Архивная версия статьи, 2002 год (без графики и таблиц)

     Ноу-хау для нефтегазового комплекса

   В последнее время в нефтегазовом секторе экономики России сложились наиболее благоприятные условия для внедрения изобретений, применения современных технологий и новейшего оборудования для добычи нефти и газа. Термическая добыча тяжелой нефти Легкой нефти, которая добывается без применения специальных технологий и оборудования, осталось немного. При нынешних темпах и объемах добычи ее хватит максимум на полвека. 70% разведанных запасов на территории Российской Федерации — это тяжелая, трудноизвлекаемая нефть повышенной вязкости, содержащая большой процент парафинов, смол, асфальтенов и других компонентов. Однако в результате глубокой переработки такой нефти можно получить не только традиционные продукты (бензин, керосин, мазут), но и множество других веществ (в т. ч. редкоземельные металлы), в которых нуждаются многие отрасли промышленности. Разведанных запасов тяжелой нефти достаточно для того, чтобы обеспечить промышленность сырьем на ближайшие 150–200 лет. Поэтому от уровня современных технологий и оборудования для ее добычи и переработки зависит завтрашний день отрасли. Для добычи тяжелой нефти в мировой практике используют химические или термические методы. Химические методы требуют больших затрат и, к тому же, оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду, поэтому все более популярными, в т. ч. и в России, становятся термические методы и оборудование. Они довольно разнообразны. Например, Машиностроительный завод «Нефтетерммаш» (пос. Черноморский, Краснодарский край) выпускает комплекты оборудования для закачивания в пласты перегретого пара, который, разогревая тяжелую нефть, существенно облегчает ее извлечение. Оборудование может применяться и для пароциклического воздействия на пласт (непосредственно через добывающую скважину), и для постоянной подачи пара в специальную паронагнетательную скважину. Подобное оборудование выпускается только в Америке, однако американские аналоги по ряду параметров значительно уступают изделиям завода «Нефтетерммаш». Благодаря использованию последних космических технологий НПО «Энергия» специалистам завода удалось снизить температуру на поверхности термокейса до 30-50 °С (у американских аналогов она не ниже 60 °С) при температуре пара внутри трубы 350 °С. Такое снижение теплопотерь стало возможным в результате создания глубоковакуумной изоляции термокейса (10-5). Выпускаемый заводом термопакер М/46А4.1-8м служит для того, чтобы перегретый пар воздействовал не на весь ствол скважины, а только на нефтяной пласт. В комплект также входят забойный и устьевой термокомпенсаторы для компенсации линейного удлинения труб, которое возникает при нагреве. Кроме того, заводом налажен выпуск мобильных паропроводов для подключения к парогенератору. Их конструкция позволяет производить быстрый монтаж/демонтаж в полевых условиях. А при создании на месторождениях небольших сервисных центров все термостойкое оборудование можно ремонтировать в полевых условиях, полностью восстанавливая его качественные характеристики. Благодаря качественной теплоизоляции паропроводов в условиях вечной мерзлоты удается избегать размораживания грунта и образования провалов. Мобильные паропроводы могут применять и подразделения МЧС, поскольку они быстро подключаются по временной схеме к любому объекту. Стоит отечественный мобильный паропровод, например, ПМ-65-16-350, всего 157 дол/м. А американский с учетом доставки обойдется не меньше чем в 437 дол/м! Еще одна новинка «Нефтетерммаша» — печь для подогрева нефти. Она предназначена для разделения водонефтяной эмульсии. Раньше печи подобного назначения весили 62 т, их перевозили и устанавливали блоками. Созданная специалистами «Нефтетерммаша» печь с такой же производительностью весит всего 9 т. Этого удалось достичь за счет совершенствования конструкции печи. Горячий воздух после обдува теплообменника (змеевика) вновь подается на горелку, что сводит к минимуму теплопотери и увеличивает КПД устройства. В качестве топлива служит попутный газ. За счет снижения металлоемкости печи удалось значительно снизить ее стоимость. Скважины и трубы нуждаются в прочистке Очень часто при эксплуатации