизации станово и со ращение выбросов.
Промышленные станов и. Фирма TECHNIP частвовала
в создании более чем 240 водородных станово (широ о о диапазона мощностей) в разных странах. Большинство станово
предназначены для работы на НПЗ, их основные особенности –
высо ая надежность и оптимальная э ономичность.
Лицензиар. Technip.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Водород
Топливо
Охлаждающая
вода
6
Пар на
сторон
Сырье
Возд х в топ
Топливо
Водород
Питательная вода
Сырье
19. ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА
Назначение процесса. Пол чение водорода для идроочист и и идро ре ин а, для др их процессов нефтепереработ и
и нефтехимии, а та же для др их промышленных процессов.
Сырье. Природный аз, отходящий аз НПЗ, сжиженный пропан-б тан и ле ая нафта или их смеси.
Прод т. Водород высо ой чистоты (выше 99,9 %). Мо т
та же быть выработаны CO, CO 2 и/или эле троэнер ия для повышения рентабельности станов и.
Описание процесса. Сырье очищают от серы (1), смешивают с паром и онвертир ют в синтез- аз в печи (2), на ни елевом
атализаторе, при давлении 2-4 МПа и температ ре на выходе
800–950 °С. Паровой онвертер онстр ции фирмы Uhde – это
печь с потолочными орел ами, с тр бами центробежно о литья
из жаропрочно о сплава и запатентованной «холодной» выходной ребен ой, придающей а ре ат повышенн ю надежность.
Еще одной особенностью прое та водородных станово фирмы
Uhde является дв хсе ционная система пара для э оло ичес и полно о использования техноло ичес о о онденсата и выработ и пара
высо о о давления на сторон (3) при проверенной онстр ции холодильни а техноло ичес о о аза (6). 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 – адиабатичес ая высо отемперат рная онверсия CO (4) и орот оци ловая адсорбция (5) для
пол чения водорода высо ой чистоты.
Варианты процесса в лючают испарение сырья, адиабатичес ий предварительный онвертер и высо о- и низ отемперат 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
ре перацию тепла и оптимальный КПД по энер ии с э спл атационной безопасностью и надежностью.
Разработанная фирмой Uhde онстр ция онвертера позволяет создавать и надежно э спл атировать водородные станов и мирово о масштаба, производительностью по водород
до 220 000 нм3/ч в одной техноло ичес ой линии.
Э ономичес ие по азатели. В зависимости от прое та данной станов и обычные расходные по азатели для станово на
природном азе (сырье + топливо - пар) составляют, в расчете
на 1000 нм3 водорода, 13,0 ГДж или 12,9 ГДж с предварительным онвертером.
Промышленные станов и. Фирма Uhde недавно ввела в
э спл атацию две станов и для SINCOR C.A., Венес эла
(2 x 100 000 нм 3/ч) и для Shell Canada Ltd., Канада (2 x
130 000 нм3/ч), а в настоящее время выполняет четвре прое та
водородных станово , в лючая станов и для Neste Oil Oy, Финляндия (1 x 155 000 нм 3/ч) и для Shell Canada Ltd., Канада
(1 x 150 000 нм3/ч). В разных странах мира построено более 60
станово онверсии по техноло ии Uhde.
Лит. источни . Michel, M. «Design and engineering experience with
large-scale hydrogen plants», Oil and Gas European Magazine, Vol. 30
(2004) No 2 in Erdцl Erdgas Kohle, Vol. 120 (2004) No. 6, pp. OG 85–88.
Larsen, J., M. Michel, J. Zschommler (Uhde), M. Whysall and Dr. S.
Vanheerturm (UOP), «Large-scale H2 plants, Uhde and UOP’s experience»,
AIChE 2003 Spring Meeting, New Orleans, March 30 – April 3, 2003.
Лицензиар. Uhde GmbH, Дортм нд, Германия.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
20. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (КЦА POLYBED)
Назначение процесса. Пол чение водорода с любой степенью
чистоты, обычно от 90 до более чем 99,9999 %. В числе эффе тивно
даляемых примесей – N2, CO, CH4, CO2, H2O, Ar, O2, C2-C8 и выше,
CH3OH, NH3, H2S и ор аничес ие соединения серы. С помощью этой
техноло ии можно та же очищать CH4, CO2, He, N2 и Cl2, далять CO2,
подстраивать состав синтез- аза и отделять азот от леводородов.
Сырье. Газ паровой онверсии (из любой точ и после онвертера), аз аталитичес о о реформин а, др ие прод вочные азы
НПЗ, отходящие азы процесса азифи ации, прод вочные азы
аммиачно о производства (до или после отмыв и NH3 водой), отходящие азы из деметанизатора или из др их аппаратов этиленовой станов и, азы процесса неполно о о исления, отходящие
азы стирольной станов и, прод вочные азы метанольной станов и, о совый аз, отходящие азы после рио енной очист и
или др ие источни и водорода. На промышленных станов ах перерабатывали сырье с давлением до 6,9 МПа.
Прод т. Коэффицент выделения H2 – от 60 до 90 %, в зависимости от состава, давления и требований прод т . Обычная
температ ра – от 16 до 49 °С. Степень чистоты прод та может
превышать 99,9999 % (по оличеств ).
Описание процесса. Очист а основана на совершенствованном процессе орот оци ловой адсорбции (КЦА). Очищенный водород выдается при давлении, пра тичес и совпадающем с давлением сырья, а примеси отводятся при более низ ом давлении.
В составе станов и Polybed КЦА обычно от 4 до более чем 16
адсорберов. Один или большее число аппаратов находятся в режиме адсорбции, а др ие в это время – на различных стадиях
ре енерации. Одна линия станов и КЦА Polybed может иметь мощность по прод т более чем 5,4 млн нм3/с т.
Во всех системах использ ются совершенствованные запатентованные адсорбенты и применяется запатентованный способ выделения аза в п стот , бла одаря чем добиваются ма симально о выделения прод та. Не треб ется ни а ой предварительной очист и,
роме отделения несенной жид ости. Кроме то о, все примеси даляются в одн стадию, а степень чистоты более 90 % дости ается
независимо от содержания примесей. На мно их современных станов ах из сырья, содержаще о 40 % (по оличеств ) целево о вещества, пол чают прод т, содержащий менее 0,0001 % примесей.
Работа станов и автоматизирована, п с и останов а – от
ноп и. Через 2–4 ч после п с а станов а начинает выдавать водород заданно о ачества. Обычно оэффициент использования
алендарно о времени превышает 99,8 % (если не считать плановые останов и).
Минимальная производительность станов и – 50 % прое тной, но может быть и ниже. Установ и из отовляются в виде омпа тных мод лей, занимающих площадь от 3,7 х 7,6 м до 18,3 х
36,7 м. Эти мод ли транспортабельны, бла одаря чем стоимость
монтажа минимальна. Тр бы и аппараты из отовляются из леродистой стали. Управление станов ой может быть либо местным, либо с дистанционно о п льта, либо встроено в омпьютерн ю систем правления НПЗ. Установ и прое тир ются в расчете на работ на от рытом возд хе, без частия оператора и не
н ждаются в энер орес рсах, роме небольших оличеств возд ха КИП и эле троэнер ии для приборов.
Промышленные станов и. Более 700 станово работает или
находится в стадии строительства; в их числе первые в мире системы из 16 абсорберов и самая р пная в мире система в одн линию.
Лицензиар. UOP LLC.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отходящий аз
в орел и печи
Сырье
Сырье
Предварительная
очист а
Водород (пермеат)
Газ, не прошедший
с возь мембран
(нонпермеат)
Пар
21. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
(МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ POLYSEP)
Назначение процесса. Выделение и очист а водорода или
извлечение е о из азовых пото ов процессов нефтепереработи, нефтехимии и химии. Др ие области применения – приведение в соответствие состава синтез- аза и выделение CO.
Сырье. Пото и азов НПЗ, в лючая: отходящий аз аталитичес о о реформин а, ККФ, прод вочный аз идроочист и и
идро ре ин а. Пото и азов из химичес их и нефтехимичес их
процессов: отходящий аз этиленовых или метанольных станово , прод вочный аз аммиачных станово , синтез- аз из процессов паровой онверсии, неполно о о исления или др их
процессов азифи ации.
Прод т. В типичных примерах очист и водорода оэффициент е о извлечения – от 70 до 95 %, а степень чистоты – 70–99
% (по оличеств ), в зависимости от состава сырья, давления и
требований прод т .
Мембранные системы Polysep прое тир ются та же для пол чения CO высо ой чистоты для синтеза поли ретанов и полиарбонатов, для орре тирования соотношения CO/H 2 в синтезазе производств метанола и о соспиртов. Новая область применения процесса – извлечение водорода из аза в ци лах совместно о производства аза и эле троэнер ии (IGCC).
Описание процесса. Система мембранно о разделения
Polysep основана на современных омпозитных полимерных мембранах в виде полых воло он. Эти воло на собирают в особые
п ч и, работающие в режиме противото а, что позволяет иметь
ма симальн ю движ щ ю сил процесса разделения и свести
миним м необходим ю поверхность мембран.
Движ щая сила разделения Polysep – перепад давления. Этот
процесс треб ет миним ма машинно о обор дования, энер озатрат и частия оператора. Система омпа та, собирается на
заводе-из отовителе в виде отовых бло ов, поэтом может быть
быстро поставлена за азчи и дешево смонтирована. Обор дование для предварительной очист и сырья – это обычно сепаратор жид ости, оалесцир ющий фильтр для отделения пыли и
несенных апель жид ости и подо реватель для обеспечения
оптимальной температ ры в мембранах.
Рабочие хара теристи и станов и: автоматичес ий п с , правление производительностью и степенью чистоты прод та,
автоматичес ий сброс давления и повышение/снижение на р зи. Минимальная производительность станов и – 30 % прое тной – обеспечивается с помощью запатентованной страте ии
правления. Управление мембранной станов ой обычно встраивается в систем правления НПЗ. Смонтированная мембранная станов а через нес оль о часов после «холодно о» п с а
переходит в состояние стойчивой работы, оэффициент использования алендарно о времени превышает 99,8 % (если не считать плановые останов и).
Э ономичес ие по азатели. Мембранные системы Polysep
эффе тивно и э ономично собираются в станов и самой разной производительности, от нес оль их до более чем 100 мод лей, в зависимости от назначения. Системы мембранно о разделения занимают мало места, имеют низ ю стоимость и обеспечивают быстр ю о паемость апиталовложений.
Промышленные станов и. Более 50 станово работает
или находится в стадии строительства. Кр пнейшая станов а
перерабатывает более 8,5 млн м3/с т синтез- аза.
Лицензиар. UOP LLC.
104
22. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОД
(ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ)
Назначение процесса. Пол чение водорода для идроочист и, идро ре ин а или др о о применения на НПЗ, в нефтехимичес ой, металл р ичес ой и пищевой промышленности.
Сырье. Ле ие леводороды: природный аз, топливный аз
НПЗ, сжиженный пропан-б тан и ле ая нафта.
Прод т. Водород высо ой чистоты (99,9 % и выше) при
любом заданном давлении.
Описание процесса. Сырье подо ревают и проп с ают через реа тор идроочист и (1), в отором сернистые соединения
превращаются в H2S и идрир ются все непредельные леводороды. Затем аз проходит через аппараты обессеривания (2),
де адсорбир ется H2S. Эти аппараты становлены последовательно, и имеется возможность замены адсорбента в любом из
них в ходе работы станов и.
Обессеренный аз смешивают с паром и пере ревают в наревательном змееви е печи. Далее смесь проходит через печные тр бы (3), заполненные ни елевым атализатором; здесь
образ ются о сиды лерода и водород. Теплота, необходимая
для проте ания эндотермичес ой реа ции, подводится через
стен и тр б из топ и печи; процессом сжи ания топлива тщательно правляют.
Газ, вышедший из печных тр б, охлаждают в отле- тилизаторе (4), в отором вырабатывается техноло ичес ий пар. Затем аз проходит через реа тор онверсии CO (5), в отором
находится железохромовый атализатор, промотированный
медью; здесь образ ется CO2 и дополнительный водород. После это о реа тора аз охлаждается в подо ревателе сырья, подо ревателях питательной воды и деаэрированной воды. Из
пото а аза выделяют орячий онденсат, а аз охлаждают дальше – в возд шном холодильни е и в холодильни е тон ой ре лиров и. Охлажденный пото аза проходит через холодный сепаратор онденсата и пост пает в КЦА – се цию орот оци ловой адсорбции (6).
Система КЦА действ ет в автоматичес ом режиме, при минимальном частии оператора. Ее ци личная работа состоит из
дв х основных стадий – адсорбции и ре енерации. Отходящий
аз КЦА направляется в орел и печи онверсии, и на не о приходится основная часть потребляемо о топлива. Водород из
системы КЦА выдается потребителям, а малая е о часть отбирается на идроочист сырья.
Установ а работает с высо им тепловым КПД, та а тепло
дымовых азов и онвертированно о аза хорошо ре перир ется на подо рев сырья и выработ пара – на собственные н жды и на сторон . Дымовые азы после отла- тилизатора направляются дымососом в дымов ю тр б . Конт ры деаэрации
питательной воды и подо рева совмещены. Котел- тилизатор
имеет один, общий паровой барабан и работает в режиме естественной цир ляции.
Промышленные станов и. Более 175 станово в разных
странах, мощностью от менее чем 27000 м 3/с т до более чем
2,7 млн м3/с т. Запрое тированы станов и мощностью от 27000
до 7,5 млн м3/с т.
Лицензиар. CB&I Howe Baker.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сырье
Топливо
Обессеривание
Пар на сторон
У леводородное
сырье
Техноло ичес ий
пар
Предварительный
онвертер
Пар
Пар
Конвертер Л р и
Конверсия CO
Топливный
аз
Водород
23. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
(ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ)
Назначение процесса. Пол чение водорода из природно о
аза, аза НПЗ, поп тно о аза, нафты, сжиженно о пропан-б тана или из любой смеси этих видов сырья. Выработанный водород, со степенью чистоты до 99,999 %, может быть использован
для обла ораживания нефтепрод тов, в химичес их процессах и
металл р ии (прямое восстановление металлов из р д). Возможные побочные прод ты – пар на сторон или эле троэнер ия, в
зависимости от затрат и/или целей оптимизации.
Описание процесса. У леводородное сырье смешивают с небольшим оличеством возвратно о водорода и подо ревают до 350–
380 °С. Над CoMo- атализатором соединения серы полностью превращаются в H2S, оторый затем по лощается о сидом цин а, переходя в ZnS. Обессеренное сырье смешивают с техноло ичес им паром, станавливая оптимальное соотношение H2O/C. Эт смесь пере ревают до 500–650 °С и вводят в онвертер Л р и. Смесь, проходя через печные тр бы, заполненные ни елевым атализатором, превращается при температ ре 800–900 °С в онвертированный аз,
содержащий H2, CO, CO2, CH4 и остаточный пар. Конвертер Л р и –
это печь с небольшим числом потолочных орело и малыми потерями тепла, почти одина овой температ рой стен и тр бы по ее обореваемой длине и малым образованием NOx, та а топливо и возд х очень точно и одина ово распределяются по орел ам.
В схем по особом за аз может быть в лючен предварительный онвертер, становленный до пере ревателя смеси пара с сырьем и работающий при температ ре 400–500 °С (в зависимости
от свойств сырья). Здесь над высо оа тивным атализатором сырье частично превращается в H2, CO и CO2, а все леводороды
полностью переходят в метан. Этот аппарат дает возможность о раничить выдач пара на сторон , довести до ма сим ма ре перацию тепла и величить иб ость процесса по сырью.
Конвертированный аз охлаждают в отле- тилизаторе и подают на онверсию CO, оторая проте ает на железохромовом
атализаторе. В рез льтате онверсии вырабатывается дополнительный водород, а содержание CO снижается до менее чем 3
%(по оличеств ). Газ после онверсии охлаждают до 40 °С и отделяют техноло ичес ий онденсат, оторый возвращают в процесс. Охлажденный аз очищают в бло е орот оци ловой адсорбции (КЦА), де выделяют чистый водород. Отходящий аз КЦА
сл жит топливом в паровом онвертере.
Тепло, ре перированное из техноло ичес о о аза и дымовых азов, превращается в пар, часть оторо о расход ется на
онверсию, а избыто выдается на сторон .
Минимальная мощность станов и – менее 30 % прое тной.
Система правления станов ой обеспечивает полностью автоматичес ю работ при изменении на р з и со с оростью 3 % от
прое тной в 1 мин.
Э ономичес ие по азатели. Расход энер орес рсов (сырье
– ле ий природный аз) на 1000 нм3/с т водорода*:
400
Сырье + топливо, м3/с т
Деминерализованная вода, т
0,047
3
0,11
Охлаждающая вода, м
Эле троэнер ия, Вт⋅ч
0,71
Пар на сторон , т
0,026
*
Та в ори инале – Прим. перев.
Промышленные станов и. Более 119 станово онверсии
аза, из оторых 28 – водородные; мощность одной линии – от
26700 м3/с т до 5,3 млн м3/с т.
Лицензиар. Lurgi AG.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
Товарный
водород
Дымовые
азы
Корот оци ловая
адсорбция
Т
Пар
Деминерализованная
вода
И
№ 8 • ав ст 2006
Прод вочный
аз
24. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
Назначение процесса. Пол чение водорода для идриочист и, идро ре ин а, а та же для др их процессов нефтепереработ и или химии.
Сырье. Ле ие насыщенные леводороды: аз НПЗ, природный аз, сжиженный пропан-б тан или ле ая нафта.
Прод т. Водород, обычно со степенью чистоты 99,9 % и
давлением 2,07 МПа; побочные прод ты – водяной пар или CO2.
Описание процесс. Водород пол чают паровой онверсией леводородов и очищают орот оци ловой адсорбцией
(КЦА). Сырье подо ревают (1), а затем в нем идрир ют (2) сернистые соединения в H2S, оторый затем по лощают о сидом
цин а. Очищенное сырье смешивают с паром и дополнительно
подо ревают, после че о онвертир ют над ни елевым атализатором в тр бах печи (1). Фирма Foster Wheeler предла ает печи
с террасными стен ами, сочетающие высо ю эффе тивность
с ле остью обсл живания и надежностью. В зависимости от
размера станов и и особенностей площад и, фирма Foster
Wheeler может та же предложить печи с потолочными орел ами. Для снижения расхода топлива и меньшения выработ и
пара на сторон можно использовать подо рев возд ха.
В сл чае, если сырьем сл жит нафта или ее смесь с более
ле ими леводородами, или если хотят минимизировать выработ пара на сторон , перед печью онверсии станавливают реа тор предварительной онверсии. Конвертированный аз,
выйдя из печи, проходит через отел- тилизатор в реа тор онверсии CO (3), де основная часть CO реа ир ет с паром, превращаясь в CO2 и водород.
