УНА предназначена для использования попутного нефтяного газа в качестве топлива для выработки тепловой энергии, необходимой для технологических нужд. В качестве нагреваемого агента могут применяться:
· подтоварная вода;
· технологическая вода;
· водонефтяные эмульсии;
· нефть.
Для объектов I категории (большинство нефтегазовых месторождений) установлены повышающие коэффициенты:
· Кпр = 100 — при отсутствии утверждённых нормативов утилизации ПНГ;
· К = 25 — при превышении нормативных объемов сжигания ПНГ.
Даже при нормативном уровне факельного сжигания (до 5% объема, добытого ПНГ) начисляется плата, а при превышении — итоговая сумма может увеличиться в 2500 раз.
Пунктами постановления предусмотрена возможность снижения размера платы за НВОС при условии реализации мероприятий по утилизации ПНГ. В случае документально подтверждённого начала инвестирования в проект утилизации попутного газа, размер платы за превышение лимитов может быть снижен в 25 раз, даже до ввода проекта в эксплуатацию.
В рамках проектирования объектов обустройства нефтяных месторождений, целесообразно предусматривать модули утилизации ПНГ на основе теплотехнологических установок. Примером является установка нагрева рабочего агента (УНА), разработанная предприятием ООО «Нефтехиммаш».
УНА предназначена для использования попутного нефтяного газа в качестве топлива для выработки тепловой энергии, необходимой для технологических нужд. В качестве нагреваемого агента могут применяться:
· подтоварная вода;
· технологическая вода;
· водонефтяные эмульсии;
· нефть.
Области применения:
· системы подготовки нефти и газа;
· системы поддержания пластового давления (ППД);
· системы теплоснабжения технологических площадок.
Преимущества для проектирования:
· модульное исполнение;
· автономность, в том числе возможность размещения на удалённых кустах без подключения к внешней инфраструктуре;
· адаптация к различному составу ПНГ;
· мобильные и стационарные варианты исполнения;
· пригодность к эксплуатации в условиях Крайнего Севера и других суровых климатических зон.
Рис.1 УНА с теплообменными аппаратами (основной + резервный)
1 – труба дымовая; 2 – дымосос; 3 – камера сгорания; 4 – газоход; 5 – теплообменный аппарат
В составе установки предусмотрено необходимое для ее работы оборудование (в границах установки, рис.1): вертикальная камера сгорания, основные и дежурные горелки, система теплообменников и воздуходувок, газоходы, контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура, система управления, дымосос, труба дымовая.
Благодаря отсутствию видимого пламени, обеспечивается безопасная работа для персонала, окружающей среды и оборудования.
Предусмотрена установка на открытой площадке.
Режим работы – автономный, не требует постоянного присутствия персонала.
Установка предназначена для круглосуточной и круглогодичной эксплуатации.
Сгорание газового потока происходит в вертикальной цилиндрической камере. Цилиндрическая форма является наиболее эффективной для установок данного типа. Конструкция обеспечивает наиболее эффективную работу горелок, низкий уровень шума, равномерность распределения тепла внутри камеры и эффективный выход дымовых газов. Камера может быть закреплена на фундаменте, либо на рамном основании (в случае мобильного исполнения). Расчет на прочность и устойчивость камеры производится в специализированном ПО.
Для защиты корпуса от теплового воздействия внутренняя поверхность камеры покрыта огнеупорными матами из алюмосиликатного волокна. Максимально допустимая температура эксплуатации материала 1400°C. Крепление матов к корпусу осуществляется с помощью шпилек и клипс, изготовленных из жаропрочного материала.
Предусмотрен контроль наличия пламени на основных горелках. Контроль осуществляется оптическим датчиком. Устанавливается в предусмотренный в корпусе патрубок.
Для воспламенения основного газового потока в составе оборудования предусмотрены дежурные горелки. Розжиг горелок электроискровой, запальные устройства расположены на горелках (по одному на каждой горелке). Для контроля работы дежурных горелок предусмотрены датчики температуры (термопары).
