Индивидуальное проектирование блочно-модульного оборудования в нефтегазовой отрасли

Опубликовано: 26.06.2015

Строительство, ремонт и реконструкция объектов нефтегазового комплекса основано сегодня на повышенных требованиях к проектированию. Проектировщики, как правило, исходят из того, что инженерная задача может решаться несколькими техническими способами. Искусство проектирования в том и состоит, чтобы выбрать наиболее эффективный и технически грамотный вариант.

Варианты решений имеют разную величину затрат на строительство и эксплуатацию, разброс показателей надежности и безопасности. При этом каждый проектант при разработке компоновочного решения стремится гарантировать надежное функционирование и экономическую эффективность системы.

Очевидно и то, что многократно повторяющиеся проектные решения необходимо совершенствовать. Технические находки прошлого тысячелетия нерационально использовать в современных проектах. Улучшение и обновление технических решений от проекта к проекту — это веяние времени. И пусть скептики утверждают, что лучшее — это враг хорошего, оптимисты все-таки настаивают, что для совершенства нет предела. Результат такого профессионального подхода к делу, как правило, заключается в отсутствии у заказчика замечаний по проекту.

Блочно-модульное оборудование — компактность и эффективность

Все более популярным проектным решением становится блочно-модульное исполнение для размещения технологического оборудования определенного назначения. Такое оборудование поставляется как единый комплекс с необходимыми чертежами и деталировками.

Блочно-модульное решение позволяет «не изобретать велосипед» при проектировании помещения, выборе и размещении технологического и другого оборудования. Проект сводится к оптимальной трубопроводной обвязке на территории строительной площадки, подключению трубопроводов и электросети к блочно-модульной установке.

Для монтажа предельно компактного и мобильного блока-модуля не требуется капитального строительства. Необходима лишь подготовка фундамента, способного выдерживать статические нагрузки от конструкции. Соответственно, значительно экономится время, ресурсы и бюджет, а качество и надёжность проектных решений возрастает.

Для компании-заказчика преимущество использования технологического оборудования в блочно-модульном исполнении проявляется, прежде всего, при строительстве нового производства. В этом случае исключается часть проекта по размещению оборудования, вентиляции, обогреву, освещённости, взрыво- и пожарозащищённости и др. По всем этим вопросам отпадает необходимость прохождения сертификационных испытаний и согласования с контролирующими органами. Таким образом, все, что связано с безопасностью и качеством продукции, берёт на себя поставщик блочно-модульного оборудования.

Еще одним важным преимуществом модульных конструкций является их производство за пределами строительной площадки, непосредственно на заводе-изготовителе. Здесь процесс изготовления и цеховых испытаний блочно-модульного оборудования полностью оптимизирован и наиболее эффективен по затратам времени, качеству, специализации и квалификации инженерного персонала.

Самое широкое применение находят блочно-модульные установки подготовки газа. Среди них компрессорные установки (КУ) для подготовки попутного нефтяного газа к дальнейшей транспортировке. К ним относятся и вакуумные компрессорные станции (ВКС), которые работают с низконапорным газом. Особое место занимают установки подготовки топливного газа (УПТГ) для газотурбинных электростанций месторождений и системы подготовки топливного и пускового газа (СПТПГ) для газоперекачивающих агрегатов.

Рассмотрим номенклатуру блочно-модульных установок подготовки газа на примере оборудования, поставляемого российской компанией ЭНЕРГАЗ.

Один из важнейших факторов успешного выполнения требований заказчика — индивидуальное проектирование. Всё оборудование разрабатывается с учетом области применения, условий эксплуатации, состава исходного газа, типа и характеристик сопряженного оборудования, специальных проектных условий.

При необходимости проводятся расчеты в специальной программе, позволяющей создать теоретическую модель поведения газа при заданных параметрах по температуре, давлению и компонентному составу.