В се ции КЦА (4) примеси даляются твердым адсорбентом,
слои оторо о ре енерир ют п тем сброса давления. Прод вочный аз из се ции КЦА, содержащий CO2, метан, CO и не оторое оличество водорода, использ ют в ачестве топлива в печи
онверсии. Тепло дымовых азов ре перир ют, подо ревая
возд х или вырабатывая дополнительный пар. Одна из версий
процесса может в лючать абсорбцию для извлечения CO 2.
Промышленные станов и. Более 100 станово мощностью от менее чем 27000 нм3/с т до 2,5 млн нм 3/с т в одн линию; мно ие станов и выполнены в нес оль о линий.
Потребление энер орес рсов ( станов а мощностью 1,33
млн нм3/с т):
Подо рев
Выработ а
возд ха
пара
Природный аз
(сырье + топливо), ГДж/ч
819
929
Пар на сторон
(4,14 МПа, 371 °С), т/ч
15,9
59,0
Питательная вода, т/ч
31,8
77,1
Эле троэнер ия, Вт
670
170
Охлаждающая вода
3
(ΔT = 10 °С), м /ч
79,4
79,4
Лит. источни . Fleshman, J. and R. Myers, eds., Handbook of
Petroleum Refining Processes, McGraw Hill 2003.
Лицензиар. Foster Wheeler.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Товарный водород
Отходящие
азы НПЗ
Синтетичес ий
природный аз
или топливо
Водород высо ой
чистоты
Прод т C2+
C2
C3
C4+
25. КРИОГЕННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА
И ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ
Назначение процесса. Выделение водорода высо ой чистоты и сжиженных леводородов C2+ из азов НПЗ.
Описание процесса. Данный процесс – рио енное разделение отходящих азов НПЗ и прод вочных азов, содержащих
10–80 % водорода и 15–40 % сжиженных леводородов (этилен, этан, пропилен, пропан и б таны). Отходящие азы НПЗ
при необходимости омпримир ют и очищают (1) от серы, CO 2,
вла и и др их примесей, прис тств ющих в малых оличествах.
Очищенное сырье частично онденсир ют в совмещенном мнооходовом теплообменни е (2) выдаваемыми прод тами и хлада ентом.
Выделившиеся жид ие прод ты направляют в деметанизатор (3) для стабилизации, а водород онцентрир ют до чистоты
90 – более 95 % дальнейшим охлаждением. Метан, др ие примеси и неизвлеченные прод ты направляют в топливн ю сеть
или (по особом за аз ) разделяют на «синтетичес ий» природный аз и низ о алорийное топливо. Холод в систем поставляется из зам н то о холодильно о онт ра (5). Жид ю смесь C 2+
из деметанизатора можно дальше разо нать (6) на нефтехимичес ое сырье и товарные прод ты – этан, этилен, пропан, пропилен.
Условия процесса. Мощность по сырью – от 267 тыс. до
более чем 4 млн нм3/с т. Давление сырья может быть низ им
(1,04 МПа). Коэффициент выделения этилена может превышать
95 %, этана и более тяжелых омпонентов – еще выше. Водород извле ается более чем на 95 %.
Э ономичес ие по азатели. Совместная выработ а водорода и жид их леводородов дает э ономичес ий эффе т, особенно о да ими являются этилен и пропилен, чья ценность оправдывает апиталовложения. Высо ая полнота извлечения жидих леводородов дости ается без затрат на омпрессию сырья с послед ющим расширением до давления в системе топливно о аза. Энер озатраты зависят от содержания леводородов в сырье и от е о давления. Водород высо ой чистоты вырабатывается без использования орот оци ловой адсорбции
в «хвосте» схемы. Сро простой о паемости затрат на создание станов и может быть менее дв х лет.
Промышленные станов и. Пять действ ющих рио енных
систем перерабатывают отходящие азы ККФ, аталитичес о о
реформин а, прод вочные азы идроочист и, о сования и топливный аз НПЗ. С 1987 . использовано нес оль о схем техноло ичес о о процесса и охлаждения, самая новая станов а п щена в 2001 .
Лит. источни . Пат США № 6 266 977 и № 6 560 989.
Trautmann, S.R. and R.A. Davis, «Refinery offgases – Alternative
Sources for Ethylene Recovery and Integration», AIChE Spring
Meeting, New Orleans, Louisiana, March 14, 2002, Paper 102d.
Лицензиар. Air Products & Chemicals Inc.
106
Предварительно
Исходный
очищенный
аз
Предваритель- исходный аз
ная очист а
Ароматичес ие
леводороды
Тяжелый топливный
аз высо о о
давления
Топливный аз низ о о давления,
обо ащенный метаном
26. КРИОГЕННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА
Назначение процесса. Выделение сравнительно чисто о
водорода из отходящих азов НПЗ и нефтехимичес их процессов (термичес о о идродеал илирования, аталитичес о о реформин а, идроочист и и ККФ). Крио енная переработ а – оптимальный способ выделения CO из синтез- аза.
Прод ты. Водород со степенью чистоты 90–98 %. Мо т
та же быть выделены та ие ценные прод ты, а сжиженный
пропан-б тан.
Описание процесс. Типичная рио енная станов а автоохлаждения имеет по две ст пени охлаждения и частичной онденсации. Исходный аз после необходимой очист и охлаждают водородом и топливным азом в теплообменни е с ребристыми пластинами (1) и частично онденсир ют. Конденсат, обоащенный леводородами, отделяют в сепараторе (2), аз из
оторо о повторно охлаждают и частично онденсир ют во втором теплообменни е с ребристыми пластинами (3). Конденсат,
обо ащенный метаном, отделяют во втором сепараторе (4), после че о аз (сравнительно чистый водород) на ревают в обоих
теплообменни ах.
Крио енные станов и автоохлаждения работают с выработой холода за счет эффе та Джо ля-Томсона и вырабатывают
водород со степенью чистоты до 96 %. Предварительная очиста исходно о аза освобождает е о от воды и др их примесей,
оторые мо ли бы замерзн ть в низ отемперат рной части станов и. В зависимости от схемы предварительной очист и,
мо т быть пол чены дополнительные прод ты. В зависимости
от состава исходно о аза и требований чистоте водорода,
оптимальными мо т быть одна, две или три ст пени разделения.
Условия процесса. Обычный оэффициент выделения водорода – 90–96 %.
Э ономичес ие по азатели. Э ономичности рио енно о
выделения водорода способств ет возможность выделять др ие ценные прод ты, например олефины и сжиженный пропанб тан. В сравнении с альтернативными техноло иями рио енный процесс – самый эффе тивный и наиболее дешевый по
энер озатратам. Крио енное выделение применяли для переработ и азов, содержащих до 80 % водорода и имеющих избыточное давление до 8 МПа.
Промышленные станов и. 14 станово .
Лит. источни . Allen, P., «Managing hydrogen recovery»,
Hydrocarbon Engineering, April 1999, p. 71.
Лицензиар. Costain Oil, Gas & Process Ltd.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Отходящий аз КЦА
Предварительная Се ция онверсии
Обессеривание
онверсия
из дв х HTCR Twin
Конверсия
CO
КЦА
Пар
Реа тор
H2
Возд х в топ
Сырье
Дымовые азы
Газы в
дымов ю
тр б
Топливо
КЦА
Возд х
Подо реватель
масла
Холодильни
аза
Метанол
Отходящий аз
Топливо
Товарный
водород
Очищенная вода
Сепаратор
Теплообменни
Конденсат
27. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
НА УСТАНОВКАХ HTCR И HTCR TWIN
Назначение процесса. Пол чение водорода из леводородно о сырья (природный аз, сжиженный пропан-б тан, нафта, отходящие азы НПЗ и пр.) в онве тивном онвертере (реформин - станов а) онстр ции фирмы Haldor Tops ∅e (HTCR).
Без выработ и пара на сторон дости ается производительность
станов и от 200 нм 3/ч до 25 000 нм3/ч и выше, степень чистоты
водорода – от 99,5 до более чем 99,999 %.
Описание процесса. Водородная станов а на основе HTCR
может быть приспособлена
он ретным требования за азчиа, хара териз ющим иб ость по сырью. На типичной станове сырье сначала очищают от серы. После это о ид т стадии
предварительной онверсии, онверсии в HTCR, онверсии CO
и КЦА – орот оци ловой адсорбции с пол чением товарно о
водорода. Прод вочный аз КЦА использ ется в ачестве топлива для обо рева онвертера HTCR. Избыточное тепло тилизир ют для подо рева техноло ичес их пото ов и выработ и
пара.
Особенность техноло ии – высо ий тепловой КПД. Конвертированный аз и дымовые азы являются источни ом теплоты
для проведения онверсии. Высо ий тепловой КПД позволяет
создавать водородные станов и без выработ и пара на сторон . На более р пных станов ах се ция онверсии состоит из
дв х онвертеров HTCR – схема HTCR TWIN, позволяющая оптимально использовать возд х для сжи ания и дополнительно соратить энер озатраты.
Э ономичес ие по азатели. Установ и на основе HTCR
не треб ют больших апиталовложений и хара териз ются малыми э спл атационными затратами. Установ а может поставляться в виде транспортабельных мод лей, что со ращает сро
монтажа. Установ и отличаются высо ой э спл атационной ибостью, надежностью и безопасностью. Работа, п с и останова полностью автоматизированы, поэтом потребность в обсл живании оператором минимальна. В зависимости от размера
станов и и свойств сырья с ммарный расход сырья и топлива
составляет 13,3–14,2 ГДж на 1000 нм3 водорода.
Промышленные станов и. 27 лицензированных станово .
Лицензиар. Haldor Tops∅e A/S.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
28. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
КОНВЕРСИЕЙ МЕТАНОЛА
Назначение процесса. Пол чение водорода, обычно в оличестве 300–600 нм3/ч, для идрирования жиров, использования в химичес ой промышленности и при из отовлении омпонентов эле тронных схем.
Описание процесса. Исходный метанол смешивают с водой, испаряют и пере ревают, после че о направляют в реа тор
онверсии метанола, де образ ются H2, CO и CO2.
Сырой аз охлаждают, отделяют онденсат, а аз очищают
орот оци ловой адсорбцией (КЦА). П с , э спл атация и останов а бло а КЦА ос ществляется автоматичес и.
Хара теристи и процесса. Затраты на 1 нм3 водорода:
Метанол,
0,63
Топливо, Дж
1330
Деминерализованная вода,
0,37
Эле троэнер ия, Вт·ч
0,06
Дополнительные энер озатраты
Охлаждающая вода,
возд х КИП и азот
Водородная станов а омпа тна и может быть смонтирована на салаз ах.
Э ономичес ие по азатели. Основные особенности:
• Низ ие апиталовложения
• Низ ие э спл атационные расходы
• Низ ие затраты на те щий ремонт
• Корот ий сро постав и
• Быстрое возведение станов и, смонтированной на салаз ах
• Полностью автоматизированная работа.
Промышленные станов и. Десять станово работают в
разных странах.
Лицензиар. Haldor Tops∅e A/S.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Резерв ар
с метанолом
Расходная
ем ость
метанола
Испарение
метанола
Пар
Газ из реа тора
предварительной
онверсии
Печь паровой
онверсии
В дымов ю тр б
Нонпермеат
Пар на
сторон
Конвертер
CO
Исходный
аз
Дополнительный товарный
водород
На
ре перацию
тепла и
очист
Ст пень, поставляемая
по особом за аз
Товарный водород
Топливо и
возд х
для сжи ания
29. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ИЗ МЕТАНОЛА
В КОНВЕРТЕРЕ CO
Назначение процесса. Запатентованная омпанией Tops∅e
техноло ия онверсии метанола представляет собой одн из версий модернизации водородных станово . С помощью этой техноло ии можно поднять выработ водорода более чем на 25 %.
Мощность может быть величена за очень орот ое время, техноло ия при одна для довлетворения пи овой потребности и
обеспечивает более высо ю иб ость по сырью и набор прод тов.
Описание процесса. Дополнительное оличество водорода вырабатывается в рез льтате онверсии метанола на новом
биф н циональном атализаторе LK-510. При за р з е это о атализатора в с ществ ющий онвертер CO и подаче в этот аппарат одновременно метанола и аза паровой онверсии атализатор LK-510 способств ет одновременно проте анию онверсии CO паром в H2 и CO2 и онверсии метанола в H2 и CO2.
Метанол из расходной ем ости подают через испаритель,
обо реваемый паром, в с ществ ющий аппарат паровой онверсии CO, в оторый за р жен атализатор LK-510. В большинстве сл чаев след ет модернизировать станов КЦА для величения ее мощности и проверить, а при необходимости модицифировать обор дование после онвертера CO.
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия «метанол – в онвертер CO» дает возможность с малыми апиталовложениями и
за орот ое время нарастить мощность по водород . Общие
апиталовложения составляют менее 40 % апиталовложений в
нов ю водородн ю станов . Расход метанола – о оло 0,54
на 1 нм3 водорода.
Лит. источни . Dybkjжr, I. and S.W. Madsen, «Novel Revamp
Solutions for Increased Hydrogen Demands», Eight European Refining
Technology Conference, November 17–19, 2003, London, UK.
Лицензиар. Haldor Tops∅e A/S.
108
30. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
(МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ PRISM)
Назначение процесса. Выделение и очист а водорода или
извлечение водорода из азовых пото ов с НПЗ, нефтехимичес их или азоперерабатывающих станово . Пото и с НПЗ –
это прод вочные азы идроочист и или идро ре ин а, отходящие азы аталитичес о о реформин а или ККФ, топливный
аз. Газы нефтехимичес их процессов – это прод вочные азы
синтеза аммиа а и метанола или отбросный аз этиленовой станов и. Синтез- аз, из оторо о извле ают водород, пол чают
паровой онверсией или неполным о ислением.
Прод т. Обычно степень чистоты товарно о водорода –
90–98 % и в ряде сл чаев – 99,9 %. Чистота прод та зависит от
чистоты сырья, парциально о давления и заданно о оэффициента выделения водорода. Обычный оэффициент выделения
водорода – 80–95 % и больше.
Обо ащенный леводородами нонпермеат ( аз, не прошедший с возь мембран ) выдается с давлением, почти равным
давлению сырья, и использ ется а топливный аз, а при разделении синтез- аза нонпермеат обо ащается о сидом лерода и сл жит сырьем в о сосинтезе, при пол чении ор аничес их
ислот или в синтезе Фишера-Тропша.
Описание процесс. На типичной станов е мембранно о разделения PRISM аз входит в се цию предварительной очист и (1),
де он освобождается от несенной жид ости, и после подо рева
пост пает в мембранные сепараторы (2). Возможны различные
онфи рации мембранных сепараторов, оптимальные для заданной степени чистоты и оэффициента извлечения прод та, а при
добавлении мембранных сепараторов второй ст пени (3) появляются дополнительные апитальные затраты и э спл атационные
расходы. Один из вариантов предварительной очист и – отмыв а
водой аммиа а из прод вочно о аза синтеза аммиа а.
Мембранные сепараторы – это омпа тные п ч и полых воло он, помещенные в сертифицированный сос д высо о о давления. Сжатый исходный аз входит в мембранный сепаратор и
проходит по внешней стороне воло он («пространство ож ха»).
Водород селе тивно прони ает с возь мембран вн трь полых
воло он («пространство тр бо »), де давление ниже. Ключевые
достоинства мембранных сепараторов PRISM – сопротивляемость воздействию воды, пыли, а та же малый перепад давления межд сырьем и нонпермеатом.
Мембранные системы состоят из собранных и испытанных
на заводе-из отовителе транспортабельных мод лей (сос ды
высо о о давления, соединительные омм ни ации и КИП), они
ле о монтир ются и быстро вводятся в э спл атацию.
Э ономичес ие по азатели. Э ономичес ий эффе т об словлен высо им оэффициентом выделения прод та, степенью
е о чистоты, высо ой надежностью и низ ой стоимостью станов и. Дополнительные вы оды – сравнительная ле ость э спл атации при минимальных затратах на те щий ремонт. Системы мо т ле о наращиваться и приспосабливаются изменяющимся требованиям.
Промышленные станов и. Более 270 мембранных систем PRISM приняты в э спл атацию или находятся в стадии прое тирования. В числе этих систем – 54 станов и на НПЗ, 124
станов и для прод вочно о аза синтеза аммиа а и 30 станово для синтез- аза.
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Предварительный
онвертер Тр бчатая печь
Обессеривание
Реа тор
онверсии CO
Отвод леводородов или
инертов (или аз с заданным
отношением H2/CO)
Пар на сторон
Бросовый
пар
Исходный
аз
КЦА
Природный
аз
Водород
высо ой
чистоты
Н2
Дымовые азы
Возд х в топ
Питательная вода
Топливный аз
31. ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА
(ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ МЕТАНА)
Назначение процесса. Пол чение водорода из леводородно о сырья (природный аз, сжиженный пропан-б тан, нафта, отходящие азы НПЗ и т.д.) с использованием разработанно о фирмой Haldor Tops∅e процесса паровой онверсии метана в печах с бо овыми орел ами. Мощность станово – от 5000
до более чем 200 000 нм3/ч, степень чистоты водорода – от 99,5
до более чем 99,999 %.
Описание процесса. Водородн ю станов паровой онверсии метана по техноло ии Haldor Tops ∅e можно приспособить требованиям за азчи а по выдаче пара на сторон и ибости по сырью. На обычной станов е с малой выдачей пара
на сторон
леводородное сырье обессеривают. Затем добавляют пар, и смесь пост пает в предварительный онвертер.
После это о проводят паров ю онверсию в тр бчатой печи с
бо овыми орел ами. Конвертированный аз проходит через
реа тор онверсии CO и очищается в бло е орот оци ловой
адсорбции (КЦА), де пол чают товарный водород. Прод вочный аз КЦА сл жит топливом в печи паровой онверсии. Избыточная теплота эффе тивно использ ется для подо рева сырья
и выработ и пара.
Температ ра на выходе аза из тр б паровой онверсии дости ает 950 °С, а атализатор онверсии в процессе Tops ∅e работает при малых отношениях H 2O/C. Оба эти словия, входящие в понятие « совершенствованная паровая онверсия», необходимы для достижения высо о о энер етичес о о КПД и низих затрат на выработ водорода. Техноло ия паровой онверсии по способ фирмы Tops∅e ос ществлена более чем на 200
станов ах в разных странах.
Э ономичес ие по азатели. В описанном процессе дости ается малый расход энер ии (сырье + топливо) на 1000 нм 3
водорода – 12,3 ГДж при переработ е природно о аза.
Лит. источни . Dybkjжr, I. and S.W. Madsen, «Advanced
reforming technologies for hydrogen production», Hydrocarbon
Engineering, December/January 1997/1998.
GШl, J.N., et al., «Options for hydrogen production», HTI
Quarterly, Summer 1995.
Rostrup-Nielsen, J.R. and T. Rostrup-Nielsen, «Large-scale
hydrogen production», CatTech, Vol. 6, № 4.
Rostrup-Nielsen, T., «Manufacture of hydrogen», Catalysis Today,
Vol. 105, 2005, p. 293
Лицензиар. Haldor Tops∅e A/S.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
32. МЕМБРАННЫЕ СИСТЕМЫ MEDAL
ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА
Назначение процесса. Выделение и очист а водорода из
азов НПЗ, с нефтехимичес их и аммиачных станово .
