Каспийская техническая конференция SPE
Передовые технологии нагрева нефти экономят миллионы
Путь к сверхприбылям часто лежит не в увеличении выручки, а в снижении расходов и оптимизации технологических процессов. Эту азбучную истину часто забывают, делая ставку на наращивание добычи и сбыта. Между тем, только на одном из технологических процессов – нагреве нефтяной эмульсии – дальновидные компании добиваются огромного экономического эффекта.
В этой статье мы рассмотрим уникальные технологические возможности, которые открываются у нефте- и газодобывающих предприятий в связи с распространением устройств индукционного нагрева от компании «Термические Технологии».
ООО Научно-производственное предприятие «Термические Технологии» – это ведущее в России, странах СНГ и Европы предприятие по выпуску электронагревателей индуктивно-кондуктивного типа на токах промышленной частоты 50 Гц (индукционных электрокотлов) торговой марки «Терманик». Предприятие ведет свою историю с 2002 года, когда группой ученых и энтузиастов-предпринимателей из Новосибирска была образована инновационная компания, занявшаяся разработками нового типа оборудования. Спустя 20 лет предприятие превратилось в безусловного лидера отрасли с кратным ежегодным приростом выручки и количества заказчиков.
Нефтегазодобывающая отрасль всегда испытывала повышенную потребность в тепловой энергии. Использование электричества в качестве источника энергии для нагрева может казаться нерациональным, поскольку принято считать, что электрическая энергия – это самый дорогой вид энергии. На практике всё говорит об обратном, ведь главное свойство электроэнергии заключается в том, что её можно потратить ровно столько, сколько требуется, практически без потерь, и с эффективностью, близкой к 100%.
Индукционные нагреватели «Терманик» – то самое оборудование, которое совершило революцию в сфере применения электроэнергии для нагрева. Эти системы нашли применение в области автономного теплоснабжения (отопления), автономного горячего водоснабжения (ГВС) и технологического теплоснабжения, в том числе в нефтегазовой сфере. В частности, эти системы применяются для подогрева технической воды, закачиваемой в пласт для поддержания пластового давления, а также для подогрева нефти и нефтепродуктов во время их транспортировки, хранения и разгрузки. Главные преимущества индукционных нагревателей «Терманик» заключаются в их необычайно высокой надежности и низкой стоимости содержания и обслуживания.
Принцип индуктивно-кондуктивного нагрева
Индукционный электронагреватель – это устройство, предназначенное для нагрева жидкости (воды, антифриза или высокотемпературного теплоносителя) при помощи переменного магнитного поля.
Ток промышленной частоты (50 Гц) поступает на первичную обмотку – катушку индуктивности (1), закрепленную на ферромагнитном сердечнике (2). Возникающее переменное магнитное поле (3) возбуждает в теплообменнике (4) короткозамкнутые токи, которые его разогревают. Циркулирующий по контуру теплообменника теплоноситель (5) нагревается и переносит тепло в систему теплоснабжения (6).
«Терманик» обладает высокими энергетическими характеристиками: коэффициент мощности 0,98 и КПД 98%. Среди преимуществ – высокая надежность конструкции (нет сменных и выходящих из строя элементов); долговечность (срок службы – 100 000 часов); высокая электрическая и пожарная безопасность.
Применение в нефтегазодобывающей индустрии
Наиболее ярко все преимущества индуктивно-кондуктивного способа нагрева раскрываются в случае его применения в технологической сфере.
Одной из первых задач для нефтегазового комплекса, которая была успешно решена, стала задача подогрева воды блока напорных гребенок. Специалисты знают, насколько это важно для поддержания производительности скважины и поддержания пластового давления. Подаваемая в скважину вода нагревается индукционными котлами до нужной температуры 22-25°С. Эта несложная, казалось бы, технологическая процедура, тем не менее, серьезно сказывается на выручке добывающей компании в сторону увеличения.
Директор ООО НПП «Термические Технологии» Владислав БАРДОКИН
Считаю важным особо подчеркнуть, что мы являемся не просто производителем, но и разработчиком, патентообладателем и единственным в России и в мире производителем индукционных электронагревателей с цилиндрическим теплообменником.
Поскольку мы сами и производим, и конструируем свои изделия, мы можем предложить вам не только серийные установки, но и нагреватели, разработанные специально под ваши требования и задачи. И это оборудование будет максимально эффективно и максимально удобно в эксплуатации.
Технический директор ООО НПП «Термические Технологии» Александр БРАГИН
В настоящее время, также на базе индуктивно-кондуктивных нагревателей, серийно выпускаются путевые подогреватели нефти «Терманик ППН», востребованные нефтедобывающими компаниями.
