«Оптимизация режимов работы частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов при перекачке вязкой нефти»
Еркеев Р.Ф., Шарипова С.Ф., Шабанов В.А.
Филиал «Нефтегазодобывающее управление»
Аппарат управления
Снижение удельного электропотребления при транспорте нефти и нефтепродуктов является одним из приоритетных направлений в рамках Государственной программы РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики».
Поскольку значительная доля нефтей обладает повышенной вязкостью, для их транспортировки применяют специальные методы. Наиболее распространенным методом является предварительный подогрев. Трубопроводный транспорт нефти с предварительным подогревом характеризуется сложным взаимодействием системы «горячий» нефтепровод – насосная станция».
Использование магистрального насосного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом дает возможность оперативного изменения производительности нефтепровода для обеспечения выполнения посуточного графика движения нефти, как с изменением, так и без изменения схемы работы магистрального насосного агрегата. Оптимальная комбинация магистрального насосного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом с точки зрения энергопотребления для обеспечения заданного по режиму напора и производительности нефтеперекачивающей станции определяется путем сравнения потребляемой станцией мощности для различных комбинаций магистрального насосного агрегата с частотно-регулируемым электроприводом с учетом коэффициента полезного действия насоса, коэффициента полезного действия преобразователя частоты, коэффициента полезного действия электродвигателя и т.д.
Оптимизация режимов работы частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов при перекачке вязких нефтей с предварительным подогревом ведется с учетом характеристик центробежных насосов. Выбор целевых функций и критериев оптимизации является одной из важнейших проблем оптимизации системы «горячий» нефтепровод – насосная станция», учитывающая параметры перекачки вязких нефтей с предварительным подогревом с учетом характеристик центробежных насосов и термодинамических свойств системы.
Необходимо использовать не только энергетические критерии, но и критерии, связанные с повышением надежности и увеличением остаточного ресурса трубопровода. Поэтому актуальной задачей является поиск новых целевых функций и разработка новых методик оптимизации частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов при перекачке вязких нефтей.
«ВЫБОР ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА БЕЗ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩИХ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЛЯ НАГРЕВА АЧИМОВСКОГО КОНДЕНСАТА С ЦЕЛЬЮ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ДОСТИЖЕНИЯ ПЛАНОВОЙ ЗАГРУЗКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МОЩНОСТЕЙ
ЗАВОДА ПО ПОДГОТОВКЕ КОНДЕНСАТА К ТРАНСПОРТУ
ООО «ГАЗПРОМ ПЕРЕРАБОТКА»
Кушхова Б.Р.
НОУ СПО «Новоуренгойский техникум газовой промышленности»
ОАО «Газпром»
Действующую и потенциальную сырьевую базу Завода по подготовке конденсата к транспорту ООО «Газпром переработка» (ЗПКТ) обеспечивают газоконденсатные и газонефтеконденсатные месторождения Надым-Пур-Тазовского района Ямало-Ненецкого автономного округа Тюменской области, расположенные в районе севернее Уренгоя. Особое место среди них занимают ачимовские газоконденсатные залежи.
Залежи этих отложений характеризуются аномально-высокими пластовыми давлениями и низкими фильтрационно-емкостными свойствами, мелкозернистыми песчаниками порового и поровотрещиноватого типа. Глубина залегания залежей 3400-4000м, начальные пластовые давления в пределах от 51 до 63 МРа, содержат большое количество парафинов.
За шесть лет работы с ачимовским конденсатом, выпадение парафинов незначительное, так как объемы поступающего ачимовского конденсата участвующего в технологическом процессе не велики и есть возможность смешения данного конденсата с валанжинским (более легким) конденсатом.
В связи с утяжелением сырья, а также при планируемой загрузке мощностей завода конденсатом ачимовских залежей до 3,2 млн. тонн/год проблема выпадения парафинов на элементах оборудования головной насосной станции (ГНС) ЗПКТ в ближайшее время может стать актуальной.
А значит, исследование энергосберегающих устройств без теплопередающих поверхностей нагрева ачимовского конденсата является одной из важнейших задач для ЗПКТ.
Для решения обозначенной проблемы могут быть использованы следующие технологии борьбы с парафинистыми отложениями:
Обогрев теплоносителем со строительством нового ЦТП.
Электрообогрев трубопроводов и емкостного оборудования.
Строительство установки с устройствами ввода присадок и с парком хранения присадок.
Подогрев ДК в термогенераторах с циркуляцией ДК в резервных картах резервуарного парка головной насосной станции.
Последняя технология обработки ачимовского конденсата является наиболее приемлемой с точки зрения минимальных первоначальных капитальных вложений и поэтому в работе рассматривается именно этот способ нагрева конденсата.
Термогенераторный агрегат работает следующим образом (см. рисунок 1): с помощью блока управления 12 задается верхнее и нижнее значения температуры нагрева жидкости. При открытых вентилях на трубопроводах 15 включают насос 1. Жидкость движется по контуру, тем самым она нагревается. Часть нагретой жидкости подается потребителю. Охлажденная жидкость поступает от потребителя по трубопроводу 7.
С выходом на режим работы, при котором достигается заданное максимальное значение температуры нагрева жидкости, насос автоматически отключается. После остывания жидкости до заданного минимального значения температуры насос вновь включается в работу.
1 – насос, 2 – электродвигатель, 3 – теплогенератор, 4 – 8 – трубопроводы, 9 – термометр, 10 – термопара, 11 – связь, 12 – блок управления, 13 – счетчик электроэнергии, 14 – счетчик количества нагретой жидкости, 15 – вентили.
Рисунок 1. Структурная схема работы термогенераторного агрегата.
Вихревые термогенераторы (ВТГ) выпускаются частными предприятиями в широком ассортименте и находят применение в быту и промышленности. Теплогенераторы производят в Украине, Беларуси, Словакии, но основная их масса изготавливается в Российской Федерации.
С середины 90-х гг. прошлого века в эксплуатации находятся сотни ВТГ и запатентованы десятки схем организации его рабочего процесса. География эксплуатации представлена не только странами СНГ, но и государствами Европы и Азии. Это объясняется, вероятно, не только рекламируемым эффектом мультипликации энергии, но и другими потребительскими свойствами, которые в какой-то степени удовлетворяют рынок.
Для выбора ВТГ были изучены как печатные источники, так и Internet-издания.
Основываясь на требованиях к техническим характеристикам ВТГ и руководствуясь технологическим регламентом предприятия для ГНС был выбран термогенератор ВТГ 55 производства завода из г. Ижевск.
Теплогенератор ВТГ-55 был выбран в количестве четырех штук для обеспечения необходимой загрузки ГНС деэтанизированным конденсатом 9600 м3 в соответствии с регламентом. При загрузке мощностей завода ачимовским конденсатом до 3,2 млн.т/год применение ВТГ-55 позволит исключить парафиноотложение в емкостном оборудовании ГНС, связи с чем возрастет объем товарной продукции и прибыль от ее реализации.
Включение четырех вихревых теплогенераторов ВТГ-55 г. Ижевск в схему ГНС позволит обеспечить загрузку мощностей завода ачимовским конденсатом до 3,2 млн.т/год и, соответственно, увеличить объём товарной продукции и прибыль от её реализации. Накопленный чистый доход денежных средств за год после включения теплогенераторов в схему ГНС составит от 30 млрд. руб. для уровней рентабельности производства до 87%.