Сырье. Газы НПЗ: прод вочные азы станово идроочисти, отходящие азы станово аталитичес о о реформин а, топливные азы, азы паровой онверсии (под отов а сырья/очист а прод та). Газы нефтехимичес их производств: техноло ичес ие и реци ловые азы олефиновых станово , реци ловые
азы станово полипропилена, прод вочные азы метанольных
станово , синтез- аз из процессов паровой онверсии и азифи ации (для подстрой и отношения H2/CO и/или для повышения эффе тивности процесса).
Прод т. Для большинства сл чаев типична степень чистоты водорода 90–99 %. Коэффициент извлечения водорода – от
80 до 95 % и выше, в зависимости от словий процесса и требований за азчи а. При работе на НПЗ леводородный прод т
(не прошедший с возь мембран – нонпермеат) выдается с станов и с оэффициентом извлечения до 99 % под давлением,
близ им давлению исходно о аза.
Описание процесса. Очист а происходит в мембранных
мод лях из полых полиарамидных или полиимидных воло он,
о азывающих большое сопротивление прохождению леводородных примесей. Полые воло на собраны в запатентованный
мембранный мод ль с радиально-пере рестным то ом. Мод ли
помещены в аппараты высо о о давления, что обеспечивает ма симальн ю надежность системы и минимальн ю занимаем ю
площадь.
В системе водородных мембран имеется оалесцир ющий
фильтр (1), реющий теплообменни (2) и мембранные сепараторы (3). Мод льная онстр ция мембранных систем придает
им ма симальн ю иб ость по производительности и обле чает
расширение в б д щем.
Устойчивый оэффициент извлечения и степень чистоты водорода мо т сохраняться при больших олебаниях состава и
расхода сырья, а та же рабоче о давления. Система монтир ется на салаз ах, бла одаря чем она омпа тна и треб ет минимальных затрат; она рассчитана на работ на от рытом возд хе без частия челове а. Единственные треб емые энер орес рсы – это пар низ о о давления, возд х КИП и эле троэнерия для приборов.
Э ономичес ие по азатели. Мембранные водородные системы MEDAL хара териз ются низ ими апиталовложениями и
э спл атационными затратами и быстрой о паемостью апиталовложений.
Промышленные станов и. Работает или находится в стадии строительства более 100 станово . Мембранные водородные системы MEDAL находятся в э спл атации с 1987 .
Лицензиар. Air Liquide S.A. (MEDAL, L.P.)
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Неочищенный аз или ле ая
жид ость
Очищенный аз или ле ая
жид ость на хранение
Неочищенный азовый
онденсат или азовый
бензин
Возвратный
пото
Очищенный азовый
онденсат или
азовый бензин
на хранение
Вход возд ха
Подача атализатора
(периодичес и)
Возвратный
пото
Слой ля,
пропитанно о
атализатором
Ре енерированный
амин (непрерывно)
Вывод амина
в ре енератор
(непрерывно)
33. ПРОЦЕСС ОЧИСТКА AMINEX
Назначение процесса. Извлечение H2S, COS и CO2 из азов и ле их жид их фра ций раствором амина с применением
онта тно о стройства FIBER-FILM.
Описание процесса. Аминная фаза течет вдоль воло он
(fibers) онта тора FIBER-FILM; их поверхность избирательно смачивается этой фазой, и поэтом аминная плен а (film) непрерывно обновляется. У леводородная фаза течет параллельно
воло нам, смоченным амином; H2S, COS и/или CO2 извле аются аминным раствором. Обе фазы расслаиваются в сепараторе, от да отработанный аминный раствор выдается в ре енератор амина, а очищенный аз (или жид ость) направляется в
хранилище.
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия с применением
онта тора FIBER-FILM позволяет меньшить объем техноло ичес о о аппарата, со ратить время расслоения и меньшить выработ отходов. Это означает меньшение площади станов и
и со ращение апиталовложений.
Промышленные станов и. Десять станово в разных
странах.
Лит. источни . «Gas Processing Handbook», Hydrocarbon
Processing, April 1984. p. 87.
Лицензиар. Merichem Chemicals & Refinery Services LLC.
110
Подача щелочи
(периодичес и)
Вывод щелочи
(периодичес и)
34. ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ MERICAT II
Назначение процесса. Очист а азово о онденсата и азово о бензина от мер аптанов п тем их о исления в дис льфиды ислородом возд ха в прис тствии щелочи и атализатора с применением онта тно о стройства FIBER-FILM. Превращение в этом онта тном стройстве сопровождается о ислением непревращенных мер аптанов при прохождении леводородов вверх, через слой ля, пропитанно о атализатором.
Описание процесса. Щелочная фаза течет вдоль воло он
онта тора FIBER-FILM; их поверхность избирательно смачивается этой фазой, и поэтом щелочная плен а в процессе MERICAT
II непрерывно обновляется. У леводородная фаза течет параллельно щелочной фазе, и мер аптаны извле аются щелочным
раствором. На ранице раздела фаз они превращаются в дис льфиды, реа ир я с ислородом возд ха в прис тствии атализатора. Две фазы расслаиваются, леводородный пото проходит вверх через слой ля, пропитанно о атализатором, и в
этом слое оставшиеся мер аптаны превращаются в дис льфиды.
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия с применением
онта тора FIBER-FILM позволяет меньшить объем техноло ичес о о аппарата, со ратить время расслоения и меньшить выработ отходов. Это означает меньшение площади станов и
и со ращение апиталовложений.
Промышленные станов и. 28 станово в разных странах.
Лит. источни . Hydrocarbon Technology International, 1993.
Лицензиар. Merichem Chemicals & Refinery Services LLC.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Неочищенный
Очищенный аз или
аз или ле ие
ле ие жид ие
жид ие фра ции фра ции на хранение
Подпит а
растворителя
Выход растворителя
и дис льфидно о
масла
Вход
возд ха
Подача
атализатора
Пар
Ре енерированная щелочь
34. ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ THIOLEX/REGEN
Назначение процесса. Извлечение H2S, COS и мер аптанов из азов и ле их жид их фра ций, в лючая бензин, щелочью с применением онта тно о стройства FIBER-FILM. В этом
же процессе можно идролизовать COS, содержащийся в сжиженном пропан-б тане.
Описание процесса. Щелочная фаза течет вдоль воло он
онта тора FIBER-FILM; их поверхность избирательно смачивается этой фазой, поэтом щелочная плен а в процессе THIOLEX
непрерывно обновляется. У леводородная фаза течет через ож х онта тора параллельно щелочной фазе, и H 2S и мер аптаны извле аются щелочным раствором. Две фазы расслаиваются, и щелочной раствор пост пает в систем REGEN. Отработанная щелочь ре енерир ется ислородом возд ха на атализаторе в аппарате о исления, де мер аптаны превращаются в
дис льфиды. Дис льфиды извле аются из щелочно о раствора
п тем промыв и растворителем в системе, в оторой та же использ ется онта тор FIBER-FILM.
Э ономичес ие по азатели. Техноло ия с применением
онта тора FIBER-FILM позволяет меньшить объем техноло ичес о о аппарата, со ратить время расслоения и меньшить выработ отходов. Это означает меньшение площади станов и
и со ращение апиталовложений.
Промышленные станов и. Более 200 станово в разных
странах.
Лит. источни . Oil & Gas Journal, Aug. 12, 1985, p. 78.
Лицензиар. Merichem Chemicals & Refinery Services LLC.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
Товарный
аз
ΔP = 0,14
МПа
– 32 °С
Исходный
аз
Абсорбер
леводородов
Товарные
сжиженные
леводороды
Ре енератор
абсорбента
Отработанный
абсорбент
Конденсат
Т
Охлаждение
пропаном
Выход отработанно о возд ха
И
№ 8 • ав ст 2006
Ре енерированный
абсорбент
36. ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ
УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
ПО ТЕХНОЛОГИИ AET
Назначение процесса. В процессе AET выделения сжиженных азов C2+ или C3+ из пото ов природно о аза использ ется
абсорбция при охлаждении пропаном.
Описание процесса. Абсорбированные леводороды вместе с пото ом отработанно о абсорбента выводятся из ба абсорбера на раз он в олонн , из верха оторой ходят омпоненты природно о аза, а из ба – ре енерированный абсорбент. После ре перации тепла ре енерированный абсорбент
предварительно онта тир ет (для насыщения) с азами, выходящими из верха абсорбера. Охлажденный абсорбент подается
в верхнюю часть абсорбера. Газ, отделившийся от абсорбента
в сепараторе на стадии предварительно о насыщения, направляется в тр бопровод товарно о аза.
Условия процесса. Широ ий диапазон рабочих давлений
– от 1,4 до 8,4 МПа (изб.) без омпрессии исходно о аза. Недоро ие онстр ционные материалы: не очень низ ая температ ра процесса, значение оторой о раничено применением
пропаново о хлада ента, позволяет применять преим щественно
леродист ю сталь. Под отов а сырья: очист а от CO2 необязательна, а для ос ш и достаточно вводить ли оль. В описываемом процессе применяются абсорбенты с небольшой моле лярной массой – от 70 до 90. В большинстве сл чаев не треб ется подпит а абсорбента.
Э ономичес ие по азатели. Низ ие апиталовложения и
э спл атационные затраты: начальные и сопровождающие затраты ниже, о да важна иб ость при выделении или сбросе этана. Высо ий оэффициент извлечения этана – обычно за один
проход он превышает 96 %. Гиб ость при извлечении омпонентов природно о аза: по ход процесса можно без тр да переходить от извлечения более чем 96 % C2 и более чем 99 %
C3 извлечению менее чем 2 % C2 и более чем 98 % C3. Совершенствование станово с простым охлаждением: добавление
новых злов дает возможность величить оэффициент извлечения пропана с обычных 30–55 % до более чем 96 %, перерабатывая холодный аз из сепаратора. В зависимости от э ономичес их по азателей, работа станов и AET может быть переведена с извлечения этана и выше на извлечение пропана и
выше, при этом степень извлечения пропана не снижается.
Промышленные станов и. Успешно работают две станов и.
Лит. источни и. Oil & Gas Journal, Vol. 95, No. 39, September
29, 1997, pp. 86–91.
«Upgrading Straight Refrigeration Plants for NGL Enhancement
– A Follow-Up», Gas Processors Association 77 th Annual Convention,
Dallas, Texas, March 1998.
Пат. США № 5 561 988, пат. США № 5 687 584.
Лицензиар. Advanced Extraction Technologies.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Испаренный аз и аз
ре енерации в
топливн ю сеть
Азотный
прод т
Абсорбер
метана
ΔP = 0,14 МПа
– 32 °С
Исходный аз,
обо ащенный
азотом
У леводороды
пропан и выше
С3
Ре енерированный
абсорбент
Охлаждение
пропаном
Товарный
аз
Ре енерация
п тем
дросселирования
без затрат тепла
Концевой
холодильни
Компрессор
азота
Концевой
холодильни
Очист а от Исходный аз
H2O и CO2
Компрессор
испаренно о
аза
А ре ат
расширения
азота
Теплообменни и
сжижения
Отделение и
стабилизация
сжиженных
леводородов
Сепаратор
тяжелых леводородов
37. ОЧИСТКА ОТ АЗОТА ПО ТЕХНОЛОГИИ AET
Назначение процесса. В запатентованном процессе очист и от азота по техноло ии AET использ ется не рио енная абсорбция для отделения метана и более тяжелых омпонентов
природно о аза от азота. Если потреб ется, то без тр да можно выделить пропан и более тяжелые леводороды.
Описание процесса. Абсорбированные метан и более тяжелые леводороды от оняются от абсорбента п тем дросселирования из ба абсорбера в нес оль о ст пеней для минимизации затрат на омпрессию аза. Выделившиеся азы выдаются в ачестве товарно о аза. Абсорбент – жид ость после
стадии ре енерации дросселированием (без затрат тепла) возвращают в верхнюю часть абсорбера метана. В сл чае, о да в
азе прис тств ет елий, верхний прод т абсорбера метана
далее перерабатывают в зле мембранно о разделения или орот оци ловой адсорбции (КЦА) для пол чения елия сорта А, а
азот дост пен при высо ом давлении. В большинстве сл чаев
не треб ется подпит а абсорбента.
Условия процесса. Широ ий диапазон рабочих давлений
– от 1,7 до 8,4 МПа (изб.) без омпрессии исходно о аза. Малый перепад давления по азот – обычно 0,1–0,2 МПа, что подходит для не рио енно о пол чения елия и повторной за ач и
азота в пласт. Недоро ие онстр ционные материалы: не очень
низ ая температ ра процесса, значение оторой о раничено применением пропаново о хлада ента, позволяет применять преим щественно леродист ю сталь. Под отов а сырья: очист а
от CO2 необязательна, а для ос ш и достаточно вводить лиоль.
Э ономичес ие по азатели. Низ ие апиталовложения и
э спл атационные затраты: начальные и сопровождающие затраты ниже, о да желательна большая иб ость по пото и состав исходно о аза. Высо ий оэффициент извлечения метана – обычно за один проход она превышает 98 %. Низ ое содержание азота в товарном азе – менее 2 % (по оличеств ).
Большая иб ость по состав сырья: при постоянном пото е исходно о аза содержание азота в нем может меняться от 15 до
50 % (по оличеств ) без х дшения ачества товарно о аза.
Корот ий рафи строительства: не н жна омпрессия и мембранное разделение/КЦА, пола ают, что сро строительства, в
зависимости от мощности станов и, составит 4–8 мес.
Промышленные станов и. Две промышленные станови.
Лит. источни и. «Noncryogenic N2-rejection process gets
Hugoton field test», Oil & Gas Journal, May 24, 1993.
Gas Research Institute Topical Report GRI-93/0448, «Field Test
Performance Evaluation of the Mehra process for Nitrogen Rejection
from Natural Gas», February 1994.
Патенты США №№ 4 623 371, 4 680 042, 4 832 718, 4 883 514,
5 224 350, 5 462 583, 5 551 972.
Лицензиар. Advanced Extraction Technologies.
112
Ем ость
СПГ
38. СЖИЖЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА
С ПОМОЩЬЮ АЗОТНОГО
ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА
Назначение процесса. Сжижение природно о аза на станов ах средней производительности (от 5500 до 33000 м3/ч)
для довлетворения пи овой потребности в системе распределения.
Описание процесса. Природный аз предварительно очищают от воды и CO2. Часть предварительно очищенно о природно о аза использ ют для ре енерации систем очист и от
CO2 и воды. Остальной аз охлаждают и даляют более тяжелые
леводороды в сепараторе или в мно ост пенчатой системе
сепарации. Пары после сепарации онденсир ют с пол чением
сжиженно о природно о аза (СПГ). Газ, испаряющийся из емости СПГ, и собранные более тяжелые леводороды на ревают в теплообменни е и смешивают с азом с повышенным содержанием CO2 и воды после ре енерации. Пол ченный смешанный азовый пото затем возвращают в исходный аз или
выдают в систем топливно о аза низ о о давления.
Охлаждение ос ществляется с помощью азотно о холодильно о ци ла, в составе оторо о цир ляционный омпрессор
азота, расширитель азота и низ отемперат рный бло , вмещающий теплообменни и сжижения. Азот сжимается в цир ляционном омпрессоре и охлаждается в онцевом холодильни е.
А ре ат расширения состоит из т рбодетандера и омпрессора, оторые находятся на одном вал . Часть пото а азота, расширяемая в т рбодетандере, поставляет холод и часть энер ии,
необходимой омпрессор . Остальной пото азота расширяется в лапане Джо ля-Томсона, поставляя остальной холод, необходимый для сжижения.
С ществ ет мно о разных онфи раций азотно о холодильно о ци ла, различающихся давлением, числом ст пеней расширения, стройством детандеров и пр. В аждом сл чае выбирают свою онфи рацию для выработ и само о эффе тивно о
решения с четом размера станов и, онечной температ ры
охлаждения и э ономичес их ритериев прое та.
Э ономичес ие по азатели. Установ ам с азотным холодильным ци лом в этом диапазоне мощностей прис щи меньшие апиталовложения, чем он рир ющим станов ам со смешанным хлада ентом, при обеспечении сопоставимо о энер етичес о о КПД.
Промышленные станов и. Работают две станов и, а др ие находятся в стадии разработ и.
Лит. источни . Schneller, G.J., J. H. Petrik and J. G. Steimer,
«Addition of a nitrogen cycle LNG liquefaction system at the Holtsville
LNG peakshaving facility», American Gas Association Operations
Conference, Orlando, Florida, April 2003/
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПГ
Переохлаждение
СПГ
А ре ат
расширения
азота
Э ономайзер
азота
Предварительное
охлаждение
пропаном
Сырье
Топливный аз
Сырье
СПГ
Сжиженные
леводороды С2+
Сжижение смешанным
хлада ентом
39. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ
ПРОЦЕССА AP-X СЖИЖЕНИЯ
ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Сжижение природно о аза.
Прод ты. Сжиженный природный аз (СПГ) с заданными
по азателями ачества и теплотой с орания, при одновременном пол чении сжиженно о пропана-б тана, если необходимо.
Описание процесса. Процесс AP-X представляет собой ибрид пропаново о холодильно о ци ла для предварительно о охлаждения и сжижения природно о аза и азотно о холодильноо ци ла для переохлаждения СПГ. Бла одаря сочетанию преим ществ обоих ци лов, дости аются высо ая эффе тивность
процессов и низ ие производственные затраты.
Пропановый ци л создает температ р о оло -30 °С. Затем
сырье охлаждается и сжижается с помощью смешанно о хладаента и выходит из лавно о рио енно о теплообменни а с температ рой о оло -120 °С. О ончательное переохлаждение СПГ
дости ается с помощью просто о, эффе тивно о азотно о ци ла вместо смешанно о хлада ента. Др ие варианты процесса
в лючают версию с двойным смешанным хлада ентом, де ци л
со смешанным хлада ентом заменяет пропановый ци л на стадии предварительно о охлаждения.
Разделение на р зо по мощности межд предварительным
охлаждением, сжижением и переохлаждением иб ое, и е о можно менять, изменяя температ рные диапазоны в трех ци лах охлаждения. Эта особенность процесса обеспечивает значительн ю иб ость при выборе для привода омпрессоров р пных
промышленных т рбин, эле тродви ателей или их сочетаний.
Э ономичес ие по азатели. Процесс AP-X довлетворяет
потребностям промышленности в преим ществах, связанных с
р пным масштабом производства, оторые можно пол чить на
больших станов ах в одн техноло ичес ю линию. При использовании с ществ ющих омпрессоров и приводов можно дости н ть производительности одной линии до 10 млн т/ од без
применения параллельных а ре атов омпрессии и с одним лавным рио енным теплообменни ом. Стоимость выработ и СПГ
на станов е значительно снижается бла одаря преим ществам
процесса AP-X.
Промышленные станов и. В настоящее время строится
шесть техноло ичес их линий, аждая мощностью о оло 7,8 млн
т/ од СПГ.
Лит. источни . Пат. США № 6 308 521 «Hybrid cycle for the
production of liquefied natural gas».