Для обеспечения работы установки предусмотрена подача воздуха в камеру. Воздух подается за счет естественной тяги через систему заслонок, распложенных в нижней части корпуса. Предусмотрены заслонки с электрическим приводом. Степень открытия заслонок обеспечивает заданные температурные режимыработы внутри камеры. Управление
открытием/закрытием заслонок осуществляется в ручном или автоматическом режиме в зависимости от требований.
Подача основного газа осуществляется по газовому коллектору. Для подключения к установке предусмотрен соединительный фланец. Далее газовый поток распределяется на трубопроводы, подводящие газ к определенной группе горелок. Для управления подачей газового потока предусмотрены клапаны с электроприводом / пневмоприводом.
Также в составе поставляемого оборудования предусмотрен комплект КИП для обеспечения контроля подачи газа.
Для контроля температуры внутри камеры предусмотрены термопары. Устанавливается в верхней части корпуса.
Для обслуживания оборудования установленного в верхней части камеры в конструкции предусмотрены лестницы и площадки.
Система подачи топливного газа
В составе установки предусмотрен комплект оборудования для управления подачей топливного газа на дежурные горелки. Система обеспечивает автоматическую подачу газа на горелки, редуцирование давления и контроль расхода газа.
Контрольно-измерительное оборудование линии подачи топливного газа представляет собой единую конструкцию, смонтированную на общей раме. В составе системы предусмотрен комплект кранов, ручных и электромагнитных клапанов для управления подачей топливного газа, топливный фильтр, регулятор давления, датчик давления и расхода.
Управление подачей топливного газа к дежурным горелкам осуществляется в автоматическом режиме.
Система нагрева рабочего агента
Нагрев теплоносителя осуществляется в змеевике дымовыми газами, расположенном в камере сгорания.
В качестве рабочего агента, нагреваемого на установке, предусмотрено применение подтоварной воды, технологической воды для обогрева, водонефтяной эмульсии.
КПД установки составляет 30%
Система управления
Система обеспечивает автоматическое управление установкой нагрева рабочего агента, контроль и регулирование параметров работы.
Система управления выполнена на базе программируемого логического контроллера (ПЛК). В составе ПЛК предусмотрены необходимые модули дискретных и аналоговых входов/выходов, модули подключения термопар установленные в пульте управления.
Пульт управления представляет собой шкаф, внутри которого расположено все необходимое оборудование для подключения, контроля и автоматического управления оборудованием установки. На двери шкафа расположена панель оператора обеспечивающая запуск установки и отображение основных параметров установки. Для питания датчиков в составе системы управления предусмотрен блок питания 24В, постоянного тока.
Пульт управления устанавливается вне взрывоопасной зоны в блоке аппаратном. Для подключения к системе управления верхнего уровня предусмотрен интерфейс связи Modbus.
Система предусматривает запуск установки в ручном и автоматическом режиме. Работа установки осуществляется в автоматическом режиме и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала. Необходим периодический контроль параметров работы. В случае возникновения аварийной ситуации установка осуществит останов систем в заданной последовательности.
