Проекты
Инновационная технология «ПетроКазахстан» – на благо компании и экологии
Проект «Переработка жидких нефтесодержащих отходов на основе сепарации в поле центробежных сил с получением товарной нефти, очищенной воды и отвала твердой фазы», реализованный АО «ПетроКазахстан Кумколь Ресорсиз», стал обладателем премии «Tech Garden Awards-2022» и победителем в номинации «Лучший экологический проект».
Признание наград состоялось в ходе прошедшего в Алматы V Международного цифрового форума «Digital Almaty: цифровое партнерство в новой реальности». Юбилейная конференция собрала лучших экспертов в области инноваций и IT-технологий из 30 стран. В рамках форума впервые состоялся конкурс проектов цифровизации промышленности, в котором приняли участие промышленные и индустриальные предприятия, внедряющие digital-решения в производственные процессы.
Проект компании «ПетроКазахстан» продемонстрировал рекордные показатели извлечения товарной нефти первой категории качества из нефтяных отходов – более 98% от потенциала.
В церемонии награждения победителей принял участие министр цифрового развития, инноваций и аэрокосмической промышленности Республики Казахстан Багдат Мусин.
«Мы впервые награждаем промышленные предприятия за то, что они внедряют элементы цифровизации в свои производственные процессы. Традиционные для Казахстана нефтяная, горнодобывающая промышленность тоже должны внедрять элементы цифровизации, и мы должны поощрять это. Я искренне считаю, что в данных отраслях тоже нужны инновации и новые технологические решения», – отметил министр.
В производственном процессе нефтегазовые компании неизбежно сталкиваются со сложным нефтесодержащим сырьем (устойчивые эмульсии, многообразные нефтесодержащие отходы), сепарация которых традиционным гравитационным способом затруднена или вовсе невозможна.
В АО «ПетроКазахстан Кумколь Ресорсиз» (ПККР) скопилось значительное количество (более 10 тыс. кубометров) некондиционной нефти и нефтешламов, накопленных в резервуарах в период 2000-2022 годов. Это крайне устойчивые эмульсии с высоким содержанием механических примесей, неорганика, остатки промысловой химии, тугоплавких парафинов и прочие вещества, не поддающиеся традиционным способам подготовки.
Проблему необходимо было решать, так как согласно действующим экологическим и санитарно-эпидемиологическим нормам, не допускается накопление отходов и некондиционного сырья сроком более 6 месяцев.
Разработанная специалистами ПККР технология основана на принципе физического разделения устойчивых нефтяных эмульсий на компоненты в поле центробежных сил и реализована с использованием центробежного оборудования компании CTSolutions. Продуктами переработки являются очищенная нефть 1-й категории качества, очищенная от механических примесей вода и влажный осадок твердой фазы, выделенные из перерабатываемого сырья.
Над проектом работала команда из четырех сотрудников ПККР, а также работники компании CTSolutions. Руководство осуществлял главный механик ПККР Т.Садакбаев, координатором проекта являлся ведущий инженер-механик А.Еркебаев. Технической реализацией занимались руководитель группы ЦППН (цех по подготовке и перекачке нефти) А.Байбосынов и руководитель группы ЦППН К.Досмухамбетов совместно с командой ТОО CTSolutions - резидентом платформы Smart Industry Management Platform (SIMP).
Выбор партнера неслучаен – в результате мониторинга многих отечественных и иностранных поставщиков услуг по цифровой трансформации и внедрению технологий Индустрии 4.0 на промышленных предприятиях, именно эта компания была признана специалистами нефтедобывающей компании как лучшая.
C момента постановки задачи практическая реализация проекта заняла 3,5 года, начавшись в декабре 2019 года. «В ходе опытных работ по переподготовке некондиционной нефти мы сталкивались со множеством технологических вызовов: от нестабильности сырья, его склонности к расслоению, аномально высокого содержания твердой фазы (30 процентов и более) до аномально высокой гидрофобности твердых частиц, – говорит руководитель проекта, главный механик Турарбек Садакбаев. – Две трети твердых веществ не тонут в воде и склонны к формированию плотной пробки между нефтью и водой, а также твердых тел в центробежном оборудовании. Эти сложности привели к отработке большого количества вариантов решения данных проблем».