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
40. ПРОЦЕСС COP LNG (ПРЕЖНЕЕ НАЗВАНИЕ –
ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ КАСКАДНЫЙ ПРОЦЕСС
PHILLIPS СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА)
Назначение процесса. Кр пные станов и пол чения сжиженно о природно о аза (СПГ), работающие в режиме базовой на р зи, с возможностью извлечения с высо им оэффициентом этана,
пропана или сжиженно о пропан-б тана.
Сырье. Природный аз, предварительно очищенный от вла и,
H2S, CO2, мер аптанов и рт ти.
Описание процесса. В процессе использ ются три предварительно очищенных хлада ента: пропан, этилен и метан. Первая система охлаждения – мно ост пенчатая пропановая система в зам н том онт ре (1); вторая – дв х- или трехст пенчатая этиленовая
система в зам н том онт ре (2). Этилен может быть заменен этаном. Для теплообмена использ ют сочетание паяных алюминиевых
и онцентричес их аппаратов. Сырье проходит последовательно
через все ст пени охлаждения пропаном и этиленом. Пропан онденсир ют возд хом или водой, этилен – пропаном.
Высшие леводороды обычно отделяются (3) после одной или
нес оль их ст пеней охлаждения этиленом. Схема фра ционирования сильно зависит от состава сырья и заданно о оэффициента
извлечения прод тов. Имеются прое ты с высо им оэффициентом извлечения этана и пропана. Остаточный прод т, обо ащенный метаном, направляется на охлаждение метаном.
Охлаждение метаном (4) – это мно ост пенчатая система с отрытым или зам н тым онт ром. Возвратный пото метана использ ется для балансирования на р зо по холод и л чшения КПД.
Пропан и этилен даляют техноло ичес ое тепло. В онфи рации с
от рытым онт ром топливный аз отводят для предотвращения наопления инертов в хлада енте. При переработ е сырья с примесью
азота или елия в схем встраивается система вывода инертов.
Э ономичес ие по азатели. Данная техноло ия предла ает хорошо проработанное, надежное, эффе тивное и дешевое решение
проблемы СПГ. С ммарные затраты на прое тирование, постав
обор дования и строительство станов и – не выше 200 долл. в расчете на 1 т/ од. Прое т «два в одном» обеспечивает очень высо ю
отовность и надежность станов и. Т рбо омпрессорные а ре аты
можно остановить на ремонт или замен , а станов а б дет продолжать работать. Термичес ий КПД процесса превышает 93 %, в лючая затраты на под отов сырья, энер етичес ие и прочие затраты.
Мо т быть поставлены техноло ичес ие линии мощностью более
7,5 млн т/ од со мно ими онфи рациями т рбопривода, разрабатываются еще более мощные линии.
Промышленные станов и. ConocoPhillips п стила перв ю станов в 1969 . на п-ве Кенай, шт. Аляс а. Более 36 лет она бесперебойно вырабатывает СПГ и ни о да не срывала от р з прод та, по азывая отовность станов и более 95 % и надежность т рбин
хлада ента выше 99 %. Фирма начала лицензировать техноло ию
CoP СПГ в 1993 . С тех пор спешно введены в действие шесть
станово в Тринидаде и в Ид (Е ипет); роме то о, строятся станов и в Дарвине (Австралия) и Э ваториальной Гвинее. Др ие прое ты находятся на различных стадиях оммерчес ой проработ и.
ConocoPhillips и Bechtel вст пили в лобальное сотр дничество, предоставляя сл и по прое тированию, строительств , ввод в э спл атацию и п с процесса. Это сотр дничество станавливает новые вехи на п ти снижения апиталовложений и э спл атационных
затрат и оптимизации рафи ов выполнения прое та.
Лицензиар. ConocoPhillips Co.; сл и по процесс CoP СПГ о азывают та же Phillips LNG Technology Services Co. и Bechtel Corp.
через со лашения о сотр дничестве с ConocoPhillips Co.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Возврат аза
Товарный аз
Товарный
аз
Компрессор
Компрессоры
Возврат аза
Исходный
аз
Исходный
аз
Хлада ент
Жид ие
леводороды (C2+)
41. ПРОЦЕСС CRYOMAX MRE
(МНОГОРЕФЛЮКСНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ЭТАНА)
Назначение процесса. Крио енный процесс разделения
омпонентов аза для выделения леводородов С 2+ из природно о аза. С помощью этой техноло ии можно извлечь более 95
% этана из природно о аза. Высо ая эффе тивность процесса
дости ается сочетанием «мно орефлю сной» (с вводом нес ольих пото ов фле мы) ре тифи ации и т рбодетандерно о охлаждения. Мно опоточные теплообменни и с ребристыми пластинами обеспечивают эффе тивн ю инте рацию пото ов по теплоте.
Описание процесса. С хой исходный аз с температ рой
25 °С и давлением 7 МПа охлаждают в теплообменни е E1 до
температ ры -40 °С и вводят в сепаратор V1, в отором разделяются жид ость и аз. Холодный аз высо о о давления делят
на два пото а; основной (85 %) направляют в т рбин T1 и из
нее – в деметанизатор C1, работающий под давлением 3 МПа.
Меньший пото (15 %) ожижают в теплообменни е E2 и вводят в
C1 (вторая фле ма).
Жид ость из V1 дросселир ют до давления 5 МПа и проп с ают через E1, де она частично испаряется. Далее смесь разделяют
в сепараторе V2; аз из не о сжижают в E2 и вводят в C1 (третья
фле ма), и в эт же олонн дросселир ют жид ость из V2.
Верхний прод т деметанизатора подо ревают и дожимают
до давления, с оторым аз выдают в тр бопровод. Часть это о
пото а (10 %) возвращают, охлаждают, сжижают и подают в C1
(первая, верхняя фле ма). В сл чае, о да онцентрация CO 2 в
исходном азе мала, этан может быть выделен с оэффициентом о оло 99 %.
Э ономичес ие по азатели. Затраты на выделение этана
на 20 % ниже, чем в традиционном процессе.
Промышленные станов и. Установ и работают во Франции, США, Венес эле, Ме си е и Катаре.
Лит. источни . Патенты США 4 689 063, 5 566 554 и
6 578 379B2.
Лицензиар. Technip.
114
Хлада ент
Жид ие
леводороды
(C3+)
42. ПРОЦЕСС CRYOMAX DCP
(ДВУХКОЛОННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОПАНА)
Назначение процесса. Крио енный процесс разделения
омпонентов аза для выделения леводородов С3+ из природно о аза. С помощью этой техноло ии из природно о аза можно
извлечь более 98 % пропана. Высо ая эффе тивность процесса
дости ается сочетанием дв х олонной ре тифи ации и т рбодетандерно о охлаждения. Мно опоточные теплообменни и с
ребристыми пластинами обеспечивают эффе тивн ю инте рацию пото ов по теплоте.
Описание процесса. С хой исходный аз с температ рой
25 °С и давлением 7 МПа охлаждают в теплообменни е E1 до
температ ры -30 °С и вводят в сепаратор V1, в отором разделяются жид ость и аз. Холодный аз высо о о давления расширяют до 3 МПа в т рбине T1, из оторой пото идет в олонн
C1.
Жид ость из V1 подают в нижнюю часть олонны C1. К бовый прод т C1 поджимают до давления 3,3 МПа и, подо рев до
20 °С, подают в деэтанизатор C2. Верхний паровой прод т C2,
обо ащенный этаном, сжижают в теплообменни е E1 и направляют в олонн C1 в ачестве фле мы. Газ, оторый вышел из
C1 с давлением 3 МПа, подо ревают в E1 и дожимают до давления, с оторым выдают в тр бопровод. В сл чае, о да онцентрация пропана вели а, он может быть выделен с оэффициентом о оло 99,5 %.
Э ономичес ие по азатели. Затраты на выделение пропана на 20 % ниже, чем в традиционном процессе.
Промышленные станов и. Установ и работают в России,
Катаре, Ливии и Объединенных Арабс их Эмиратах.
Лит. источни . Патенты США № 4 690 702 и 5 114 450.
Лицензиар. Technip.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Остаточный аз
Исходный
аз
Конденсаты
Сжиженный
пропан-б тан
43. ПРОЦЕСС С АБСОРБЕРОМ ВЫСОКОГО
ДАВЛЕНИЯ – HPA
Назначение процесса. Извлечение этана, пропана и более тяжелых леводородов из природно о аза с применением
т рбодетандерной техноло ии. Достижим оэффициент извлечения пропана более 99 %. Затраты на омпрессию остаточноо аза минимизированы бла одаря использованию абсорбера
высо о о давления.
Описание процесса. Исходный сырой аз освобождают от
воды, оторая мешает проте анию низ отемперат рно о процесса. Очищенный с хой аз охлаждают (1) теплообменом с холодными техноло ичес ими пото ами и вводят в сепаратор (2).
Жид ость из сепаратора подо ревают теплообменом с более
теплыми прод тами и подают в нижнюю часть деэтанизатора
(3). Пары из сепаратора направляют в т рбодетандер (4), де
происходит изоэнтропичес ое расширение.
Дв хфазная смесь из т рбодетандера пост пает в нижнюю
часть абсорбера высо о о давления (5). Жид ость из нижней
части абсорбера после подо рева в теплообменни е (1) входит
в верхнюю часть деэтанизатора. К бовый прод т деэтанизатора – фра ция C3+. Пары верхне о прод та – фра ции C2 – частично онденсир ются, онденсат собирается в сборни е фле мы (6). Газ из это о сборни а сжимают в омпрессоре (7) и после частичной онденсации подают в верхнюю часть абсорбера.
С помощью техноло ии HPA можно та же извле ать этан и более тяжелые омпоненты, достижимо 90%-ное извлечение этана.
Условия процесса. Процесс очень эффе тивен, о да исходный аз имеет высо ое давление. Абсорбер работает под
высо им давлением, что позволяет минимизировать затраты
энер ии на омпрессию остаточно о аза, а в деэтанизаторе поддерживают более низ ое давление, для то о чтобы не попасть в
ритичес ю область. Бла одаря разделению обор дования по
давлению, схема ле о приспосабливается изменению давления исходно о аза, затраты на омпрессию остаточно о аза
остаются минимальными, а деэтанизатор все да работает стабильно. Давление в абсорбере превышает давление в олонне
(3) и в том сл чае, о да она сл жит деметанизатором; при этом
та же э ономятся затраты на омпрессию остаточно о аза.
Лицензиар. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc., патент США 6 712 880
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Пластинчатый
теплообменни
Охлаждающая
вода
44. ПРОЦЕСС LIQUEFIN
Назначение процесса. Сжижение природно о аза.
Описание процесса. Процесс Liquefin: с хой природный
аз (A) входит в се цию предварительно о охлаждения (1) линии сжижения, де он охлаждается до температ ры межд -50 и
-80 °С. Теплота передается смешанном хлада ент в серии паяных алюминиевых теплообменни ов с ребристыми пластинами. Охлажденный пото сырья выходит из теплообменни а в
олонн (2), в оторой отделяется леводородный онденсат.
Газ из олонны (2) возвращается в линию сжижения, в ее риоенн ю се цию (3), де он сжижается в рез льтате теплообмена
в омпа тном пластинчатом теплообменни е со вторым смешанным хлада ентом и от да он выходит в виде сжиженно о
природно о аза (B).
Система хлада ента для предварительно о охлаждения
(4): использование смешанно о хлада ента позволяет охладить
исходный аз значительно сильнее, чем с помощью пропановоо хлада ента. Это дает возможность сбалансировать затраты
энер ии в се ции предварительно о охлаждения и в рио енной
се ции, бла одаря чем в обеих се циях применяются одина овые приводы (5), работающие с оптимальным КПД, меньшаются апиталовложения, затраты на ремонт и э спл атацию.
Система рио енно о охлаждения (6): пар смешанно о
хлада ента входит в се цию предварительно о охлаждения и полностью онденсир ется момент выхода из рио енной се ции без применения сепараторов. Выйдя из рио енной се ции, хлада ент расширяется (7) и снова входит в рио енн ю
се цию, де онденсир ются перерабатываемый аз и рио енный хлада ент.
Объединение дв х систем смешанно о хлада ента и мод льных теплообменни ов с ребристыми пластинами в общ ю р пн ю линию охлаждения позволяет со ратить апиталовложения и
э спл атационные затраты в сравнении с системами, использ ющими одно омпонентные хлада енты или имеющими нес ольо линий охлаждения, под люченных общем сжижающем теплообменни . Пос оль се ции предварительно о охлаждения и
рио енная имеют нес оль о параллельных мод лей, мо т быть
созданы линии любой единичной мощности, например 8 млн
т/ од. Теплообменни и с ребристыми пластинами широ о проверены и поставляются нес оль ими из отовителями, что очень
позитивно влияет на цен и сро и постав и.
Э ономичес ие по азатели. Детальные исследования, оторые провели межд народные нефтяные и прое тно-строительные фирмы, сравнивая обычные (мощностью 4,5–8 млн т/ од)
линии сжижения на смешанном хлада енте пропан и выше с
системами сжижения природно о аза Liquefin, по азали, что
системы Liquefin хара териз ются сниженными на 15–20 %
дельными апиталовложениями.
Лит. источни . Fischer, B., F. Huges, P-Y. Martin and J.
Pigourier, «Optimizing LNG-GTL Synergies: Cost and CO2 Emission
Reduction», 5th Doha Conference on Natural Gas, March 2005, Doha.
Fischer, B. and M. Khakoo, «Platefin heat exchangers – an ideal
platform for LNG process innovation», Gastech 2002.
Лицензиар. Axens.
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Версия для морс их
станово
Паяный
алюминиевый
теплообменни
СПГ из лавно о
рио енно о
теплообменни а
Возврат топливно о аза
Топливный
аз
Версия для
наземных станово
Паяный
алюминиевый
теплообменни
СПГ в хранилище
46. ПРОЦЕСС LNG END FLASH MLP
(МАКСИМИЗАЦИЯ ВЫРАБОТКИ –
СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ПУТЕМ
РАСШИРЕНИЯ В КОНЦЕ СХЕМЫ)
45. СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ –
СХЕМА С ДВУМЯ ТУРБОДЕТАНДЕРАМИ
Назначение процесса. Пол чение сжиженно о природноо аза (СПГ) на наземных или морс их станов ах.
Описание процесса. Предварительно очищенный и ос шенный природный аз (1) охлаждают в низ отемперат рном
бло е (2), после че о расширяют до низ о о давления в специальном лапане или жид остной т рбине (3) и в жид ом состоянии направляют на хранение. Холод для сжижения вырабатывают п тем т рбодетандерно о расширения азов в дв х независимых ци лах: один (4) на метане (чаще все о это тот же аз,
оторый сжижают), др ой – на азоте (5). Метановый ци л выдает холод при более высо их температ рах, азотный ци л –
при более низ их.
Эти два ци ла при наложении действ ют, а бинарная система. Процесс очень хорошо подходит для применения на морс их платформах, потом что оба хлада ента все да находятся в
азовой фазе. На наземных станов ах базовой на р з и в « оловной» части схемы можно добавить пропановое охлаждение
(6) для повышения эффе тивности процесса.
Условия процесса. Избыточное давление исходно о аза
должно превышать 5,5 МПа. При переработ е поп тных азов
пол чение сжиженно о пропан-б тана и онденсата совмещены в одном процессе. СПГ выдается с температ рой -162 °С.
Эффе тивность процесса. В зависимости от состава аза,
потребность в эле тричес ой мощности составляет 11–16 Вт
на 1 т/с т СПГ.
Лицензиар. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc., Патент США № 6 412 302
116
Назначение процесса. Увеличение мощности станово
сжиженно о природно о аза (СПГ) и меньшение выработ и топливно о аза.
Описание процесса. Сжиженный аз из лавно о рио енно о теплообменни а при температ ре -140 °С и давлении 4 МПа
расширяется в т рбине T1 с выработ ой эле троэнер ии. Перед
входом в сепаратор V1, работающий под давлением 0,12 МПа,
е о смешивают со сжиженным топливным азом, возвращаемым в процесс. Выделившийся в сепараторе СПГ от ачивают
насосом в хранилище.
Холодный аз из сепаратора подо ревают до -30 °С и сжимают омпрессором K1 до давления 3 МПа, для то о чтобы потом проп стить через т рбин . Часть пото а топливно о аза
сжимают омпрессором K2 до давления 4 МПа. Часть пото а из
омпрессора K2 охлаждают до -80 °С в теплообменни е E1 и
расширяют до 0,8 МПа и -130 °С в т рбине T2. После это о е о
подо ревают до 30 °С и вводят в омпрессор топливно о аза
а бо овой пото . Втор ю часть пото а топливно о аза сжижают и охлаждают до -155 °С в теплообменни е E1.
Э ономичес ие по азатели. Дополнительные апиталовложения – о оло 60 долл. на 1 т/ од дополнительной выработ и
СПГ.
Промышленные станов и. Нет ни одной станов и с т рбодетандером T2/K2.
Лит. источни . 13-я онференция по СПГ (LNG 13
conference), Seoul, paper PS2-1, патент США № 6 898 949.
Лицензиар. Technip.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Природный
аз после
предварительной
очист и
Выхлопные
азы т рбины
Пото паров
Ре лировочный теплообменни
природно о аза
Возд х
Сжиженные
леводороды
Газ дросселирования
в омпрессор
Товарный
СПГ
в хранилище
Режим
испарения
Бло ре перации
бросово о тепла
Возд х
Дополн.
сжи ание в
дымоходе и
селе тивное
восстан. NOX
(если н жно)
От рыт
Низ отемперат рная
жид ость
Холодный
возд х
Режим
ре енерации
За рыт
Лед/вода/холодный возд х
47. УСТАНОВКИ
СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Сжижение природно о аза на становах разной мощности – от небольших (для снятия пи овых на р зо )
до средних (4000 т/с т; 1,4 млн т/ од) с использованием ци ла со
смешанным хлада ентом.
Прод ты. Сжиженный природный аз (СПГ) при атмосферном
давлении. Сжиженные омпоненты природно о аза – на сравнительно р пных станов ах.
Описание процесса. Предварительно очищенный природный
аз охлаждают и онденсир ют в мно ост пенчатом ци ле со смешанным хлада ентом – смесью азота с леводородами (от метана
до пентана).
Хлада ент сжимают в дв хст пенчатом омпрессоре (1) – обычно это центробежная машина с т рбоприводом, в зависимости от
мощности станов и. Смешанный хлада ент высо о о давления охлаждают (2) в лавном теплообменни е (3), оторый обычно состоит
из нес оль их паяных алюминиевых теплообменни ов с ребристыми пластинами; холод в этот теплообменни поставляется смешанным хлада ентом (4), возвращаемым с низ им давлением. Далее
переохлажденный хлада ент расширяется и испаряется с выработой холода. Жид ие фра ции, выделившиеся при омпрессии, охлаждаются отдельно (5) в лавном теплообменни е, расширяются и
испаряются, повышая этим общий КПД процесса.