Наименование | Значение |
Производительность по нефтяной эмульсии т/сут | 125 – 10 000 |
Объем аппарата, м.куб | 25 – 250 |
Рабочее давление на входе в комплекс, МПа | 0,05 – 0,6 |
Рабочая температура обработки нефти, °С | 5 – 45 |
Температура пропарки, °С | 120 |
Содержание нефтепродуктов в воде на выходе из аппарата, мг/л | До 50 |
Содержание мехпримесей в воде на выходе из аппарата, мг/л | До 50 |
Рабочая среда | Нефть, вода, газ |
Массовое содержание компонентов, образующих налипающие осадки в нефтегазовой смеси, % масс: - парафина - сера - смол - асфальтенов |
до 0,6 до 0,6 4,35 – 6,35 0,17 – 0,8 |
Температура плавления парафина, °C | 56 – 59 |
Температура топливного газа, °С | 5 – 20 |
Климатическое исполнение | ХЛ1 |
Сейсмичность, баллов | 5 |
Вид поставки | блочная |
Наименование | Значение |
Тип изделия | |
Тип установки | Стационарная на фундаменте |
Мобильная на рамном основании с использованием дорожных плит | |
Режим горения | Бездымный |
Подача воздуха в камеру сгорания | Без механического нагнетания |
Регулировка подачи воздуха в рабочую камеру | Механическая |
Распределение топливного газа по рабочей камере | Равномерное по всему объему |
Монтаж теплообменного аппарата | Возможность замены без полного демонтажа |
Теплонапряженность камеры сгорания, кВт/м3(с учетом температуры стенки не более 60°С) | Не более 310 |
Дополнительные принадлежности: - ручной запорный орган (задвижки) - клапана регулирования расхода топливного газа на линиях ВД и НД - автоматический запорный орган (клапана) - фильтр - манометры - конденсатосборник |
Да
Да Да Да Да Да |
Характеристика среды | |
Вид нагреваемой среды | Подтоварная вода, технологическая вода для обогрева, водонефтяная эмульсия |
Рабочее давление на входе, МПа | 0,02…0,6 |
Минимальный расход, м3/час | 30 |
Максимальный расход, м3/час | 600 |
Температура на входе, °С | +5 |
Температура на выходе, °С | +85 |
Вид топлива | ПНГ высокого и низкого давления |
Характеристика газа высокого давления | |
Минимальное давление топлива, МПа | 0,3 |
Максимальное давление топлива, МПа | 0,6 |
Температура топлива (зима/лето), °С | +20…+70 |
Минимальный расход газа, нм3/час | 680 |
Максимальный расход газа, нм3/час | 10625 |
Регулировка расхода топлива | да |
Тип регулировки расхода топлива | автоматическая |
Тип топлива на дежурной горелке | Природный газ / ПНГ |
Характеристика газа низкого давления | |
Минимальное давление топлива, МПа | 0,005 |
Максимальное давление топлива, МПа | 0,015 |
Температура топлива (зима/лето), °С | +20…+70 |
Минимальный расход газа, нм3/час | 150 |
Максимальный расход газа, нм3/час | 1875 |
Регулировка расхода топлива | да |
Тип регулировки расхода топлива | автоматическая |
Тип топлива на дежурной горелке | Природный газ / ПНГ |
Условия эксплуатации | |
Климатическое исполнение | ХЛ1 |
Срок службы, лет | 20 |
Место расположение изделия | На открытой площадке |
Характеристика объекта - категория взрывопожарной опасности по СП 12.13130.2009; - класс взрывоопасных и пожароопасных зон по 123-ФЗ / ПУЭ; - категория и группа взрывоопасности по ГОСТ 31610.20-1-2020 |
ГН
2 /В -1 г
IIA-T1
|
Основные климатические условия района строительства | |
Сейсмичность, балл (СП 14.133330.2014) |
|
Температура окружающего воздуха, °С - наиболее холодн. пятидневки обеспеч. 0,92 - наиболее холодн. суток обеспеч. 0,92 - абсолютная максимальная - абсолютная минимальная |
минус 52 минус 54 плюс 38 минус 64
|
максимальное расчетное значение веса снегового покрова, кПа | 2,4 |
нормативное значение ветрового давления | 0,3 |
Система автоматики обеспечивает измерение следующих параметров | |
Контроль загазованности | Да |
Контроль пламени | Да, Фотодатчик |
температура среды на входе | Да |
температура среды на выход | Да |
давление среды на входе | Да |
давление среды на выходе | Да |