Исследования в ходе работы показали, что твердая фаза сырья представляет собой высокомолекулярные углеводороды (с температурой плавления от 60 градусов, преимущественно тугоплавкие парафины), и она практически нерастворима во всех применяемых растворителях углеводородов. В итоге было найдено уникальное решение. Для обеспечения непрерывной и эффективной работы установки в «голове» процесса была добавлена стадия взаимодействия с раствором реагента и первичная сепарация на три фазы: твердую, воду и нефть (нефтяную суспензию). Такое решение потребовало дополнительного технологического блока на базе трехфазного декантера.
Затем сырье подается на трехфазный декантер и сепарируется на три фазы: суспензия (нефть с некоторым содержанием «легкой» твердой фазы), грязная вода и отвал твердого вещества (кек), который выводится из процесса.
Грязная вода направляется в блок WSE, где очищается на саморазгружающемся сепараторе WSE и выводится из процесса. Нефть направляется в блок ODA и перерабатывается по базовой технологии с использованием воды, обработанной реагентом. Твердая фаза осаждается на декантере и выводится из процесса. Это позволяет эффективно перерабатывать некондиционную нефть с ЦППН «Кумколь» с производительностью до 8-10 кубометров в час.
Стоит добавить, что для совершенствования технологии были произведены инженерные работы, в ходе которых неоднократно пересматривались технологическая схема, состав и конструкция оборудования. Всего командой проекта было проведено пять волн реконструкции! Итоговое технологическое решение является усовершенствованной версией идеи сепарации в поле центробежных сил, как наиболее эффективного из физических методов разделения сырья по плотности, и позволяет переработать практически весь спектр нефтяных отходов с глубоким выделением сырья в товарную форму.
Достигнутые показатели демонстрируют эффективность разработанного метода и технологической схемы. Так, впервые в отрасли достигнуто максимальное извлечение нефти в товарную – более 98% от потенциала, по сравнению с имеющимися лучшими практиками, показатель которых составляет лишь 50-60%.
За период реализации проекта обработано 4,2 тыс. тонн сырья. В итоге после переработки получено 2,1 тыс. кубометров очищенной нефти, 1,4 тыс. кубометров технической воды и 1,5 тыс. кубометров нефтешлама. При этом выход товарной нефти превысил 46,8% от общего объема (т.е. 2,1 тыс. кубометров) и более 98% от потенциала.
Еще важнее экологические результаты проекта: кардинальное сокращение эмиссии в окружающую среду, что влечет устранение риска экологических штрафов, а также исполнение обязательств на НИОКР на сумму свыше 132 млн тенге и налоговый зачет по КПН. И, наконец, достигнут сопутствующий эффект в виде очистки вертикального резервуара РВС6, из которого бралось сырье для очистки.
Разработанная промышленная технология универсальна и пригодна для всех видов нефтяных отходов, как формирующихся, так и исторических накоплений. Также может быть использована в подготовке тяжелой нефти. А следовательно, ее можно с успехом применять и на других месторождениях в Казахстане. Сейчас команда разработчиков занята дальнейшим совершенствованием и подготовкой к промышленному использованию технологии.
«Важным аспектом победы в конкурсе стало привлечение внимания к деятельности компании «ПетроКазахстан» в сфере разработки новых технологий, – подчеркивает руководитель проекта Турарбек Садакбаев. – Соответственно, это повышение статуса и значимости нашей компании в глазах общественности. Мы гордимся, что смогли разработать и реализовать полезный для компании проект, технологические достижения которого были оценены на республиканском уровне. Всё это, разумеется, станет для нас дополнительным стимулом для дальнейшей работы над проектом и подтверждением правильности выбранного пути».