Природный аз охлаждают (6) в лавном теплообменни е, после
че о он входит в сепаратор леводородов (7), де отделяются омпоненты, оторые, если бы остались в азе, мо ли бы замерзн ть на
след ющих стадиях. На р пных станов ах этот сепаратор может
быть заменен олонной – деметанизатором. Жид ие леводороды,
оторые здесь выделяются, мо т быть использованы в ачестве
дополнительно о хлада ента. Природный аз из сепаратора возвращается (8) в лавный теплообменни , де он онденсир ется и переохлаждается, отдавая теплот хлада ент низ о о давления.
Переохлажденный СПГ далее дросселир ется в дв хст пенчатой системе (9), от да жид ость с давлением, близ им атмосферном , от ачивают (10) в хранилище, а аз дросселирования выдается омпрессором в систем топливно о аза.
Э ономичес ие по азатели. Ци л со смешанным хлада ентом часто является самым э ономичным при пол чении СПГ, та а
он сочетает раз мные апиталовложения с малым потреблением
энер ии. Использование теплообменни ов с ребристыми пластинами позволяет спрое тировать высо оэффе тивн ю станов . Для
станов и мощностью 1,4 млн т/ од достижимы с ммарные апиталовложения (в лючая стоимость монтажа) 300 долл. на 1 т/ од. Для
небольших станово (снимающих пи овые на р з и) э ономичными мо т быть детандерные ци лы с азотом или метаном. Детандерные ци лы мо т быть та же предложены для станово на морс их платформах. Для достижения высо о о КПД на станов ах
базовой на р з и оптимальным может быть ас адный ци л с нес оль ими индивид альными хлада ентами.
Промышленные станов и. Все о 15 станово , в партнерстве
с др ими фирмами (шесть – на смешанном хлада енте, девять –
детандерных).
Лит. источни . Finn, A.J., G.L. Johnson and T.R. Tomlinson,
«Developments in natural gas liquefaction», Hydrocarbon Processing,
April 1999, pp. 47–59.
Европ. пат. № 0090108.
Лицензиар. Costain Oil, Gas & Process Ltd.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Водоем для сбора
воды
Возд х
Возд х
для
сжи ания
Выработ а
эле троэнер ии
Газот рбинный
энер оа ре ат
Топливный
аз
С онденсированная
вода на тилизацию
48. ИСПАРЕНИЕ СЖИЖЕННОГО
ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Эффе тивное испарение сжиженно о природно о аза (СПГ) с помощью атмосферно о возд ха
в инте рированном по тепл процессе, оторый не треб ет использования морс ой воды или о нево о на рева. Первоочередное применение ожидается на импортных терминалах.
Прод т. Товарный аз из испаренно о СПГ.
Описание процесса. Во мно их ре ионах температ ра атмосферно о возд ха рез о меняется от сезона сезон , от дня
ночи, что затр дняет испарение СПГ атмосферным возд хом.
Инте рация бросово о тепла энер етичес их станово или др о о источни а тепла с техноло ией испарения СПГ атмосферным возд хом позволяет применять эт техноло ию зимой при
поддержании заданной температ ры на выходе аза. Кроме то о,
поддерживается минимальный перепад температ р межд атмосферным возд хом и испаренным СПГ и рез о со ращается
поверхность теплообмена. Предла аемая техноло ия применима а на морс их, та и на бере овых соор жениях.
Специальная система ре перации бросово о тепла имеет
термичес ий КПД, близ ий КПД испарителя по р жно о орения, но использ ет теплот выхлопных азов т рбины, обычно
применяемой на морс их терминалах испарения СПГ. Можно
пол чить значительное оличество дополнительно о бросово о
тепла, если применить сжи ание дополнительно о топлива в
дымоходе выхлопных азов т рбины, о да необходимо поднять
температ р выдаваемо о природно о аза. Не треб ются ниа ие автономные о невые на реватели.
Промышленные станов и. За онченных промышленных
станово нет. Нес оль о станово запрое тировано, прое ты
жд т тверждения.
Лит. источни . Патент США «Испаритель», Rosetta, et al.,
«A fresh approach to LNG vaporization as ambient air vaporization
technology is integrated with waste heat recovery», LNG Journal,
October 2005.
Лицензиар. Black & Veatch Corp.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Цир лир ющий аз
Цир ляционный
омпрессор
Товарный или
топливный аз
Пропановый
хлада ент
Сепаратор
прод тово о
СПГ
Исходный
ос шенный аз
Низ отемперат рный
бло
Дожимной
омпрессор
Исходный аз после
очист и и обезвоживания
Детандер
СПГ в
хранилище
Сепаратор
за детандером
49. ПРОЦЕСС LNG-PRO
Назначение процесса. Пол чение сжиженно о природноо аза (СПГ) для транспортиров и или хранения. Процесс подходит а для станово базовой на р з и, та и для станово ,
назначение оторых – снятие пи овых на р зо . Широ о использ ются мод льные схемы, что обле чает монтаж в отдаленных
местах или на морс их платформах. Этот процесс – раз мное
предложение в сл чаях, о да ставится задача прибыльно распорядиться плохо использ емыми рес рсами аза.
Описание процесса. В процессе использ ется ибридная
схема сжижения природно о аза. В частности, это пропановый
т рбодетандерный ци л с предварительным охлаждением природно о аза. После очист и от воды и др их примесей, оторые мо т нар шить течение рио енно о процесса, исходный
аз сжижают в низ отемперат рном бло е. Часть пото а исходно о аза расширяют в т рбине до низ о о давления для выработ и холода. Расширившийся аз направляют в ачестве хлада ента в низ отемперат рный бло и дожимают до средне о
давления. После это о е о возвращают в « олов » станов и.
С онденсировавшиеся омпоненты аза дросселир ют в сепаратор или в серию сепараторов, в зависимости от требований
прод т . Жид ий прод т – СПГ, направляемый в хранилище.
Газ дросселирования возвращают для ре перации холода, после че о цир ляционным омпрессором подают в « олов » станов и. Этот цир лир ющий пото сл жит дополнительным хлада ентом.
Описанная схема процесса сравнима по потреблению энерии с станов ами базовой на р з и мирово о ласса. Расход
энер ии – 0,31–0,41 Вт на 1
СПГ (Та в ори инале. – Прим.
перев.), в зависимости от источни а и состава аза.
Условия процесса. Широ ий диапазон давлений, температ р и составов. В зависимости от давления исходно о аза,
может понадобиться омпрессор исходно о аза, но е о влияние на потребление энер ии мало.
По азатели эффе тивности
Относительное энер опотребление в Вт на 1
СПГ
Абсорбер
пропана
Деэтанизатор
Пропан и
выше ипящие
50. ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННОГО
ПРОПАН-БУТАНА
Назначение процесса. Извлечение пропана и более тяжелых омпонентов из различных азов НПЗ и из поп тно о аза
низ о о давления. Обычно оэффициент извлечения пропана
приближается 100 %.
Описание процесса. У леводородный аз низ о о давления сжимают и ос шают, после че о охлаждают теплообменом
с техноло ичес ими пото ами и в пропановом холодильни е. Затем охлажденный аз онта тир ет с возвратным жид им этаном в абсорбере пропана. К бовый прод т абсорбера подают
в деэтанизатор, оторый работает при более высо ом давлении, чем абсорбер. Верхний прод т деэтанизатора онденсир ют в пропановом холодильни е, пол чая фле м , состоящ ю
преим щественно из этана. Часть этой фле мы подают на орошение абсорбера пропана. К бовый прод т деэтанизатора,
содержащий пропан и более тяжелые прод ты, может быть
затем переработан в обычной ре тифи ационной олонне.
Э ономичес ие по азатели. В сравнении с др ими распространенными процессами пол чения сжиженно о пропан-б тана, данный процесс потребляет на 10-25% меньше энер ии
на выработ холода.
Промышленные станов и. Первая станов а работает в
омпании Pertamina. Др ие станов и находятся на разных стадиях оцен и, прое тирования и лицензирования.
Лит. источни . Пат. США № 6 405 561 от 18 июня 2002 .
Лицензиар. Black & Veatch Corp.
Кас адное охлаждение
2,31–2,69
Смешанные хлада енты
1,89–2,30
Т рбодетандерный ци л
1,64
Высо оэффе тивные ци лы
1,43–1,89
Распределение энер озатрат
Эле троэнер ия, %:
на цир ляционный омпрессор
77
на холодильный омпрессор
13
на прочие машины
10
Охлаждающая вода, %:
в цир ляционном омпрессоре
60
холодильни после дожимно о омпрессора
11
онденсатор хлада ента
29
Расход топливно о аза
(% от е о выработ и)
на выработ эле троэнер ии
6
Лит. источни . Патент США № 5 755 114.
Лицензиар. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc.
118
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПГ
Газовая т рбина
Главный низ отемперат рный теплообменни
Газовая т рбина
Товарный
аз
Компрессия
остаточно о
аза
5
Кислый
аз/вода
Природный аз Компрессия
входно о
Охлаждение
входно о
аза
аза
(по выбор )
Теплоноситель
Предв. охлажд.
пропаном
Сырье
Смешанный хлада ент
В тр бопровод/
на раз он
Холодильная
система
(по выбор )
Теплоноситель
Б ферная ем ость
Очист а и
обезвоживание
прод та
Прод товый насос
51. ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ
ПРОЦЕССА MCR
Назначение процесса. Сжижение природно о аза.
Прод ты. Сжиженный природный аз (СПГ), возможно пол чение сжиженно о пропан-б тана.
Описание процесса. Процесс MCR в лючает стадию предварительно о охлаждения, за оторой след ет сжижение с использованием охлаждения хлада ентом, содержащим смесь
омпонентов (mixed component refrigerant – MCR). Чаще все о
применяется процесс MCR с предварительным охлаждением
смесью пропана с др ими леводородами (C 3-MR). Мно ост пенчатая система охлаждения пропаном обеспечивает предварительное охлаждение смешанно о хлада ента и исходно о природно о аза. Затем исходный аз сжижают и охлаждают смешанным хлада ентом в лавном низ отемперат рном теплообменни е MCR.
Системы охлаждения пропаном и смешанным хлада ентом
специально спрое тированы для обеспечения оптимальной эффе тивности процесса с использованием проверенных холодильных омпрессоров. Мо т быть спрое тированы станов и большой мощности – более 5 млн т/ од – с использованием предложенной фирмой Air Products схемы разделенно о омпрессора
MR и привода. В этой схеме дост пная мощность аждо о азот рбинно о привода и е о вспомо ательно о мотора/т рбины
полностью использ ется для пол чения СПГ при минимальном
числе орп сов холодильных омпрессоров. Предварительное
охлаждение та же может быть ос ществлено с использованием
отдельной системы охлаждения смешанным хлада ентом или
аммиачной абсорбционной станов ой, о да это ди т ется словиями площад и.
Процесс отличается большой иб остью по отношению
хара теристи ам исходно о аза, словиям о р жающей среды,
набор прод тов, работе на сниженной на р з е и др им параметрам производства. Систем можно прое тировать с паровыми т рбинами, промышленными азовыми т рбинами и/
или эле троприводом.
Э ономичес ие по азатели. Процесс MCR – высо оэффе тивный и э ономичный. В настоящее время работают станов и мощностью до 5 млн т/ од в одн линию, на оторых использ ется процесс MCR и лавный низ отемперат рный теплообменни с разделенными омпрессором MR и приводом.
Промышленные станов и. Процессы MCR фирмы Air
Products относятся самым широ о использ емым в мире ци лам пол чения СПГ. В разных странах действ ют или находятся
в стадии строительства более 60 линий пол чения СПГ с использованием процесса MCR.
Лит. источни . Spilsbury, C., et al., «Optimising the LNG
liquefaction process», LNG Journal, January/February 2005.
Лицензиар. Air Products and Chemicals, Inc.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
52. ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Процесс с высо им оэффициентом извлечения сжиженных леводородов (этан и выше) с использованием т рбодетандерной схемы. Процесс может работать в режиме отделения этана, но ле о переводится в режим
выделения пропана и более тяжелых леводородов с высо им
оэффициентом извлечения.
Прод ты. Товарный или остаточный аз, по азатели ачества оторо о отвечают или выше требований тр бопроводном аз или аз для сжижения; сжиженные леводороды, приодные для выдачи в тр бопровод или для фра ционирования.
Описание процесса. Природный аз из азопровода или
с важин ондиционир ют (1) для очист и от ислых азов, в перв ю очередь от CO2, и ос шают, после че о подают на низ отемперат рн ю станов . Исходный аз охлаждают в серии паяных алюминиевых теплообменни ов для достижения оптимальной степени извлечения. Охлажденный аз, после отделения жидости в низ отемперат рном сепараторе (2), расширяют до низо о давления в т рбине (3) для пол чения энер ии, оторая
использ ется для привода дожимно о омпрессора (5). Пото
из т рбины идет в олонн (4) раз он и сжиженных леводородов – насадочн ю олонн с бо овым ипятильни ом, назначение оторой – обеспечить ма симальное извлечение прод та
и меньшить общий расход энер ии.
Выделенные жид ие прод ты очищают от CO2 и соединений серы, если они прис тств ют, после че о фра ционир ют
или выдают в тр бопровод. Очист а прод та более типична для
процесса, в отором выделяют этан и более тяжелые, и менее
типична для процесса в отором выделяют прод ты, начиная с
пропана.
Энер орес рсы. Теплоноситель ( орячее масло в зам н том онт ре): использ ется для обо рева ипятильни ов и для
ре енерации амина/ ли оля/моле лярных сит. В ряде сл чаев
в нем нет необходимости.
Охлаждение пропаном (по особом за аз ): типично при переработ е жирно о аза.
Промышленные станов и. Более 20 станово в разных
странах мощностью от менее чем 2,8 млн м 3/с т до более чем
22,6 млн м3/с т.
Поставщи . CB&I Howe-Baker.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СПГ
Высшие сжиженные леводороды
53. СЖИЖЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
ИЗ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Выделение высших сжиженных леводородов из сжиженно о природно о аза (СПГ) для ре лирования е о теплоты с орания и для величения ценности прод тов. Процесс предназначен прежде все о для импортных терминалов СПГ.
Прод т. Пото сжиженных леводородов, содержащий
этан и более тяжелые леводороды. Из это о пото а можно выделять ле ю (этан и выше), среднюю (пропан и выше) или тяжел ю (б тан и выше) фра цию, в зависимости от цели прое та.
Описание процесса. СПГ подают из хранилища на техноло ичес ю станов . Давление жид о о сырья поднимают насосом (1) до заданной величины. Далее сырье подо ревают азом в лавном теплообменни е (2). Подо ретое сырье разделяют (3) на жид ю и азов ю фаз . Жид ость подают насосом (4)
в деметанизатор (5), де отделяются сжиженные леводороды.
Пары из деметанизатора соединяются с парами из сепаратора
(3), сжатыми омпрессором (6). Этот объединенный пото сжижают (2), и пол ченный СПГ насосом (7) направляют на ре азифи ацию и послед ющ ю продаж .
Настрой а рабочих параметров процесса даст возможность
выделять пото высших сжиженных леводородов для заданно о применения – более ле ю или более тяжел ю фра цию.
Можно перерабатывать СПГ различно о состава, спешно выделяя сжиженные леводороды. Достижимо 90%-ное извлечение этана, а и почти полный отвод этана с товарным СПГ.
Промышленные станов и. Завершенных промышленных
станово нет. Спрое тировано нес оль о промышленных станово , прое ты находятся в стадии тверждения.
Лит. источни . Патент США № 6 564 579, «Method for
Vaporizing and Recovery of Natural Gas Liquids from Liquefied Natural
Gas».
McCartney, «Gas Conditioning for Imported LNG», Gas
Processors Association Annual Convention, San Antonio, 2003.
Лицензиар. Black & Veatch Corp.
120
54. ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ
УГЛЕВОДОРОДОВ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
Назначение процесса. Выделение (с большим оэффициентом) сжиженных леводородов из природно о аза. Коэффициент выделения пропана дости ает 99 %. При извлечении
этана оэффициент е о выделения может превышать 95 %, а
пропан выделяется пра тичес и на 100 %.
Прод ты. Товарный аз и стабильные сжиженные леводороды.
Описание процесса. С хой исходный аз (1) с давлением
о оло 7 МПа охлаждают и частично онденсир ют в лавном теплообменни е аз/ аз. Пол ченный дв хфазный пото разделяют (2), после че о пары расширяют в т рбине (3) с пол чением
работы. Дв хфазный пото , вышедший из т рбины, смешивают
с жид остью из сепаратора и подают в промывн ю олонн высо о о давления (4).
Жид ость из ба промывной олонны подо ревают и подают в деэтанизатор (5). К бовый прод т (6) деэтанизатора – это
целевые сжиженные леводороды. Пары (7) из деэтанизатора
охлаждают, онденсир ют и направляют в сепаратор (8).Жидость из это о сепаратора сл жит фле мой а для деэтанизатора, та и для промывной олонны высо о о давления.
Пары (9) из сепаратора обеднены высшими леводородами. Их подо ревают, после че о подают в омпрессор (10) товарно о аза. Пары из промывной олонны подо ревают, смешивают и омпримир ют, пол чая товарный аз (11).
Условия процесса. Если оптимизировать инте рацию (по
теплоте) с помощью мно опоточных теплообменни ов и оптимизировать словия работы т рбин, в лючая двойные т рбины
для жид ой фазы, то можно пол чить очень высо ий оэффициент выделения пропана. Ул чшение инте рации по энер ии позволяет очень сильно величить оэффициент выделения жидих прод тов при та ом же потреблении энер ии, а в традиционных процессах.
Промышленные станов и. Двенадцать станово выделения сжиженных леводородов, мощностью до 11 млн м 3/с т.
Лит. источни . Finn, A.J., T.R. Tomlinson and G.L. Johnson,
«Design, equipment changes make possible high C3 recovery», Oil
and Gas Journal, Jan 3, 2000, p. 37.
Патент США № 6 581 410 (пропан и выше)
Патент США № 6 363 744 (этан и выше)
Разработчи . Costain Oil, Gas & Process Ltd.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Компрессор и онцевой
Теплообхолодильни
менни
остаточно о аза
аз- азДожимной
фле ма
Остаточный аз
омпрессор
в тр бопровод
Переохлаждение
фле мы
Деметанизатор
Азот
У леводородный аз
Исходный аз
Т рбина
Бо овые
ипятильни и
Исходный
обезвоженный аз
Холодный
сепаратор
Бо овые
ипятильни и
Сжиженные
леводороды
U – Верхний, M – Средний, B – Нижний
55. ПРОЦЕСС NGL-PRO
(ПОЛУЧЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ
ПРИРОДНОГО ГАЗА)
Назначение процесса. Выделение этана и более тяжелых
омпонентов из природно о аза. Процесс особенно при оден
для переработ и тощих и пол тощих пото ов аза.