В итоге, предлагаются несколько алгоритмов технического решения поставленных задач, из которых в процессе согласования с заказчиком выбирается оптимальный вариант — по степени сложности, срокам и стоимости реализации.

Компрессорные установки

Компрессорные установки в блочно-модульном исполнении изготавливаются для эксплуатации в условиях УХЛ-1. Поставляются в максимальной степени заводской готовности, всё оборудование интегрировано на единой раме.

КУ оснащены автоматизированной системой управления, двухуровневой системой регулирования производительности, системами жизнеобеспечения (обогрев, вентиляция, освещение) и безопасности (пожарообнаружение, газодетекция, сигнализация, пожаротушение).

Компримирование ПНГ. Основные проблемы и пути их решения

Существуют общие критические особенности компримирования попутного нефтяного газа, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации КУ: высокая температура точки росы газа, насыщенность газа жидкими фракциями, низкое давление всасывания, изменения параметров газа (сезонные и технологические).

Здесь выделяются следующие основные проблемы:

Недостоверность состава газа

При проектировании КУ необходимо иметь реальные, а не архивные параметры. Особое внимание уделяется анализу содержания в газе элементов С₅₊, воды, различных примесей. Компрессорные установки конструируются с достаточным резервом по диапазону регулирования температуры масла и газа. Для контроля за изменением параметров исходного газа КУ оснащаются измерителем температуры точки росы по воде и углеводородам и потоковым хроматографом для определения состава и теплотворной способности газа.

Заброс жидкости и нефти на вход в КУ

Для решения этой проблемы все компрессорные установки, работающие с попутным газом, оборудуются входным двухступенчатым фильтром-скруббером с необходимым фильтрующим и сепарирующим ресурсом.

Забивание масляных фильтров

В случаях забивания фильтров (при отсутствии механических загрязнений) проводится анализ сжимаемого газа с акцентом на побочные примеси, анализ температурных режимов работы КУ, используются промываемые металлические фильтры, применяются различные материалы фильтрующих элементов.

Низкая температура газа на выходе КУ

В этой ситуации вместо прямого охлаждения масла в состав компрессорной установки включаются промежуточные теплоносители (жидкостные теплообменники). Для улучшения теплообмена используются концевые или промежуточные сепараторы, совмещенные с газоохладителями. Проектируется достаточный резерв в системе теплообмена. Выполняется максимально возможная осушка газа на входе в КУ.

При этом для каждой группы оборудования существуют особые сложности, решение которых требует индивидуального подхода.

Дожимные компрессорные установки низкого давления

Являются основой так называемых «малых» компрессорных станций, предназначенных для сбора и транспортировки низконапорного (0,01…0,4 МПа) попутного газа. Эти КУ надежно функционируют с тяжелым газом плотностью до 3,0 кг/м³ и агрессивными газами с высоким содержанием соединений серы.

Большое количество жидких фракций в тяжелом газе приводит к образованию конденсата в винтовом компрессоре и разжижению масла в маслосистеме КУ. Эта проблема решается путем использования высокого температурного режима на нагнетании и точного подбора масла (как правило, с более высоким индексом вязкости).

Вакуумные компрессорные станции

Предназначены для компримирования ПНГ последних ступеней сепарации с давлением от 0,001 МПа. ВКС могут работать в режиме минимальной производительности — от 200 м³/ч, что позволяет применять их на небольших промыслах.

Компримирование газа с давлением, близким к вакууму, сопряжено со следующими проблемами:

1 проблема

Вследствие большой разницы в давлении на входе и на нагнетании давление газа сбрасывается не только через сбросовую свечу, но и через входной трубопровод, это влечет «унос» масла из маслосистемы во входной фильтр-скруббер;

2 проблема

Под действием вакуума в компрессорную станцию может поступать воздух, что увеличивает взрывоопасность технологического процесса.

Решением является оснащение входной арматуры ВКС быстродействующими пружинными отсекателями с электромеханическими приводами. Компрессорные станции оборудуются также датчиками, контролирующими содержание кислорода в компримируемом газе.