расход среды | Да |
давление топлива на горелке | Да |
расход газа на линиях дежурного горения, ВД и НД | Да |
температура топливного газа на линиях дежурного горения, ВД и НД | Да |
температура уходящих газов | Да |
Наименование | Значение |
температура стенки камеры сгорания на разных высотных отметках | Да |
температура в камере сгорания | Да |
наличие основного пламени | Да |
наличие пламени дежурных горелок | Да |
загазованность на площадке | Да |
загазованность в БА | Да |
контроль работы системы электрообогрева трубопроводов | Да |
пожар на площадке | Да |
Световая сигнализация на шкафу управления | |
горелка работает/не работает | Да |
авария горелки | Да |
положение клапанов (открыт, закрыт) | Да |
управление клапанами | Да |
Светозвуковая сигнализация с аварийным отключением горелки | |
Максимальная температура среды на выходе | Да |
Максимальное давление среды на выходе | Да |
Минимальное давление газа перед горелкой | Да |
Макс. давление газа перед горелкой | Да |
Нет потока среды | Да |
Нет пламени | Да |
Минимальное давление среды на входе | Да |
Максимальная температура стенки камеры сгорания | Да |
Тип датчиков | |
Температура среды на входе в ТГ | Аналоговый |
Температура среды на выходе в ТГ | Аналоговый |
Давление среды на входе в ТГ | Аналоговый |
Давление среды на выходе в ТГ | Аналоговый |
Давление топлива перед блоком клапанов | Аналоговый |
Давление топлива на горелке | Аналоговый |
Датчик потока среды | Аналоговый |
Датчик пламени | Оптический |
Тип исполнительных механизмов | |
Отсечной клапан основной горелки | Электрический с сигнализацией положения |
Отсечной клапан свечи безопасности | Электромагнитный с сигнализацией положения |
Отсечной клапан запальной горелки | Электрический с сигнализацией положения |
Отсечной клапан поступления нагреваемой среды | Электрический с сигнализацией положения |
Управление исполнительными механизмами | |
Отсечной клапан основной горелки | Дискр. управл. |
Отсечной клапан свечи безопасности | Дискр. управл. |
Отсечной клапан запальной горелки | Дискр. управл. |
Отсечной клапан поступления нагреваемой среды | Дискр. управл. |
Шкаф управления | |
Контроллер | Предусмотрено |
Панель оператора | Предусмотрено |
Управление режимом работы ручн./авт. | Отдельный переключатель |
Управление клапаном ручн./авт. | Отдельный переключатель |
Управление исполнительными механизмами | Панель оператора по месту, АРМ АСУ ТП операторной |
«Сухой» контакт для аварийного останова ТГ | Да |
Месторасположение шкафа | В помещении блоке аппаратном (БА) |
Исполнение шкафа | IP- 54 |
Обслуживание шкафа | Одностороннее |
Расположение шкафа | Настенное |
Тип взрывозащиты подключаемых датчиков | Искробезопасная цепь 0Exia (барьеры взрывонепроницаемая оболочка 1Exd) |
Вывод информации | Вывод информации о технологических параметрах, состояния инженерной сети от локальной системы управления на верхний уровень в АСУ ТП по сети Ethernet протокол Modbus TCP/IP |
Интеграция системы ПС | Modbus RTU, RS-485 |
СИКГ | |
Наименование оборудования | Система измерения качества и количества газа |
Условное обозначение оборудования | СИКГ ПНГ высокого давления низкого давления |
Количество линий | 2 (СИКГ линии ВД и СИКГ линии НД) |
Категория СИКГ по производительности | III (малая производительность) |
Класс СИКГ | Б |
Количество ИЛ | 1 |
Количество резервных ИЛ | Нет |
Шкаф автоматики СИКГ (шкаф с вычислителями) | Да |
Автоматическое определение расхода и количества газа на установку, приведенного к стандартным условиям, формирование и хранение отчетов результатов измерений за отдельные периоды (час, сутки, месяц, год) | Да |
Визуальное отображение информации о значениях измеряемых параметров и состоянии СИ и технологического оборудования на оперативной панели оператора или компьютере | Да |