Устройство «Терманик ППН»
Установка представляет собой узел нагрева, состоящий из индуктивно-кондуктивного нагревателя (либо блока из нескольких нагревателей) в полной электрической и теплотехнической обвязке, как правило, смонтированных в транспортируемом модульном здании контейнерного типа для удобства перемещения и монтажа. Блок нагревателей соединен с трубчатым теплообменником высокой эффективности, в котором тепловая энергия от жидкого теплоносителя передается нефтяной эмульсии, повышая ее текучесть до требуемых значений. Компактные размеры нагревателей и их автономность позволяют размещать узел нагрева в любом месте непосредственно возле трубопровода с нагреваемой эмульсией.
В качестве теплоносителя, в зависимости от тех. условий, может применяться вода, либо смесь воды с этиленгликолем. В случае эксплуатации оборудования в условиях Севера последняя опция включается по умолчанию. Внутри модуля поддерживается постоянная положительная температура (от +5С до +35С). Наличие вытяжных и приточных отверстий в модуле обеспечивает достаточную вентиляцию и воздухообмен с внешней средой. Модуль оборудуется закрывающейся на замок дверью, системой сигнализации. Снаружи модуля выводятся трубопроводы с ответными фланцами для подключения узла нагрева к системе. «Терманик ППН» в модульном исполнении представляет собой полностью укомплектованный узел нагрева в высокой степени заводской готовности.
Управление
Узел «Терманик ППН» обеспечен самой современной и высокотехнологичной системой управления. Система АСУ ТП строится по трёхуровневому иерархическому принципу:
Уровень 1: местные показывающие приборы, первичные средства измерения и датчики, шкаф управления (ШУ), выполненный на программируемых логических контроллерах. Первый уровень управления обеспечивает сбор параметров работы системы, формирование автоматических команд на исполнительные механизмы и передачу данных при помощи GSM/GPRS канала.
Уровень 2: трансляция информации с контроллеров о состоянии установки и прием данной информации в АРМ инженерно-технологической службы при помощи GSM-модемов. Дистанционный контроль параметров и исправной работы всех узлов.
Уровень 3: система автоматической защиты и сигнализации в случае расхождения показателей реального состояния узлов системы с предустановленными параметрами (превышение заданной температуры котлового контура или нагреваемой среды, перегрев, сухой ход насосов и т.д.).
Безопасность
Применение в нефтегазовом секторе неизбежно накладывает и повышенные требования в области пожарной и электрической безопасности. Помимо всех положенных по нормативам управляющих систем обеспечения безопасности, принцип индуктивно-кондуктивного нагрева сам по себе служит дополнительной гарантией безопасной работы: в узле нагрева отсутствует нагрев сопротивлением, как таковой. Электрический ток подводится к катушкам, которые изолированы с многократным запасом прочности. Нагрев теплообменных устройств осуществляется косвенно без передачи потенциала на элементы системы, такие как корпус нагревателей, модуль или трубопровод. Также в узле нагрева отсутствуют высокотемпературные поверхности или элементы.
Эффективность
Электричество – самый эффективный вид энергии на сегодняшний день. Существующие системы перевода электроэнергии в тепло приближаются к эффективности 100%. Не является исключением и индукционный нагреватель «Терманик», КПД которого составляет 98% при коэффициенте мощности 0,98.
Практика применения
Проще всего эффективность нагревателя проиллюстрировать на реальном примере из практики:
|
Задача |
Решение |
|
Подогрев водогазонефтяной эмульсии с целью снижения вязкости и снижения линейных давлений на кустовых площадках. Рабочая среда (водогазонефтяная эмульсия) состоит из нефти с примесями, процент обводненности – 10%. Начальная температура 11-15С. Необходимо нагревать до 700 м3 эмульсии (газовый фактор 70 м3/м3). Требуемая температура на выходе – не ниже 35С при наиболее неблагоприятных условиях. Климатическое исполнение для температуры окружающей среды от минус 60С до плюс 35С. |
Узел нагрева «Терманик ППН 250» мощностью 250 кВт в составе двух индуктивно-кондуктивных нагревателей «Терманик 125» в количестве двух единиц, размещенных в отдельном модульном здании в климатическом исполнении УХЛ1. Номинальная тепловая мощность – 0,21 Гкал/час. В состав оборудования также входит теплообменник кожухотрубный с теплоизоляцией. Теплоноситель – тосол. |
Единичные поставки подобного оборудования начались в 2020 году. Уже в 2022 году налажен массовый выпуск «Терманик ППН». Одна из ведущих нефтегазодобывающих компаний проводит модернизацию всех своих нефтегазоконденсатных месторождений с применением «Терманик ППН». Опыт эксплуатации первых лет показал, что выгода от применения нового оборудования исчисляется миллионами долларов США.
Технологическое теплоснабжение и не только
«Терманик ППН» – лишь один из многих примеров эффективного и экономически оправданного применения оборудования производства НПП «ТермоТех» в нефтегазовой сфере.