Компрессорные установки в арктическом исполнении

Служат для компримирования газа в экстремальных северных условиях и на отдаленных, труднодоступных месторождениях. При производстве этих КУ используются специальных сплавы и антикоррозийные материалы, а также резервируются некоторые узлы и системы.

При конструировании обеспечивается свободное пространство внутри блок-модуля, необходимое для удобного обслуживания КУ. Особое внимание уделяется правильной организации обогрева и теплоизоляции чувствительных элементов КУ во избежание их захолаживания.

Оборудование газоподготовки

Компания ЭНЕРГАЗ осуществляет проектирование, производство и поставку, ввод в эксплуатацию и сервисное обслуживание многофункциональных систем газоподготовки и газоснабжения.

Установки подготовки топливного газа для ГТЭС месторождений

УПТГ «ЭНЕРГАЗ» применяются для комплексной подготовки попутного газа в качестве топлива для газотурбинных электростанций. Работают в широком диапазоне производительности (1…50 тыс.м³/ч), включают в себя, как правило, систему фильтрации, блок компримирования, систему нагрева газа.

Высокоэффективная система фильтрации состоит из входных сепараторов, оснащенных автоматической дренажной системой и насосом для откачки конденсата. Степень очистки газа от механических примесей и капельной влаги составляет 99,98% (для частиц размером более 10 мкм). Предусмотрена возможность быстрой замены фильтрующих элементов. На выходе УПТГ устанавливаются фильтры тонкой очистки газа.

Блок компримирования выполнен на базе винтовых маслозаполненных компрессоров, которые сжимают топливный газ до давления, необходимого для нормальной работы турбин энергоблоков. Проектные параметры по температуре обеспечивают нагреватели газа. Всё оборудование УПТГ размещено на единой раме.

Системы подготовки топливного и пускового газа для газоперекачивающих агрегатов

СПТПГ обеспечивают топливным газом необходимой чистоты, давления и температуры газоперекачивающие агрегаты, действующие на месторождениях в составе дожимных компрессорных станций.

Представляют собой технологические установки максимальной заводской готовности. В состав СПТПГ входят: блок двухступенчатых сепараторов; узел дренажа конденсата; электрические подогреватели газа с функциями плавной регулировки мощности или блокировки нагрева в аварийных ситуациях, двухлинейные узлы редуцирования пускового и топливного газа.

СПТПГ имеют разные варианты исполнения — во всепогодном укрытии или на открытой раме. Проектируются с учетом широкого диапазона температур окружающей среды. Назначенный ресурс (срок службы) — не менее 25 лет.

Специализированное оборудование

Применяется при решении узкоспециальных задач газоподготовки. Может функционировать автономно или включаться в состав комплексных систем для расширения их функциональных возможностей, повышения надежности и эффективности технологических процессов. Эта группа оборудования включает:

• установки сероочистки — абсорбционные и адсорбционные;
• блоки осушки газа — абсорбционные и адсорбционные, рефрижераторные, мембранные;
• узлы коммерческого и технологического учета газа, расходомеры;
• установки газоохлаждения — воздушные и рефрижераторные;
• пробкоуловители и системы сжижения газа;
• газовые ресиверы и коллекторы.

Компактные модульные установки газоподготовки и компримирования от компании ЭНЕРГАЗ адаптируются к условиям эксплуатации, модифицируются и комплектуются с учётом состава исходного газа, условий добычи и транспортировки углеводородов.

Благодаря накопленному опыту и использованию современных технологий ЭНЕРГАЗ предлагает комплекты оборудования в блочно-модульном исполнении с учетом особенностей конкретного объекта, без увеличения стоимости «за индивидуальный подход».

Надёжность предлагаемой продукции подтверждена её интенсивной эксплуатацией не только в России, но и в других странах — в разных климатических условиях, включая экстремальные. На сегодняшний день в активе компании 110 проектов, в рамках которых действуют 220 установок.