нефтяных скважин происходит засорение перфорационных отверстий, по которым нефть поступает в трубу, и каналов, по которым она стекает из пласта в зону перфорации. Для их прочистки традиционно применялись технологически сложные и не безопасные в экологическом отношении методы с использованием пороховых зарядов, гидровзрывы, а также тепловые и химические способы интенсификации. В качестве альтернативы таким воздействиям во многих случаях хорошо зарекомендовал себя акустический метод обработки призабойной зоны скважин. При его применении окружающей среде не наносится никакого вреда, а используемое в этом случае оборудование — недорогое и компактное. Две компании из г. Ростова-на-Дону — ООО «Донские измерительные системы» и НКТБ «Пьезоприбор» РГУ — разработали комплект ультразвукового оборудования «Вулкан», предназначенный для восстановления производительности нефтедобывающих скважин. Оборудование включает в себя электронный ультразвуковой генератор, к которому посредством стандартного геофизического кабеля (с головкой типа НКБЗ-36) подключается скваженный пьезокерамический излучатель. Обработка скважин ведется с помощью непрерывного сигнала в течение нескольких часов или суток. Амплитуда выходного напряжения генератора может настраиваться в пределах от 50 до 700 В, рабочая частота — от 18 до 24 кГц. Выходная мощность генератора составляет не менее 3,5 кВт, мощность излучателя — не более 1 кВт. Благодаря системе защиты это оборудование выдерживает десятиминутное повышение питающего напряжения с 380 до 500 В. На встроенных стрелочных приборах можно одновременно наблюдать величины активной и реактивной мощностей, а на цифровом табло — амплитуду выходного напряжения или тока, рабочую частоту и оставшееся от заданного время обработки перфорационной зоны. От известных аналогов оборудование «Вулкан» отличается принципиально новой конструкцией излучателя. Несмотря на ограничения, накладываемые на его мощность сечением геофизического кабеля, разработчикам удалось повысить выходную акустическую мощность излучателя за счет большой плотности активных зон. Благодаря этому КПД устройства составляет не менее 85%. Кислотостойкое исполнение излучателя позволяет при необходимости применять его одновременно с химическим или термическим методами обработки скважин, что существенно повышает эффективность их очистки и сокращает сроки проведения работ. Применение этого оборудования позволяет в некоторых случаях не только восстановить первоначальный уровень дебита скважины, но и увеличить его. Средний технологический эффект после одной обработки добывающих скважин составляет от 200 до 700 т нефти, а после обработки нагнетательных скважин — от 400 до 1400 т. Окупается оборудование в среднем за 3–4 месяца. Однако справедливости ради надо сказать, что в случае необратимых изменений в пласте метод оказывается безрезультатным. В прочистке нуждаются не только призабойные зоны скважин, но и насосно-компрессорные трубы, по которым качается добываемая нефть. На некоторых месторождениях засоренные углеводородами (парафинами) и отложениями солей трубы просто выбрасывают и покупают новые. А между тем в России несколько компаний (в гг. Ижевске, Самаре, подмосковных Химках) выпускают специальное оборудование для их восстановления. Новая технология мойки насосно-компрессорных труб разработана специалистами Уральского научно-исследовательского технологического института (ОАО «УралНИТИ», г. Екатеринбург). Особенность метода заключается в том, что для восстановления труб используется не горячая вода с химическими добавками, а обычная холодная, подаваемая под давлением до 250 атм. Внутрь трубы вводится штанга с закрепленным на ней моющим контуром. Через форсунки под высоким давлением подаются струи воды. Вымываемые загрязнения поступают в бак-отстойник с механизированной уборкой шлама. При этом не происходит коагуляции и слипания удаляемых загрязнений, снижаются затраты на их утилизацию и очистку оборудования. Воду после отстойника можно снова подавать в камеру мойки или закачивать в скважину для поддержания пластового давления. Механизированная линия позволяет производить мойку одновременно двух труб с наружным диаметром 60, 73 или 89 мм и длиной до 10,5 м. Производительность