Описание процесса. Исходный аз очищают и под отавливают переработ е, даляя вод и те примеси, оторые мешают рио енной переработ е. Газ частично онденсир ют, для то о
чтобы отделить тяжелые леводороды, и направляют в холодный сепаратор. Выделенн ю здесь жид ость подают в деметанизатор, а аз направляют в т рбодетандер. Пото из детандера подают в деметанизатор. Для то о чтобы величить оэффициент выделения, из остаточно о аза отбирают пото , оторый
возвращают в деметанизатор в ачестве фле мы; фле м предварительно охлаждают, а затем переохлаждают и подают в верхнюю часть деметанизатора.
Эта техноло ия при одна та же для вывода этана и пол чения сжиженно о нефтяно о аза (пропана-б тана) и более тяжелых фра ций. Коэффициент выделения этана – 95 % и выше.
Потребность в эле тричес ой мощности – 1,32–1,85 Вт на 1000
м3/с т перерабатываемо о аза, в зависимости от е о исходных
хара теристи .
Условия процесса. Широ ий диапазон давлений и температ р. Содержание сжижаемых леводородов в 1 м 3 исходно о
аза может быть менее 0,0005 м 3.
Лит. источни . Пат. США 5 890 377.
Лицензиар. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
56. ОЧИСТКА ОТ АЗОТА (ВЫВЕДЕНИЕ АЗОТА)
Назначение процесса. Низ отемперат рное выведение
азота из природно о аза с целью повышения теплоты с орания
и/или меньшения объема пере ачиваемо о аза.
Описание процесса. Природный аз предварительно очищают от примесей, оторые мо т вымерзать в рио енных аппаратах или влиять на ачество прод та. После охлаждения (1)
в рез льтате теплообмена с леводородным прод том и отбросным азотом аз расширяется в нижней части (высо о о давления) сдвоенной пере онной олонны (6). Пары, ходящие из
олонны, представляют собой почти чистый азот. Они онденсир ются за счет теплообмена с ипящими леводородами в
онденсаторе/ ипятильни е (5), размещенном в верхней (низо о давления) части олонны (4). В сл чае, о да в исходном
азе прис тств ет елий, может быть пред смотрен вывод аза
из онденсатора/ ипятильни а для дальнейше о обо ащения.
Жид ий азот отбирается из верхней части нижней олонны
и переохлаждается в рез льтате теплообмена (3) с азотом низо о давления. Часть пото а жид о о азота сл жит фле мой для
верхней олонны. К бовая жид ость нижней олонны, обо ащенная метаном, переохлаждается (2) и подается в верхнюю олонн . Из верхней части верхней олонны выводится отбросной азот,
обычно содержащий менее 0,5 % метана. У леводородный прод т из ба верхней олонны от ачивается насосом (7), оторый выдает е о в линию товарно о прод та. Отбросной азот и
леводородный прод т на реваются до обычной температ ры, отдавая свой холод исходном аз (1).
В сл чае, о да содержание азота в исходном азе мало, мо т
быть предложены более совершенные альтернативные схемы – с
одной олонной и тепловым насосом или с олонной предварительно о фра ционирования и одной или дв мя послед ющими олоннами, что л чшает э ономичность и эффе тивность процесса.
Условия процесса. Дв х олонная схема достаточно иб а
для переработ и аза, в отором молярная доля азота меняется
от 5 до 80 %, и может быть хорошим вариантом для переработи пото ов аза с переменным содержанием азота, что обычно
имеет место при использовании техноло ий, направленных на
повышение нефтеотдачи пласта. Исходный аз с давлением
выше 2,7 МПа может перерабатываться без дополнительной
омпрессии. Для переработ и аза с содержанием тяжелых леводородов или с малым содержанием азота более эффе тивна трех олонная схема. Наличие третьей олонны та же
меньшает ч вствительность станов и прис тствию CO2, и это
может простить зел предварительной очист и аза.
Э ономичес ие по азатели. Дв х олонная схема имеет нес оль о преим ществ перед традиционными процессами, особенно при содержании азота в исходном азе выше 20%. Нет
необходимости в энер опотребляющих ци лах или в тепловых
насосах, снижена потребность в машинах. Кроме то о, весь леводородный прод т может ходить с станов и при высо ом
давлении, что снижает затраты на ре омпрессию.
Промышленные станов и. Пять станово мощностью от
80 000 до 350 000 м3/ч.
Лит. источни . Healy, M.J., A.J. Finn and L. Halford, «UK nitrogen
removal plant starts up», Oil and Gas Journal, Feb. 1, 1999, p. 36.
Milward, R.J. and B.R. Dreaves, «A boost from N 2 rejection»,
Hydrocarbon Engineering, July 2004, pp. 60–64.
Лицензиар. Costain Oil, Gas & Process Ltd.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Остаточный аз на ре омпрессию
Дожимной
омпрессор
Низ отемперат рный
деэтанизатор
Исходный аз
Детандер/
входной
сепаратор
Исходный
аз
У леводороды C2+
57. ПРОЦЕСС PRICO
(LNG – СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ)
СПГ
Назначение процесса. Сжижение природно о аза (с использованием холодильно о ци ла Prico со смешанным хладаентом) для транспортиров и и/или хранения. Область применения – от р пных станово базовой на р з и до небольших
станово для снятия пи овых на р зо .
Прод т. Природный аз, в основном метан, для хранения в
сжиженном состоянии при атмосферном давлении и температ ре о оло -162 °С. Побочные прод ты (этан, пропан-б тан и
бензин), если они прис тств ют в исходном азе, та же мо т
быть выделены в жид ом виде.
Описание процесса. В процессе использ ется очень простой, эффе тивный, надежный и дешевый ци л со смешанным
хлада ентом. Этот хлада ент, в составе оторо о азот и ле ие
леводороды (от метана до пентана), цир лир ет в зам н том
онт ре охлаждения. Доли индивид альных омпонентов хладаента подбираются в зависимости от состава перерабатываемо о аза. Конт р состоит из омпрессора (1), парциально о
онденсатора (2), сборни а-на опителя (3), теплообменни а хлада ента (4), дроссельно о лапана Джо ля-Томсона (5) и сборни а хлада ента перед омпрессором (6). Жид ая фаза из сборни а (3) выдается малонапорным центробежным насосом (7) в
теплообменни хлада ента. Одно орп сный центробежный или
осевой омпрессор может работать с промеж точным холодильни ом или без не о. Если использ ется промеж точное охлаждение, то добавляется межст пенчатый сепаратор/насос.
Теплообменни хлада ента (4) – это паяный аппарат с ребристыми пластинами и алюминиевым сердечни ом. Нес оль о
сердечни ов собраны параллельно – та , чтобы обеспечить заданн ю производительность и обле чить расширение аза.
Сырье (природный аз) предварительно очищают обычными методами для снижения содержания CO2 до менее чем 0,005
% и воды – до менее чем 0,0001 %. У леводороды, начиная с
этана, выделяют из природно о аза парциальной онденсацией (8). Этот жид ий прод т может быть далее разделен на фра ции. Содержанием азота в товарном сжиженном природном азе
(СПГ) правляют в соответствии со специфи ациями на товарный СПГ, подстраивая в н жном направлении техноло ичес ий
режим сжижения. Процесс хорошо совмещается с омпрессорными системами, имеющими азот рбинный, парот рбинный
или эле тричес ий привод.
Промышленные станов и. В настоящее время работают
12 станово и еще 4 станов и разрабатываются. Мощности
станово в пределах 113 тыс. м 3/с т – 5,1 млн м3/с т для базовых на р зо , снятия пи овых на р зо и очист и топливно о аза.
Лит. источни . Price, B.C., «Small-scale LNG facility
Development», Hydrocarbon Processing, January 2003.
Price, B.C., «Bigger Baseloads», Hydrocarbon Engineering,
February 2003.
Лицензиар. Black & Veatch Corp.
122
Пропан-б тан и
др ие жид ие
леводороды
Холодный
абсорбер с
относящимися нем
насосами
Т рбодетандер
58. ПРОЦЕСС SUPER HY-PRO
Назначение процесса. Процесс Super Hy-Pro представляет собой развитие предшеств ющей версии – процесса Hy-Pro
и предназначен для достижения высо о о оэффициента выделения сжиженных леводородов (прежде все о пропана-б тана) из природно о аза.
Описание процесса. Исходный аз очищают и под отавливают переработ е при низ ой температ ре. После этой начальной стадии аз охлаждают до температ ры частичной онденсации не оторых леводородов. Газовая и жид ая фазы
разделяются в холодном сепараторе. Газ проходит через т рбодетандер в специальный низ отемперат рный абсорбер, являющийся частью се ции выделения жид их прод тов. Из абсорбера жид ий прод т выдается в олонн выделения – лючев ю в данной схеме. В этой олонне выделяются сжиженные
омпоненты природно о аза. Верхняя часть олонны инте рирована по теплоте с остальной частью станов и, подобно том ,
а это было сделано в процессе Hy-Pro.
В зависимости от онцентрации сжижаемых омпонентов в
природном азе, может потребоваться холодильная се ция, для
то о чтобы повысить оэффициент выделения. Для пропана оэффициент выделения превышает 95 %. Обычно потребность в
эле тричес ой мощности, в зависимости от хара теристи исходно о аза, составляет 1,18–1,70 Вт на 1000 м 3/с т перерабатываемо о аза. В эт величин не входят затраты на очист
и др ие энер озатраты.
Условия процесса. Широ ий диапазон давлений, температ р и составов.
Промышленные станов и. Более 10 станово по техноло ии Hy-Pro и Super Hy-Pro за пределами США.
Лицензиар. Randall Gas Technologies, ABB Lummus Global
Inc.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Станция
дозирования
атализатора
Пар
У леводородное
сырье
Возд х с
отходящим азом
на сжи ание
Реа тор CRG
Возд х
(или отходящий аз)
Сера на
хранение
Пар низ о о
давления
Сера с станов и
Кла са
Прод т, обо ащенный метаном
59. ПРОЦЕССЫ CRG - ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ
КОНВЕРСИЯ, ОСВОБОЖДЕНИЕ ОТ ВЫСШИХ
УГЛЕВОДОРОДОВ, МЕТАНИРОВАНИЕ
Назначение процесса. Адиабатичес ая паровая онверсия
леводородов – от природно о аза и сжиженно о пропан-б тана до нафты. Процесс можно использовать для освобождения природно о аза от высших леводородов (на станов ах
сжижения природно о аза), для проведения адиабатичес ой
предварительной онверсии или для метанирования смеси H 2 и
CO с целью пол чения «синтетичес о о» природно о аза.
Описание процесса. В реа торе с неподвижным слоем ниелево о атализатора леводороды реа ир ют с водяным паром, давая смесь, содержащ ю толь о метан вместе с H 2, CO,
CO2 и непрореа ировавшим паром. Этот пото можно либо выдавать а товарный прод т, либо использовать в ачестве сырья обычной онверсии в тр бчатой печи или сырья дополнительных стадий процесса CRG, на оторых можно дополнительно обо атить этот пото метаном. В лючение предварительно о
онвертора CRG в схем обычной паровой онверсии позволяет
меньшить стоимость тр бчатой печи паровой онверсии, потом что меньшается тепловая на р з а на радиантн ю амер и
можно использовать высо оа тивный атализатор онверсии.
Возможность повысить температ р подо рева сырья и перенести часть тепловой на р з и из радиантной амеры в онве ционн ю се цию печи помо ает свести миним м выработ
нен жно о водяно о пара.
Условия процесса. Процессы CRG проводятся в широ ом
интервале температ р – от 250 до 650 °С и при давлении до 7,5
МПа.
Промышленные станов и. Техноло ия процесса CRG базир ется на 40-летнем опыте более чем 150 станово , действ ющих и строящихся. Достижения в разработ е атализаторов
заложены почти в 50 станово начиная с 1990 .
Лит. источни . Littlewood, S., et al. «Prereforming: Based on
high-activity catalyst to meet market demands», Ammonia Plant Safety
& Related Facilities, Vol. 40, p. 3, AIChE.
Лицензиар. На техноло ию CRG и атализатор - Davy Process
Technology. Техноло ия CRG поставляется мно ими лицензиатами в разных странах, а атализатор производится и поставляется по лицензии фирмой Johnson Matthey Catalysts.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
60. ПРОЦЕСС AQUISULF (ДЕГАЗАЦИЯ СЕРЫ)
Назначение процесса. Снижение содержания H2S в жидой сере, пол чаемой на станов ах Кла са и направляемой на
де азацию. Ма симальное содержание H2S в сере – 0,001 %.
Описание процесса. Цель де азации – снизить содержание H2S в жид ой сере до 0,001 %. Де азация проводится в бетонном бассейне или в аппарате де азации, разделенном на
два отсе а. Первый отсе (1) снабжен насосом для цир ляции
и охлаждения (3) и системой разбрыз ивания. Второй отсе (2)
та же снабжен насосом для цир ляции и выдачи серы (4) и
своей системой разбрыз ивания. Отсе и разделены пере ородой.
Сера непрерывно пост пает в первый отсе , де она разбрыз ивается. Затем она выте ает во второй отсе через о но в
нижней части разделительной пере ород и. Там она снова разбрыз ивается, и при этом ее де азация завершается. Де азированная сера выдается через лапан ре лятора ровня в хранилище серы. Для с орения де азации применяют атализатор AQUISULF, оторый подается во всасывающ ю линию аждо о из цир ляционных насосов и перемешивается в насосе с
серой.
Оптимальная температ ра де азации поддерживается с помощью холодильни а (5). За счет отводимой теплоты вырабатывается пар низ о о давления, оторый онденсир ется в возд шном холодильни е (6). Паровая фаза в бассейне разбавляется атмосферным возд хом, оторый подсасывается за счет
разрежения, создаваемо о паровым эже тором. Пар из второо отсе а ходит в первый через о но в верхней части разделительной стен и. Эже тор направляет отсасываемый возд х вместе с H2S в аппарат сжи ания отходящих азов.
Э ономичес ие по азатели. Стоимость бло а AQUISULF,
в лючая бассейн или аппарат де азации, составляет примерно
20 % стоимости станов и Кла са.
Промышленные станов и. Более 80 бло ов AQUISULF работает или находится в стадии прое тирования в разных странах.
Лит. источни . Nougayrede, J. and R. Voirin, «Liquid catalyst
efficiently removes H2S from liquid sulfur», Oil and Gas Journal, July
1989.
Лицензиар. Lurgi AG.
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Очищенный аз
Кислый аз
У ольный
фильтр
Конденсатор
Б ферная
ем ость
Каталитичес ие
реа торы
Сепаратор
Неочищенный
сырой аз
Конта тор
ProPure
Газ
дросселирования
Отпарная
олонна
Кипятильни
Газ, отпаренный
из ислой воды
Кислый аз
с станов и
аминной очист и
Печь с
ф теров ой
Возд х
Сепаратор дросселирования Фильтр
(по особом за аз )
61. КОМПАКТНАЯ
АЛКАНОЛАМИНОВАЯ УСТАНОВКА – CAP
Назначение процесса. Селе тивная очист а от H2S в прис тствии CO2 с использованием прямоточно о онта тно о стройства аз-жид ость онстр ции фирмы ProPure и ре енерир емоо абсорбента.
Описание процесса. Главная особенность техноло ии CAP –
прямоточный онта тор аз-жид ость онстр ции фирмы ProPure;
это «одно ратный» онта тор, приводимый в действие пото ом
аза. Прямоточный онта тор заменяет противоточн ю олонн на
обычной станов е аминной очист и. Образ ющиеся в нем мелие апли жид ости способств ют интенсивном массообмен при
постоянном, небольшом или меренном перепаде давления.
Селе тивность процесса CAP по H2S об словлена малым временем пребывания в сочетании с большой межфазной поверхностью смеси в онта торе. В сравнении с противоточными онта торами, время пребывания смеси в данном онта торе в 50–100 раз
меньше. Поэтом CO2 по лощается значительно в меньшей степени, а онцентрация H2S в отработанном абсорбенте может быть
значительно большей. Для третичных аминов (например, для метилдиэтаноламина – МДЭА) хара терно селе тивное по лощение
H2S, та а протон растворителя моментально реа ир ет с H 2S, а
реа ция амина с CO2 проходит через нес оль о медленных стадий.
Чем выше отношение онцентраций CO2 и H2S, тем л чше технолоия CAP он рир ет с обычными противоточными процессами.
Пос оль
онта тор работает при высо их с оростях аза, е о
размер ораздо меньше обычно о обор дования. Высо ая селе тивность процесса позволяет значительно меньшить с орость
цир ляции абсорбента и за счет это о со ратить размеры системы ре енерации амина.
Э ономичес ие по азатели. Для очист и аза с онцентрацией CO2 2 % и H2S 0,002 % до содержания H2S в выходном азе
0,0003 % можно меньшить масс обор дования на 35 % в сравнении с обычной техноло ией. Это дости ается прежде все о блаодаря снижению вдвое с орости цир ляции аминно о раствора.
Небольшая площадь, занимаемая станов ой, делает процесс CAP
подходящим для модернизации с ществ ющих станово на морс их платформах.
Для сохранения высо их по азателей процесса при более высо их онцентрациях H2S на входе или для дальнейше о снижения
с орости цир ляции при малых онцентрациях H 2S, процесс CAP
можно ос ществить с дв мя или большим числом ст пеней онта та; в этом сл чае для словий, азанных выше, с орость цирляции можно со ратить более чем на 80 %.
Промышленные станов и. На НПЗ омпании Statoil в Монстаде и опытной станов е ProPure в 2001–2003 . проведены
обширные исследования. В 2004–2005 . ос ществлена про рамма техноло ичес ой валифи ации процесса CAP на азоперерабатывающей и азораспределительной станов е Gaz de France в
Шемери (Франция) на ислом леводородном азе при давлении
8–10 МПа. Про рамм поддерживало совместное предприятие JIP
(Total, Statoil, ConocoPhillips и Gaz de France).
Лит. источни . Connock. L., «Finding the best solution», Sulphur,
№ 283, Nov. Dec. 2002.
Nilsen, F.P., H. Lidal and H. Linga, «Selective H2S removal in 50 ms»,
GPA Annual Conference Amsterdam, Netherlands, September 2001.
Nilsen F.P., H. Lidal and I. Nilsen, «Novel contacting technology
selectively removes H2S», Oil & Gas Journal, May 2002.
Лицензиар. ProPure AS.
124
Пар
Пар
Котелтилизатор
Питательная
вода
Отходящий аз
процесса Кла са
на очист
Конденсаторы
серы
Жид ая сера
Питательная
вода
Жид ая сера
62. МОДИФИЦИРОВАННЫЙ
ПРОЦЕСС КЛАУСА
Назначение процесса. Пол чение серы из ислых азов,
содержащих H2S и аммиа .
Прод т. Яр о-желтая сера со степенью чистоты 99,9 %,
содержащая (после де азации) менее 0,001 % растворенно о
H2S. Отходящий аз с станов и Кла са либо перерабатывают
на станов е очист и отходящих азов, выделяя дополнительн ю сер , либо направляют на сжи ание, де остаточный H 2S
о исляется в SO2.