оборудования — 30 труб в час. Линия работает в автоматическом режиме по заданной программе. Для создания давления в установке используется мощный насос, который приводится в действие двигателем мощностью 90 кВт. Оборудование, предлагаемое «УралНИТИ», стоит дороже традиционного, в котором используются горячая вода и химические добавки. Тем не менее оно полностью окупается за 1,5-2 года. К тому же, восстановление труб обходится в 2–3 раза дешевле, чем покупка новых. Компрессоры нового поколения Поскольку речь зашла о насосно-компрессорных трубах, нельзя не сказать о самих компрессорах. Новая продукция Московского компрессорного завода «Борец» — винтовые воздушные компрессоры серии «Шторм». Компрессоры собираются из комплектующих германского производства, чем объясняется их высокое качество. Потери воздуха в устройстве незначительны, а его объемный КПД достигает 92%. Профиль роторной пары представляет собой нетрадиционную комбинацию лопастей: четыре выпуклых в ведущем роторе и пять вогнутых в ведомом. Этим техническим новшеством и обеспечивается высокий КПД компрессора. Им же определяется и низкий уровень шума (примерно 75 дБ) и большая долговечность изнашиваемых частей: гарантийный ресурс работы винтовой пары составляет 100 тыс., подшипников винтовой пары — 40 тыс. часов. Благодаря высокой точности обработки винтовой пары размеры зазоров между роторами сведены к минимуму. При этом сами винты между собой не соприкасаются, а роль уплотнителя играет масло, расход которого составляет всего 3 мг/м3. Когда приходит время менять масло, на пульте загорается красная лампочка. Если в течение определенного времени масло не будет заменено, сработает система самозащиты — и устройство отключится. Для уменьшения потребления энергии при включении двигатель компрессора снабжен системой плавного пуска, а автоматическая система натяжения ремня обеспечивает его минимальное натяжение в холостом ходу. Контроль рабочих параметров и поддержание их значений в безопасных пределах осуществляет электронная система управления. При превышении допустимых значений контролируемых параметров контроллер подает команду на аварийную остановку компрессора. Если сжатый воздух не потребляется, электродвигатель отключается и компрессор переходит в режим ожидания. Встроенная система самодиагностики при каждом запуске тестирует все узлы устройства. Модельный ряд включает компрессоры производительностью от 0,5 до 43 м3/мин. Пятикубовый компрессор стоит около 14 тыс. долл. Немецкие такой же производительности — около 20 тыс. долл. Общим недостатком существующих сегодня насосов является ненадежная герметизация вала привода. Отсюда возникают протечки транспортируемых жидкостей (нефтепродуктов). Существующие герметичные насосы (например, фирмы «НМД») отличаются сложностью конструкции и высокой стоимостью. Специалисты СП «Акселон-Кубань» (пос. Черноморский, Краснодарский край) создали компрессорно-насосный агрегат, лишенный этих двух недостатков, и, к тому же, с высокой степенью герметичности. В основу нового технического решения был положен принцип центробежного нагнетания с использованием вертикально-осевого вращения. Центробежный насос представляет собой единый модуль, состоящий из статора и ротора. Конструкция роторного блока, выполненная в виде юлы, включает в себя ротор двигателя и крыльчатку. Особенность такого решения заключается в том, что в режиме нагрузки происходит магнитное подвешивание торцевого ротора, размещенного под статором. В результате исключается необходимость традиционного использования мощных подшипников. Статорный узел сконструирован так, что охлаждение статора и верхнего подшипника происходит за счет их омывания перекачиваемой жидкостью. Таким образом, конструкция агрегата позволяет исключить сальниковые уплотнения. Особенностью вертикально-осевого вращения является то, что на высоких оборотах положение юлообразного ротора самостабилизируется. При использовании агрегата в качестве компрессора скорость вращения роторной части может быть выше 20 тыс. об/мин. Однако главное достоинство устройства заключается в том, что оно обеспечивает абсолютную герметичность. Аналоги агрегата в настоящее время неизвестны. Серийно он пока не выпускается. Новые запорно-регулирующие устройства Зачастую малейшая неисправность запорно-регулирующих устройств или просто их негерметичность могут стать причиной очень серьезных аварий в работе нефтегазопроводов. ООО «Самараволгомаш» (г. Самара) предлагает использовать цельносварной шаровой кран с вращающимся седлом, разработанный американской компанией «Камерон». Кран может применяться в качестве запорной или регулирующей арматуры нефтяных и газовых трубопроводов при температуре окружающей среды до -60 °С. Шаровой кран изготавливается из кованой стали, которая исключает так называемый эффект потения, т. е. пропуск транспортируемого продукта через материал корпуса. Цельносварная конструкция предотвращает утечку, возможную при наличии болтовых соединений, а сферическая форма обеспечивает максимальную прочность при минимальном весе. Одной из особенностей крана является то, что при каждом его закрывании седло поворачивается на 15°. Тем самым устраняется такой недостаток обычных шаровых кранов, как неравномерный износ вкладышей седла, из-за которого они чаще всего и выходят из строя. Вкладыш седла изготавливается из износостойких полимеров (в частности, нейлона), что исключает применение каких-либо смазочных материалов. В случае же повреждения вкладыша посторонними материалами в конструкции предусмотрен фитинг для ввода в тело крана герметика вторичного уплотнения. Кран выдерживает более 3000 циклов открывания/закрывания. Как известно, температурное расширение жидкости, перекачиваемой через шаровой кран, конструкцией которого не предусмотрен сброс давления, может привести к взрыву. Традиционно избыточное давление из полости обычного крана сбрасывается в окружающую среду. В шаровом кране ООО «Самараволгомаш» при превышении давления в полости корпуса над давлением в трубопроводе на 14,5 кгс/см2 седло на низкой стороне автоматически отжимается — и давление сбрасывается в трубопровод, а не в окружающую среду, что особенно важно при возникновении пожара. Компания выпускает краны с условным диаметром от 50 до 700 мм (2-28") с рабочим давлением до 421 кгс/см2. Материалом для изготовления служат стали 0,9 Г2С (сталь 20) и 34ХН1МА. Уплотнения и подшипники штока делаются из химически инертного, низкофрикционного ПТФЭ, не подвергающегося взрывной декомпрессии. Двухдюймовый кран в обычном исполнении стоит 1200 долл., кран на 28" — 40 тыс. долл. На кран может быть установлен ручной рычаг или штурвал, пневмо-, электро- или гидропривод. Завод электроники и механики (г. Чебоксары) — один из немногих в России, который самостоятельно производит все комплектующие, необходимые для выпускаемых им изделий, включая электродвигатели. Одна из последних разработок инженерно-исследовательского центра завода — электрический однооборотный исполнительный механизм МЭО-6,3-99. Он предназначен для привода запорно-регулирующей арматуры (шаровых кранов, дисковых затворов и т. д.) диаметром до 50 мм (2") в системах автоматического регулирования технологическими процессами в газовой, нефтяной, металлургической промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. МЭО-6,3-99 использует традиционный принцип работы, который заключается в преобразовании управляющего электрического сигнала во вращательное перемещение выходного вала. Главным достоинством МЭО-6,3-99 является то, что его вес и габаритные размеры в 2 раза меньше, чем у аналогов. Двигатель, входящий в состав механизма, имеет мощность в 2 раза меньшую: всего 40 Вт. Масса устройства — 3,4 кг, размеры — 195х175х114 мм. Соответственно и стоит устройство почти на 1000 руб. дешевле аналогов. Применение червячного редуктора позволяет устанавливать механизм в любом пространственном положении, определяемом исключительно положением трубопроводной арматуры, что невозможно в исполнительных механизмах с электромагнитным тормозом. Механизм может работать с частотой до 320 включений в час и продолжительностью включений до 25% (при номинальной нагрузке на выходном валу). Интервал времени между сменой направления составляет не менее 50 мс. Диапазон рабочих температур от -10 до +50 °С, напряжение питания — 220–240 Вт. Новые КИПиА АО «Экрос» (г. Санкт-Петербург) создано уникальное лабораторное оборудование, которое умещается в обычном дипломате. Лабораторный