Описание процесса. Кислый аз с станово очист и от
H2S и из олонн отпар и ислой воды сжи ают в печи с вн тренней ф теров ой, подавая т да возд х в та ом оличестве, чтобы
о ислить 1/3 H2S в SO2. Уже в печи образ ется элементарная
сера в рез льтате реа ции 1 моля SO2 с 2 молями H2S. Аммиа и
леводороды, прис тств ющие в исходном азе, та же разр шаются в печи. Газ из амеры с орания охлаждают в отле- тилизаторе (с выработ ой пара высо о о давления) до температ ры, при оторой проводят послед ющие аталитичес ие стадии в дв х или трех реа торах. Обычно перед аждым аталитичес им реа тором стоит подо реватель, а за реа тором – онденсатор серы. Для подо рева аза с ществ ет нес оль о способов.
Условия процесса. Температ ра в амере с орания зависит от типа и оличества примесей, прис тств ющих в азе и
ислороде. Ка правило, она находится в пределах 925–1200 °С,
но может вырасти до 1450 °С, о да в азе содержится мно о
аммиа а. С ммарный перепад давления по трассе аза зависит
от числа аталитичес их стадий и обычно составляет 30–50 Па.
Коэффициент выделения серы зависит от состава исходноо аза и числа аталитичес их стадий и обычно составляет 94,5–
97,5 %.
Э ономичес ие по азатели. Капиталовложения – примерно 10 млн долл. для станов и мощностью по сере 100 т/с т,
оторая рассчитана на 95%-ное выделение серы из исло о аза,
извлеченно о раствором амина. Э спл атационные затраты
мо т быть незначительными, если честь выр ч от реализации пара, выработанно о параллельно с серой.
Промышленные станов и. С 1970-х . SIIRTEC NIGI построила в разных странах более 60 модифицированных станово
Кла са.
Лицензиар. BP через SIIRTEC NIGI.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кислород
Газ из отлатилизатора
Возд х
Газ, отпаренный
из ислой воды
Кислый
аз с
станови
аминной
очист и
Пар высо о о
давления
Термичес ий реа тор
Котелтилизатор
Питательная
вода
На аталитичес ие
стадии
Пар низ о о
давления
Жид ая
сера
Назначение процесса. Ли видация з их мест на с ществ ющих станов ах Кла са или меньшение размера, апиталовложений и э спл атационных затрат для новых станово с помощью ислорода, оторым либо заменяют возд х, либо обо ащают е о.
Прод т. Яр о-желтая сера высо ой чистоты. Отходящий
аз процесса Кла са либо перерабатывают на станов е очисти отходящих азов, либо направляют на сжи ание, де остаточный H2S о исляется в SO2.
Описание процесса. На станов е Кла са, работающей с
возд хом, в азовом пото е, проходящем через станов , на
азот из возд ха приходится более половины молей. Замена возд ха ислородом позволяет значительно величить мощность
станов и. Степень обо ащения возд ха ислородом и, следовательно, степень наращивания мощности зависит от состава
исходно о аза.
Варианты процесса
• До 30 % ислорода – достаточно небольших изменений на
станов е.
• При онцентрации ислорода выше 30 % – потреб ется
запатентованная орел а, совместимая с ислородом; в этом
сл чае можно воспользоваться онстр цией орел и SURE.
Кроме то о, возможно, придется сделать не оторые изменения.
• В сл чае, о да мощность величивают более чем вдвое,
для достижения заданно о рез льтата может при одиться техноло ия двойно о сжи ания (процесс SURE).
Условия процесса. Повышена температ ра сжи ания исло о аза, но она не должна превышать 1650 °С – нормально о
предела для жаропрочной ф теров и. Коэффициент выделения
серы в « ислородном» процессе Кла са немно о выше, чем в
«возд шном», и обычно составляет 95–98 %, в зависимости от
словий процесса.
Э ономичес ие по азатели. Затраты на переобор дование станов и составляют 10–30 % стоимости новой станов и,
мощность оторой равна добавляемой. Капиталовложения в
нов ю « ислородн ю» станов Кла са мо т быть на 35 % ниже
это о по азателя для «возд шной» станов и.
Промышленные станов и. Нес оль о станово было
спрое тировано и переобор довано фирмой SIIRTEC NIGI в сотр дничестве с фирмами Parsons и BOC. Две новые станов и
построены для прое та IGCC (пол чение техноло ичес о о аза
и выработ а эле троэнер ии).
Лицензиар. SIIRTEC NIGI (до 30 % ислорода), SURE Parsons/
BOC через SIIRTEC NIGI.
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Сера
Питательная
вода
63. ПРОЦЕСС КЛАУСА С ВОЗДУХОМ,
ОБОГАЩЕННЫМ КИСЛОРОДОМ
Т
Реа тор СВА
Конденсатор
серы
Жид ая
сера
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Реа тор
Кла са
Сера
Сера
Остаточный аз
на сжи ание
64. АДСОРБЦИЯ СЕРЫ
В ХОЛОДНОМ СЛОЕ (CBA)
Назначение процесса. Пол чение элементарной серы из
ислых азов, содержащих H2S, или очист а остаточно о аза
станов и Кла са для пол чения дополнительной серы. Реа торы с холодным слоем можно становить на с ществ ющих станов ах для величения полноты выделения серы.
Прод т. Яр о-желтая сера промышленно о ачества. Остаточный аз из реа тора с холодным слоем обычно направляют на сжи ание.
Описание процесса. CBA – это процесс в с хом слое атализатора, расширяющий и обо ащающий возможности процесса Кла са в дв х направлениях.
• Работа реа торов с холодным слоем при температ ре, близой точ е росы серы, дает возможность сдвин ть равновесие
реа ции Кла са в н жном направлении и величить степени превращения азов в сер .
• Использование атализатора в ачестве адсорбента пол ченной серы способств ет завершению реа ции Кла са.
В техноло ичес ой схеме имеется два реа тора CBA (R2, R3),
становленных за обычным реа тором Кла са (R1) и работающих в ци личес ом режиме. Газ, выйдя из онденсатора серы
(C2), пост пает в реа тор CBA, находящийся на стадии адсорбции. Образовавшаяся сера адсорбир ется слоем атализатора.
Др ой реа тор CBA, находящийся на стадии ре енерации, подо ревается за счет то о, что в не о вводят не оторое оличество оряче о аза из реа тора R1 для десорбции и выделения
серы. Этот пото ре енерир юще о аза после выделения из
не о серы соединяется с основным азовым пото ом, ид щим в
реа тор-адсорбер. Отбросной аз с станов и может быть направлен на термичес ое о исление. Мо т быть использованы
др ие схемы, в зависимости от заданно о оэффициента выделения серы или от целей модернизации станов и.
Условия процесса. Температ ра в реа торе CBA может меняться от 120–150 °С на стадии адсорбции до 300–350 °С на
стадии ре енерации. Общий перепад давления в се ции CBA –
о оло 10–15 Па. Коэффициент выделения серы может превышать 99 %.
Констр ционные материалы. В основном – леродистая сталь. Реа торы CBA мо т быть из отовлены либо из леродистой стали с алюминиевым по рытием, либо из леродистой стали с жаропрочной пла иров ой. Отсечные лапаны, действ ющие в ци личес ом режиме, след ет из отовлять из нержавеющей молибденовой стали типа 316.
Промышленные станов и. Построено мно о станово
CBA мощностью до 1300–2000 т/с т. Самая последняя станова CBA, построенная по лицензии SIIRTEC NIGI для фирмы
Hindustan Petroleum Co. Ltd в . Виша хапатнам (Индия), состоит из дв х бло ов, аждый мощностью 65 т/с т.
Лицензиар. BP через SIIRTEC NIGI.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Пар
Исходный высо о о
давления
ислый аз
Кислород
Возд х
Возд ход в а
Пар выс. давления
Пар низ о о
давления
Цир лир ющий
аз
Котелтилизатор
Питательная
вода
УКАЗАТЕЛЬ ПРОЦЕССОВ
Пар в эже тор
Пар выс.
давления
Пар
низ о о
давления
Жид ая сера
Питательная
вода
Питательная вода
Жид ая сера
Пар выс. давления
Пар низ о о
давления
Остаточный аз на очист
Питательная
вода
Жид ая
сера
Питательная вода
C1–C4 – онденсаторы серы; RH1–RH3 – подо реватели
65. ПРОЦЕСС COPE (ПРОЦЕСС КЛАУСА,
МОЩНОСТЬ КОТОРОГО УВЕЛИЧЕНА
БЛАГОДАРЯ ПРИМЕНЕНИЮ КИСЛОРОДА)
Назначение процесса. Увеличение мощности и оэффициента выделения серы на с ществ ющих станов ах Кла са/
очист и остаточно о аза, создание резерва мощностей по сере
и л чшение, п тем обо ащения возд ха ислородом, эффе тивности сжи ания на станов ах, перерабатывающих разбавленный аз.
Описание процесса. Мощность типичной станов и Кла са по сере можно поднять более чем вдвое п тем частичной
или полной замены возд ха ислородом. Мощность станов и
Кла са обычно лимитир ется идравличес им сопротивлением.
При замене возд ха ислородом меньшается оличество инертно о азота и появляется возможность перерабатывать больший пото исло о аза. Процесс можно реализовать в два этапа. По мере то о, а растет степень обо ащения ислородом,
возрастает температ ра в амере с орания (1). Первый этап –
без цир ляции аза – позволяет величить мощность на 50 %;
здесь ма симальная температ ра в амере с орания дости ает
предельной величины для жаропрочной ф теров и – 1480–1540
°С. Большее обо ащение ислородом (до 100 %) возможно на
втором этапе, о да рост температ ры о раничивают с помощью цир ляции аза. Рез о меньшается азовый пото через
остальные аппараты станов и (2, 3 и 4) и через бло очист и
остаточно о аза. Обо ащение ислородом позволяет полнее
разр шать аммиа и леводороды в исходном ислом азе, а
общий оэффициент выделения серы величивается на 0,5–1
%. В одной и той же запатентованной орел е COPE сжи аются
исходный и цир лир ющий аз в возд хе и ислороде.
Условия процесса. Избыточное давление в амере с орания 41–83 Па, температ ра – до 1540 °С. Содержание ислорода 21–100 %.
Э ономичес ие по азатели. Затраты на расширение станов и Кла са и очист и остаточных азов составляют 15–25 %
стоимости новой станов и. Что асается ново о строительства,
то э ономия апиталовложений дости ает 25 %, а создание резерва мощности – 15 % базовых апиталовложений. Э спл атационные затраты зависят от цены ислорода. В новом процессе
со ращается расход топлива на дожи ание, меньшаются затраты тр да на э спл атацию и ремонт.
Промышленные станов и. На 15 площад ах работают 25
техноло ичес их линий COPE.
Лит. источни . Патенты США № 4 552 747 и № 6 508 998.
Sala, L., W.P. Ferrell and P. Morris, «The COPE process – increase
sulfur recovery capacity to meet changing needs», European Fuels
Week Conference, Giardini Naxos, Taormina, Italy, April 2000.
Nasato, E. and T.A. Allison, «COPE Ejector – Proven technology»,
Sulphur 2000, Vienna, Austria, October 2002.
Лицензиар. Goar, Allison & Associates, Inc., и Air Products
and Chemicals, Inc.
NN
процессов
АДСОРБЦИЯ СЕРЫ В ХОЛОДНОМ СЛОЕ (СВА) .................................. 64
ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРОПАН-БУТАНА .................................. 50
ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ
ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА ................................................................ 52, 54
ВЫДЕЛЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
ПО ТЕХНОЛОГИИ AET ........................................................................ 36
ИСПАРЕНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА .............................. 48
КОМПАКТНАЯ АЛКАНОЛАМИНОВАЯ УСТАНОВКА – CAP .................... 61
КРИОГЕННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА ............................................. 26
КРИОГЕННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ВОДОРОДА
И ЛЕГКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ ............................................................. 25
МЕМБРАННЫЕ СИСТЕМЫ MEDAL ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА ...... 32
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ПРОЦЕСС КЛАУСА ...................................... 62
ОБОРУДОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЦЕССА MCR ............................ 51
ОЧИСТКА ОТ АЗОТА (ВЫВЕДЕНИЕ АЗОТА) ........................................ 56
ОЧИСТКА ОТ АЗОТА ПО ТЕХНОЛОГИИ AET ........................................ 37
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА .......................................................... 18, 19,24
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА ИЗ МЕТАНОЛА В КОНВЕРТЕРЕ СО .............. 29
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА КОНВЕРСИЕЙ МЕТАНОЛА ........................... 28
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ POLYSEP) .... 21
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (МЕМБРАННОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ RRISM) ........ 30
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (КЦА POLYBED) ........................................... 20
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА НА УСТАНОВКАХ HTCR И HTCR TWIN .......... 27
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ) ....................... 22, 23
ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА (ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ МЕТАНА) ............... 31
ПРОЦЕСС С АБСОРБЕРОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ – HPA ................. 43
ПРОЦЕСС ADAPT
(ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГАЗА И СНИЖЕНИЕ ТОЧКИ РОСЫ
УГЛЕВОДОРОДОВ) ............................................................................... 2
ПРОЦЕСС AMMOGEN ........................................................................... 7
ПРОЦЕСС AQUISULF (ДЕГАЗАЦИЯ СЕРЫ) .......................................... 60
ПРОЦЕСС КЛАУСА С ВОЗДУХОМ, ОБОГАЩЕННЫМ КИСЛОРОДОМ ... 63
ПРОЦЕСС CALORIC HM (ПОЛУЧЕНИЕ ВОДОРОДА) ............................ 17
ПРОЦЕСС CLAUSPOL ........................................................................... 8
ПРОЦЕСС COPE (ПРОЦЕСС КЛАУСА, МОЩНОСТЬ
КОТОРОГО УВЕЛИЧЕНА БЛАГОДАРЯ ПРИМЕНЕНИЮ КИСЛОРОДА) ... 65
ПРОЦЕСС COP LNG (ПРЕЖНЕЕ НАЗВАНИЕ –
ОПТИМИЗИРОВАННЫЙ КАСКАДНЫЙ ПРОЦЕСС PHILLIPS
СЖИЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА) ...................................................... 40
ПРОЦЕСС CRYOMAX DCP
(ДВУХКОЛОННОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ПРОПАНА) ........................................ 42
ПРОЦЕСС CRYOMAX MRE
(МНОГОРЕФЛЮКСНОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ ЭТАНА) ..................................... 41
ПРОЦЕССЫ CRG – ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ КОНВЕРСИЯ,
ОСВОБОЖДЕНИЕ ОТ ВЫСШИХ УГЛЕВОДОРОДОВ,
МЕТАНИРОВАНИЕ) ............................................................................ 59
ПРОЦЕСС DENOX И DEDIOXIN ............................................................ 13
ПРОЦЕСС DRIGAS ................................................................................ 3
ПРОЦЕСС DRIZO (ОБЕЗВОЖИВАНИЕ ГАЗА) ......................................... 4
ПРОЦЕСС ECOTEG ............................................................................... 5
ПРОЦЕСС IFPEXOL ............................................................................... 6
ПРОЦЕСС LIQUEFIN ............................................................................ 44
ПРОЦЕСС LNG END FLASH MLP
(МАКСИМИЗАЦИЯ ВЫРАБОТКИ СПГ ПУТЕМ РАСШИРЕНИЯ
В КОНЦЕ СХЕМЫ) .............................................................................. 46
ПРОЦЕСС LNG-PRO
ПРОЦЕСС LURGI (ОЧИСТКА ОСТАТОЧНОГО ГАЗА) – LTGT .................... 9
ПРОЦЕСС NGL-PRO
(ПОЛУЧЕНИЕ СЖИЖЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОГО ГАЗА) .... 55
ПРОЦЕСС PRICO (LNG – СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ) ................ 57
ПРОЦЕСС RESULF (ОЧИСТКА ОСТАТОЧНОГО ГАЗА) ........................... 10
ПРОЦЕСС SCOT
(ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ УСТАНОВКИ КЛАУСА
ПО ТЕХНОЛОГИИ SHELL) ................................................................... 11
ПРОЦЕСС SHELL-PAQUES .................................................................. 14
ПРОЦЕСС STAR ФИРМЫ UHDE
(ДЕГИДРИРОВАНИЕ ЛЕГКИХ ПАРАФИНОВ В ОЛЕФИНЫ) .................... 1
ПРОЦЕСС SULFREEN ......................................................................... 12
ПРОЦЕСС SUPER HY-PRO .................................................................. 58
ПРОЦЕСС THIOPAQ DESOX ................................................................ 15
ПРОЦЕСС THIOPAQ (ОЧИСТКА ОТ H2S) .............................................. 16
ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ AMINEX .............................................................. 33
ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ MERICAT II ......................................................... 34
ПРОЦЕСС ОЧИСТКИ THIOLEX/REGEN ................................................. 35
СЖИЖЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА
С ПОМОЩЬЮ АЗОТНОГО ХОЛОДИЛЬНОГО ЦИКЛА ........................... 38
СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ –
СХЕМА С ДВУМЯ ТУРБОДЕТАНДЕРАМИ ............................................ 45
СЖИЖЕННЫЕ УГЛЕВОДОРОДЫ
ИЗ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ............................................. 53
ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРОЦЕССА AP-X СЖИЖЕНИЯ
ПРИРОДНОГО ГАЗА ........................................................................... 39
УСТАНОВКИ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА ............................... 47
Продолжение след ет.
Перевел М. Фаль ович
126
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УКРТРАНСНАФТА
НОВЫЕ ЭТАПЫ
СОТРУДНИЧЕСТВА
В НЕФТЕТРАНСПОРТНОЙ
СФЕРЕ
А.С. Тодийч , Председатель правления ОАО «У ртранснафта»
19 июля с. . оператор нефтетранспортной
системы У раины – ОАО «У ртранснафта» –
досрочно по асил редит перед омпанией
«С илтон Лтд» на общ ю с мм 107,5 млн долл.
США
Кредит был предоставлен со ласно до овор займа на за п техноло ичес ой нефти
для нефтепровода «Одесса – Броды» от 9 июля
2004 . До овор займа был подписан в па ете
со лашений на временное реверсивное использование нефтепровода «Одесса – Броды».
ОАО «У ртранснафта» по асил редит за счет
средств, оторые частично были пол чены от
основно о вида деятельности общества
(52 млн долл. США), а та же со ласно Кредитном до овор с омпанией «Merrill Lynch».
К сведению: в онце июня 2006 . ОАО «У ртранснафта» подписало с амери анс им баном Merrill Lynch со лашение о пол чении редита в размере 120 млн долларов США.
Начиная с середины 2003 ., в У раине а тивно обс ждался вопрос о направлении использования нефтепровода «Одесса – Броды».
Реверсное направление использования лоббировала российс о-британс ая омпания «ТНКВР».
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
3 февраля 2004 . раинс ое правительство
приняло решение о прямом использовании
нефтепровода, одна о же в апреле 2004 . пересмотрело свое решение.
В онце июля 2004 . ОАО «У ртранснафта»
и «ТНК-ВР» подписали онтра т о про ач е по
нефтепровод «Одесса – Броды» до 9 млн тонн
нефти в од в направлении нефтетерминала
«Южный» (Одесса). Контра т пред сматривает
транспортиров российс ой нефти Urals по
маршр т «Мозырь – Броды – МНТ Южный» на
протяжении 3-х лет в объеме до 9 млн тонн в
од. В письменных обращениях Президент и
Премьер-министр У раины были обещаны от
9 до 24 млн т нефти в од и словия онтра та
« ачай или плати».