комплект 2М5 предназначен для отбора проб и проведения приемо-сдаточного экспресс-анализа горючесмазочных материалов. С помощью этой портативной лаборатории можно узнать плотность нефтепродуктов, содержание в них воды и механических примесей, концентрацию свинца и смол в автомобильном бензине. А входящий в набор октанометр позволяет в полевых условиях оперативно измерить октановое (для бензина) и цетановое (для дизтоплива) число. Всего же технические возможности мини-лаборатории обеспечивают определение показателей качества по 17 позициям. Стоит комплект 43 тыс. руб. НКПФ «Промстройтехносервис» (г. Ростов-на-Дону) предлагает свое новое изобретение — штыревой термоанемометрический расходомер газа РГА-100 (300). Прибор предназначен для измерения текущего расхода транспортируемого по трубопроводу газа и его температуры, а также для суммарного измерения расхода за определенный период времени (с момента включения, за текущие сутки, за предыдущие сутки и т. д.). Принцип действия расходомера заключается в том, что расход газа вычисляется по скорости охлаждения датчика. Прибор обеспечивает автоматическую коррекцию измерений по температуре и давлению. Необходимость в такой коррекции связана с тем, что объем газа изменяется на 1% при изменении барометрического давления на 7,6 мм рт. ст. или при изменении его температуры на 2,75 °С. Диапазон измерения объемного расхода газа находится в пределах 6-800 тыс. м3/ч. Погрешность измерения по всему диапазону реального эксплуатационного расхода не превышает 1%. Расходомер может применяться на трубопроводах с условным диаметром от 100 до 1500 мм и с давлением газа до 7 МПа (71,3 атм). Диапазон измерения температуры газа — от -40 до +50 °С. При монтаже расходомера на газопровод низкого давления не обязательно его отключение. На трубе прибор крепится с помощью специального приспособления, допускающего его многократную переустановку. По сути, установка расходомера сводится к врезке в трубопровод дюймового штуцера. Через него зонд диаметром 18 мм заглубляется в трубопровод на двенадцатую часть ее диаметра, что при измерении не создает препятствий газовому потоку. Отсутствие движущихся частей определяет надежность и долговечность устройства. Герметичный корпус обеспечивает работу в затапливаемых колодцах. Расходомер имеет интерфейсный выход, что позволяет использовать его не только для коммерческого учета потребления газа на промышленных предприятиях и объектах коммунального хозяйства, но и в автоматизированных системах сбора данных и управления технологическими процессами. Мощность, потребляемая расходомером, составляет 20 Вт, напряжение питания — 220 В (±10%) переменного или 12 В постоянного тока. Стоит термоанемометрический расходомер газа 75 тыс. руб., что на 10-15% дешевле традиционных систем. Аналогов прибор не имеет. Альметьевский завод «Радиоприбор» (Республика Татарстан) хорошо известен нефтяникам. Последняя новинка завода — реле времени РВ-2. Прибор предназначен для организации периодической откачки нефти из малодебитных скважин и для вывода скважины на режим. Реле монтируется на станции управления станком-качалкой, работу которой оно позволяет запрограммировать необходимым образом. Оператор по заданию технолога с помощью ручного пульта осуществляет программирование работы станка-качалки на период до четырех суток, причем с любыми выдержками времени. Реле работает при температуре окружающей среды от -40 до +50 °С. Прибор позволяет исключить неоправданный износ оборудования и затраты электроэнергии. При этом продлевается и ресурс работы скважины. В рамках реализации программы по импортозамещению завод выпускает комплекты первичных преобразователей технологических параметров нефтеперерабатывающих комплексов. Датчики предназначены для измерения давления, температуры, вибрации в автоматизированных системах диспетчеризации, сбора данных и контроля работы объектов нефтедобычи. В комплект входит 12 датчиков: шесть их них предназначены для измерения температуры, четыре — для давления и два — для вибрации. Стоит комплект 3,5 тыс. руб., аналогичный комплект немецкого производства — 300 долл. Как отходы превратить в доходы При переработке углеводородного сырья и при очистке нефти попутным продуктом является сера. В советские времена потребности химической промышленности в сере удовлетворялись не только за счет внутренней добычи, но и за счет импорта из Чили, Бразилии и Канады. Такое положение продолжалось до тех пор, пока в Астрахани на месте крупного газоконденсатного месторождения не был построен химический комбинат, мощностей которого было достаточно, чтобы удовлетворить внутренние нужды и потребности стран бывшего Союза. С распадом СССР каждый год накапливается около 4 млн т невостребованной серы (при добыче 10 млн в год). В связи с этим возникла проблема ее рационального использования. ООО «Астраханьгазпром» (пос. Аксарайский, Астраханская обл.) и ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и технологий» (ВНИИгаз, пос. Развилка, Ленинский р-н, Московская обл.) предлагают новейшие технологии производства серного битума, серного цемента и серного бетона. Сера при этом используется в качестве вяжущего. В обычных условиях жидкая сера (плотность 1,8 т/м3) и битум (плотность 1 т/м3) являются несмешиваемыми жидкостями. В основу новой технологии положен принцип получения коллоидной системы «сера-битум», которая устойчива при хранении, переплавке и укладке. Для создания таких композиций разработан специальный аппарат АВС, представляющий собой дезинтегратор. В аппарате отсутствуют движущие детали, поэтому он отличается надежностью и низким энергопотреблением. Продукт получается при непрерывной технологии. Мощность, потребляемая линией производительностью 8 т/ч, — всего 6 кВт. По данным ВНИИгаз, сероасфальтобетон отличается от обычного асфальтобетона более высокой прочностью, износостойкостью и устойчивостью к тепловым воздействиям. При его производстве можно использовать такие недорогие компоненты, как, например, отсев от дробления доломитового щебня. Экономически выгодно и производство серного цемента для промышленно-гражданского строительства, который полностью заменяет традиционный цемент. По данным института, стоимость 1 т такого цемента составляет 700 руб. (портландцемент в Астраханской области стоит 800 руб/т). Традиционно серополимерный цемент (СЦ) производили циклическим способом по технологии канадской фирмы Spoltech с применением дорогих химических модификаторов. Процесс получения конечного продукта занимал около четырех часов. Специалисты института разработали технологию получения этого материала непрерывным способом с использованием дешевых, экологически безопасных модификаторов. Энергозатраты на производство 1 т СЦ составляют от 4 до 8 кВт•ч. Производительность установки — 10 т/ч. Серный бетон получают при горячем перемешивании серного вяжущего и минеральных заполнителей различных фракций с последующим формованием изделий при температуре 140–150 °С. Для его приготовления можно использовать техническую, некондиционную серу, а также серосодержащие отходы. В качестве заполнителей применяют отходы производства (шлаки), горный щебень и другие материалы искусственного и естественного происхождения. По большинству показателей (прочность на сжатие и изгиб, истираемость, линейная усадка, коэффициент температурного расширения) серный бетон, изготовленный на плотных заполнителях, не уступает обычному бетону, а по морозостойкости и скорости набора прочности даже превосходит его. К недостатком материала относится его низкая термостойкость (всего 80 °С) и горючесть, которые определенным образом сужают область его применения. Разработчики предлагают использовать его для строительства подземных конструкций: фундаментов, в т. ч. и свайных; ограждающих конструкций туннелей; коллекторных колец; дренажных труб. Его можно применять для изготовления полов промышленных зданий, труб для транспортировки негорючих материалов, тротуарной плитки и элементов дорожных покрытий, черепицы для кровли зданий, а также для производства цветных облицовочных плит. Александр Пуховский, фото Юрия Григорьева

 Важно:
  ДЛЯ ОБМЕНА КНОПКАМИ - возьмите наш код, поставьте его на Ваш сайт и добавьте Ваш ресурс ЗДЕСЬ

Код кнопки:


Главная | Рубрикатор | Размещение рекламы | Рекламные агентства | Обзор выставок
Строчная реклама | Рынок металлов | Статьи и анонсы | Адреса фирм из статей
Содержание справочника ЛКМ | Анкета для посетителей | Доска объявлений | Страница ссылок