Необходимо отметить, что маршр т «Броды
– Одесса», за онтра тованный омпанией «ТНКВР», на се одняшний день является самым доро им из действ ющих российс их. Подтверждением этом является еже одное снижение
объемов про ач и нефти по нем , связанное с
изменением онъюн т ры на российс ом рыне. Российс им омпаниям сейчас вы однее перерабатывать нефть на собственных мощностях и э спортировать отов ю прод цию, нежели сыр ю нефть. ОАО «У ртранснафта» постоянно проводил работ по выплате редита
за техноло ичес ю нефть, поставляем ю «ТНКВР». В этом од , о да объемы пали ниже рентабельных (за первое пол одие 1,8 млн т), омпания вын ждена была привлечь редит
«Merrill Lynch» в размере 120 млн долл. США.
Правительства Польши, Слова ии, Чехии и
представители Евро омиссии подтвердили заинтересованность в дострой е нефтетранспортно о оридора «Одесса – Броды – Плоц ». Об
этом 17 июля с. . заявил председатель правления а ционерной омпании «У ртранснафта»
Але сандр Тодийч . Межправительственное
Со лашение по созданию межд народно о онсорци ма по дострой е нефтепровода «Одесса – Броды» до польс о о орода Плоц а является анало ичным со лашению по построению
спешно о нефтепровода из Азербайджана в
127
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УКРТРАНСНАФТА
Т рцию «Ба – Тбилиси – Джейхан». Наши онс льтанты взяли это со лашение а базовое и
адаптировали е о
требованиям прое та
«Одесса – Броды». С одной стороны, это поможет а тивизировать частие правительств ос дарств в прое те, а с др ой стороны, с оординировать их действия. Он та же отметил, что
во время презентаций в при аспийс их странах раинс о о прое та поставо аспийс ой
нефти в Европ он был признан вторым по приоритет после нефтепровода «БТД». А целый
ряд собственни ов нефтеперерабатывающих
заводов Европы заявили о заинтересованности пол чать аспийс ое сырье по раинс ом
маршр т .
Бан овс ий вариант бизнес-плана прое та
вы па земли и дострой и нефтепровода через польс ю территорию должен быть отов в
онце ав ста – в начале сентября это о ода.
«С момента по ашения редита ОАО «У ртранснафта» верн ла себе право на самостоятельное использование нефтепровода «Одесса – Броды», в лючая е о техноло ичес ю
нефть», – заявил Але сандр Тодийч .
Заинтересованность ЕС в аверсном использовании нефтепровода «Одесса – Броды» можно назвать стабильной. Это подтверждает и тот
фа т, что еще три ода назад ЕС выделил У раине 2 млн евро на разработ бизнес-плана,
читывающе о интересы европейс о о сообщества. Евросоюз в оп бли ованной энер етичесой страте ии, та называемой «Зеленой ние», чет о записал, что нефтепровод «Одесса –
Броды» – это один из приоритетов Европы. В
мировых энер етичес их словиях ЕС вновь
о азался перед необходимостью с орейшей
диверсифи ации источни ов постав и энер орес рсов, особенно после январс о о азово128
о ризиса 2005 . Поэтом
Европа приложит все силия
для с орейшей реализации
прое та по нефтепровод
«Одесса – Броды».
Над бизнес-планом это о
прое та работает межд народная рабочая р ппа, состоящая
из представителей У раины,
Польши, Чехии, Слова ии, Казахстана, Азербайджана и Гр зии. В перспе тиве планир ется привлечь Германию и Австрию. Тем более что известные
омпании из этих стран же
читывают при разработ е
своих энер етичес их стратеий появление ново о маршр та. Та , онцерн «PKN Orlen» и
«Казм най аз» в ближайшее
время планир ют провести ряд встреч, чтобы
обс дить совместное частие в добыче нефти,
оторая впоследствии б дет э спортироваться в Польш по нефтепровод «Одесса – Броды – Гданьс ».
Не оторые наблюдатели выс азывают опасения относительно нехват и сырья. Одна о,
а по азывает бизнес-план, созданный по зааз ЕС, нефтепровод «Одесса – Броды» имеет хорошие шансы занять свою ниш на рын е.
Тарифы транспортиров и нефти по ряд маршр тов ниже по сравнению с «БТД» или же планир емым нефтепроводом «Б р ас – Але сандрополис». Потенциально в постав ах нефти по
нефтепровод «Одесса – Броды» заинтересованы о оло 15 НПЗ. Помимо раинс их, это
заводы в Слова ии, Чехии, Польше, в перспе тиве Германии, Австрии и в др их странах, заинтересованных именно в «ле ой» аспийс ой
нефти. Да, есть опасность возни новения определенно о дефицита нефти для наполнения
с ществ ющих и планир емых нефтепроводов,
транспортир ющих нефть из Каспийс о о реиона. Но же 2010–2015 . этот ре ион, по
про нозам э спертов, б дет поставлять через
Черное море еже одно 80–90 млн т (для сравнения: се одня – 50 млн т). Поэтом нефти б дет достаточно для всех прое тов. Для нефтепровода «Одесса – Броды» н жно а миним м
6–7 млн т на первом этапе, а в перспе тиве –
25 млн т, что, в общем-то немно о. Поэтом
сл хи о том, что «БТД» – это смерть для нефтепровода «Одесса – Броды», явно пре величены.
Кроме то о, в отличие от «БТД», оторый поставляет нефть преим щественно на рыно Южной Европы, раинс ий прое т рассчитан на
потребителей Центральной и Северной Евро№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УКРТРАНСНАФТА
пы. Та что оворить о невостребованности нефтепровода
«Одесса – Броды» нельзя. Наиболее реальными поставщи ами аспийс ой нефти в Европ по этом нефтепровод являются межд народные омпании, работающие в Каспийс ом ре ионе. Я д маю, что
они мо т транспортировать
10–15 млн т нефти в од.
Со ласно словиям онтра та межд «ТНК-ВР» и ОАО
«У ртранснафта», при словии
по ашения редита, о своем
желании разверн ть нефтепровод для про ач и нефти в прямом направлении раинс ая
сторона обязана пред предить
др ю сторон за 90 дней.
Очевидно, что со ласие на реверс «Одесса
– Броды» было проди товано политичес им решением. Ка и предпола али авторитетные э сперты, объемы про ач и не дости ли обещанных цифр. В 2004 . – 1,49 млн т, в 2005 . проачали 5,8 млн т. А за шесть месяцев 2006 . –
толь о 1,8 млн т. Реверс се одня, сожалению,
исся ает. Привле ать дополнительные объемы
нефти этом нефтепровод для «ТНК-ВР» все
сложнее. Хотя «У ртранснафта», в мер своих
возможностей, снизила тарифы. Рентабельность реверса «Одесса – Броды» же стала отрицательной. Тем не менее, и в этих словиях
«У ртранснафта» возвращает редиты за техноло ичес ю нефть, подтверждая стат с надежно о партнера.
Желая сохранить одесс ое э спортное направление омпании «ТНК-ВР» и др им российс им омпаниям, предложено воспользоваться более дешевым маршр том – по Приднепровс им ма истральным нефтепроводам.
У раинс ая омпания осознает, что может
стол н ться с не им противостоянием со стороны России в вопросе присоединения нефтепровода «Одесса – Броды» «Др жбе», пос оль налицо реальный соблазн держать европейс ий рыно дефицитным сырьем. Ведь
при отс тствии альтернативных источни ов постав и черно о золота е о цена непременно
поднимется.
Общеизвестно, что темпы добычи нефти в
России се одня снизились (1,5–2,5 %). Это связано с тем, что мно ие ее перспе тивные месторождения находятся в тр днодост пных местах и треб ют мно омиллиардных инвестиций
в их об стройство. По мнению э спертов, а тивная разработ а новых месторождений может начаться толь о через 8–10 лет.
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
А вн треннее потребление нефтепрод тов
в России растет ораздо быстрее темпов добычи. К том же се одня правительство России проводит полити мотивации переработи ма симально о объема собственной нефти
на территории России. Мы же помян ли о
развивающихся перспе тивных э спортных направлениях поставо российс ой нефти на Восто (в т.ч. Китай). Эти фа торы же привели
том , что в прошлом од Чехия, Слова ия, Венрия недопол чили от заявленных до 3 млн т
российс ой нефти, а это, в свою очередь, привело рост цен на нефть сорта «Urals» в системе нефтепроводов «Др жба». Основная идея
прое та «Одесса – Броды» – соединить действ ющ ю систем нефтепроводов «Др жба»
новыми част ами, что позволит диверсифицировать источни и постав и нефти потребителям.
Кроме то о, Казахстан потенциально заинтересован в мно ове торных постав ах и в прис тствии своей нефти на европейс их рын ах.
Поэтом официальная Астана а тивно интерес ется прое том «Одесса – Броды». Сейчас начинаются совместные работы над развитием
раинс ой инфрастр т ры и сотр дничество
в рам ах ново о бизнес-плана. С ществ ет
большая вероятность, что же в 2006 . с Казахстаном б дет подписано ряд дол осрочных
со лашений, асающихся транспортиров и 10–
15 млн т аспийс ой нефти по раинс им тр бопроводам.
Главная задача У раины – армонизировать
в пере оворах свои позиции с ЕС и Россией.
ОАО «У ртранснафта» стремится найти омпромиссы с российс ими нефтяными омпаниями и ведет в этом направлении интенсивные пере оворы. Правительств РФ и вед щим
129
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УКРТРАНСНАФТА
нефтяным омпаниям через представительство «У ртранснафта» в РФ переданы специальные Предложения по взаимодействию
стран и омпаний в развитии нефтетранзитных пото ов. Нефтепровод «Одесса – Броды»
может ачать и российс ю нефть, например,
«ле ю» сибирс ю, оторая тан ерами может поставляться из порта Т апсе в порт Южный. Ведь разница в цене на «ле ю» и «тяжел ю» нефть в мире становится все с щественнее. «Ле ая» нефть при образовании
э спортной смеси Urals теряет в ачестве и в
цене. Раздельн ю про ач нефти в системе
«Др жба» российс ая «АК Транснефть» реализовать по а не в силах. Важно понять, что
«У ртранснафта» ищет свою ниш и не стремится заменить российс ю нефть на европейс ом рын е, а предла ает странам Европы поставлять «ле ю» нефть, отор ю раньше они
пол чали с Ближне о Восто а, Северно о моря,
Казахстана и Азербайджана др ими маршр тами.
Неодно ратные предложения ОАО «У ртранснафты» по налаживанию реально о вы одно о
взаимодействия У раины и Российс ой Федерации в развитии э спортных нефтетранзитных
пото ов по а не находили взаимопонимания
профильных российс их чиновни ов, озв ченным оправданием сл жило я обы пост пившее
азание из Кремля о постепенном целенаправленном перераспределении нефтепото ов в
обход У раины.
В этой связи У раина и Россия продолжают
нести э ономичес ие потери (до 300 млн долл.
США) из-за от аза от налаженно о десятилетиями взаимодействия в области транспортиров и нефти, что выражается в:
• неоптимальном использовании Россией с ществ ющих возможностей нефтетранспортной системы У раины с целью повышения эффе тивности э спорта российсой нефти за счет снижения транспортных
расходов;
• страны не прила ают совместных, с оординированных силий для обеспечения эффе тивно о дост па российс ой нефти на
рын и Западной, Восточной и Южной частей Европы тр бопроводным транспортом;
• различных оцен ах в отношении использования нефтепровода «Одесса – Броды», что
является основным вопросом, препятств ющим взаимовы одном сотр дничеств
межд дв мя странами, в рез льтате че о
для э спорта российс ой нефти в реверсном режиме использ ется нефтепровод
«Одесса – Броды» вместо более дешево о
130
направления Самара – Кременч – порт
Южный (э ономия для РФ 3,5 долл. США
на тонне нефти);
• еже одном меньшении объемов транзита российс ой нефти по территории У раины.
Для позитивно о разрешения возни ших
проблем было бы целесообразным возобновить работ ранее созданной дв сторонней
омиссии, с целью объе тивно проанализировать предложения и ар менты аждой из сторон, после че о на правительственном ровне
принять дв хстороннее взаимовы одное решение.
Направлениями взаимовы одно о сотр дничества У раины и Российс ой Федерации в
нефтетранспортной сфере мо т стать:
• создание ново о э спортно о тр бопроводно о маршр та для поставо российс ой
нефти на НПЗ Южной Германии (Ин ольштадт, Во б р , Карлср е) с целью замещения с ществ ющих морс их поставо через Австрию более дешевым вариантом
транспортиров и с использованием нефтепровода «Одесса – Броды»;
• совместное продвижение прое та «Др жба – Адрия», что обеспечит величение э спорта российс ой нефти по э ономичеси вы одном маршр т , без дополнительной за р з и проливов Босфор и Дарданеллы;
• совместные силия по обеспечению реализации прое та поставо российс ой нефти нефтепроводом «Б р ас – Але сандрополис», при словии дол осрочных арантий постав и нефти с российс ой стороны;
• использование более э ономичес и вы одно о для российс их омпаний э спортноо направления Самара – Кременч – порт
Южный (не менее 9 млн т\ од) взамен использ емом се одня маршр т Самара –
Унеча-Мозырь – Броды – порт Южный;
• ор анизация поставо российс ой нефти
«Сибирс ая ле ая» по нефтепровод
«Одесса – Броды» с целью замещения более доро их морс их поставо и выходов
этой нефти на новые европейс ие рыни;
• при подписании дол осрочных арантийных
со лашений по транспортиров е объемов
нефти, превышающих 10 млн т\ од в направлении порта Южный, раинс ая сторона отова предоставить новые с ид и (до
1,5 долл. США), за перевал одной тонны
нефти в порт Южный.
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
The Expro Group
ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН:
ПОЧЕМУ ЭТО ТАК ВАЖНО?
Опробывание с важины является одним из самых
важных методов, применяемых для становления лючевых хара теристи прод тивно о пласта, в лючая
средний оэффициент проницаемости, с ин-фа тор,
расположение раниц и разрывных нар шений. Конечные данные позволяют инженер -разработчи
принимать решения об оптимизации работы с важины и, сле-довательно, об величении общей добычи
месторождения. Тем не менее, необходимо помнить,
что величение рат овременной прод тивности не
может в онечном ито е величить общ ю отдач месторождения при длительной э спл атации.
Пробная э спл атация с важины может предоставить информацию для принятия решений по след ющим вопросам.
• Прод тивность с важины: про нозирование
может быть выполнено с использованием метода становившихся отборов (исследования с важины на
различных режимах работы). Метод позволяет определить те щ ю прод тивность с важины и спро нозировать б д щий дебит.
• Оптимизация добычи: решения о вторжении в
с важин и работах по апитальном ремонт должны
основываться на анализе испытания с важины и промыслово о аротажа. Уменьшение содержания пластовой воды при этом часто является основной целью.
• Разрыв пласта: небла опол чные добывающие
с важины мо т быть подвер н ты идравличес ом
или ислотном разрыв , тем не менее, до проведения любой операции должно быть выполнено диа ностичес ое исследование с важины для становления
причины низ о о дебита.
Обычно опробование с важины проводится при
разработ е месторождения на этапе развед и или
оцен и, позволяя инженерам-разработчи ам определить ачество и размер залежи леводородов. Историчес и на этапе э спл атации меньшее внимание
делялось олле тор , особенно на р пных месторождениях с большим оличеством с важин. При стандартном методе добычи прод ция нес оль их с важин пост пает в центральн ю станов сбора промысла, де проводятся сепарация и измерения. При
данных обстоятельствах омпания-оператор имеет
слабое представление о работе отдельной с важины. В первые оды э спл атации это может не иметь
особой важности, одна о по мере снижения добычи
и величения дебита пластовой воды становится райне необходимым определить, де находятся и что собой представляют проблемные зоны.
По про раммам ре лярно о исследования отдельных с важин силами омпании небла опол чные с важины мо т быть быстро и э ономичес й вы одно определены, позволяя инженер выявить с важины, подлежащие апитальном ремонт или операциям вмешательства. Возможные причины низ ой отдачи с важи-ны в лючают низ ий оэффициент проницаемости пласта или с ин-эффе т из-за повреждения призабойной зоны с важины, механичес ие неисправности, оррозию, отложения твёрдо о осад а на стен-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
ах тр бопро вода, отложения асфальтена или ретро радной онденсации (на азо онденсатных месторождениях). По завершении соответств ющей ремонтной операции, станов а пробной э спл атации с важины может быть использована для выявления объема повышения отдачи пласта на с важине. Эти данные мо т быть та же использованы для создания
о оворенных специфи аций обор дования для ма симальной зффе тивности в ходе б д щих операций.
Высо ая обводненность в п н те сбора является
проблемой, отор ю нельзя странить по а не б дет
обнар жен источни . Это может о азаться общей тенденцией для всех с важин, обводняющихся по мере
истощения месторождения. С др ой сто роны, омпания по исследованию с важин может сделать возможным определение отдельной с важины или р ппы с важин, оторые являются основными производителями воды. В действительности, часто это не
малодебитные с важины, оторым не-обходимы ремонтные работы, а высо одебитные с важины, оторые мо т по азывать большее постепенно нарастающее величение а рез льтат стим лирования.
Местные лицензионные требования часто поб ждают выполнению работ по исследованиям с важин.
Например, для за азчи а в Казахстане Ехр о проводит
мониторин отдачи пласта на определенных с важинах, чтобы арантировать, что работа олле тора соответств ет план по доп стимом естественном снижению давления. Эти испытания проводятся с исполь
зованием станов и пробной э спл атации с важин,
смонтированной на прицепах. Преим ществом данной
системы является простота введения в э спл атацию,
с орость и портативность, оторые делают ее идеальным решением для быстро о сбора данных.
Обычная станов а, смонтированная на прицепах,
может состоять толь о из трех прицепов в зависимости от онфи рации, наличия инфрастр т ры на
площад е с важины и выполняемых задач – испытания с важины на прито или исследования пласта
испытателем, сп щенным по б рильной олонне.
МНОГОФАЗНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ
В отдельных сл чаях временное использование
системы мно офазно о расходомера может обеспечить значительные преим щества над обычными сепарационными системами. Например, если треб етСтандартная специфи ация
Шт церныйманифольд
П тевойподо реватель
Сепаратор
3й5000psiраб.давл.в омпле те
сдроссельными/нере лир емымишт церами
Надизельномтопливе3’’Fig602соединения
Ма симальныйдебитнефти=1670м3/с т.
Ма симальныйдебитводы=318м3/с т.
Ма симальныйдебит аза–1,7м3/с т.
Рабочеедавление=ма сим м98бар
Измерениерасходовнефтии аза=+/-0,5%
Измерениерасхода аза=+/-1%
(DanielsSenior)
Измерениерасходаводы:счетчи Flotrac380
131
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» &