Передача на верхний уровень и, при необходимости, потребителю газа отчетов о расходе и количестве газа, а также качественных показателей газа | Да |
Наименование | Значение |
Контроль метрологических характеристик ПР | Нет |
Обеспечение 100 % резервирования ИК | Нет |
Резервная ИЛ | Нет |
Пломбирование запорной арматуры, открытие которой приводит к изменению результатов измерений | Да |
БПГ | |
Давление топлива перед БПГ, МПа | 0,35…0,6 |
Температура топлива (зима/лето), °С | +5…+70 |
Регулировка расхода топлива | Да |
Тип регулировки расхода топлива | Автоматическая |
Тип топлива | Природный газ / ПНГ |
Обогрев | электрообогреватель |
Тип взрывозащиты приводов арматуры и датчиков КИП | Взрывозащищенное исполнение |
Исполнение арматуры и датчиков КИП | не менее IP55 |
Климатическое исполнение | ХЛ1 |
Система электрообогрева трубопроводной обвязки | |
Панель управления | Предусмотрено |
Греющие кабели | Предусмотрено |
Кабельная продукция | Предусмотрено |
Распределительная сеть | Предусмотрено |
Клеммные коробки | Предусмотрено |
Теплообменный аппарат | |
Материалы корпуса | оцинкованной стали толщиной 2,753 мм |
Материалы труб | углеродистая сталь |
Диаметр труб, мм | 15,88 |
Толщина стенки труб, мм | 1,245 |
Шаг оребрения, мм | 2,5 |
Толщина ребра, мм | 0,254 |
Материал коллектора | углеродистая сталь |
Диаметр коллектора, мм | 114,3 |
Давление опрессовки змеевика, кПа | 1723 |
Антикоррозийная защита | да |
Производительность установки, м3/ч | Высота, м | Диаметр камеры сгорания, м |
1000 | 9,5 | 2,9 |
3000 | 13,3 | 4,1 |
5000 | 15,5 | 4,8 |
10000 | 19,3 | 6 |
30000 | 27,6 | 8,5 |
50000 | 33,1 | 10,2 |
Конкретные габариты уточняются на стадии КД и зависят от состава оборудования.
Основание и монтаж
· Установка монтируется на плитный или свайный фундамент (в зависимости от проекта);
· Уровень монтажной поверхности — горизонтальный, допускается уклон до 0,5%;
· Крепление — через закладные элементы/опорные лапы/раму;
· Крепление к плите в мобильном варианте не предусмотрено — статичность обеспечивается системой пригрузов и распорок;
· Установка оборудуется системой молниезащиты и заземления (TN-S, 5-проводная система).
Зоны обслуживания и нормативные отступы
· Минимальный свободный доступ по периметру установки: не менее 1,2 м;
· Площадки и лестницы предусмотрены для доступа к точкам КИП, горелочным блокам и зонам контроля;
· Площадки проектируются по требованиям ФНИП, включая ограждение, маршевые лестницы и антикоррозийную защиту.
· Противопожарные разрывы: до зданий и сооружений — от 6 м и более, до других источников открытого огня — не менее 5 м.
УНА оптимальна для проектов на удаленных или ограниченных по энергоресурсам объектах:
· Удаленные месторождения и промыслы, где доступ к дополнительным энергоресурсам ограничен, а утилизация попутного газа может стать значительным источником энергии.
· Объекты с высокой потребностью в подготовке воды для закачки в пласт или поддержания пластового давления. УНА позволяет использовать попутный газ для нагрева воды, повышая эффективность водоподготовки.
· Нефтегазовые объекты с жесткими экологическими требованиями. УНА помогает снизить выбросы за счет утилизации газа, что особенно важно на площадках с требованиями по экологическим стандартам.
· Месторождения с холодным климатом УНА помогает поддерживать технологические жидкости на нужной температуре, обеспечивая бесперебойную работу оборудования в условиях низких температур.
Варианты комбинирования:
Модель | Назначение | Комментарий |
1× УНА «Базовая» | Работа на 1 точке, до 50000 м3/ч | Один контур, средний расход ПНГ |
2× УНА (параллельно) | Под разные жидкости / потоки | Например, нефть и подтоварная вода |
1+1 (рабочая + резерв) | Повышенная надежность | Вторая УНА включается при аварии/ППР |
3× УНА (по фазам) | По фазам/по кустам | Каждая обслуживает свою точку |
1× с сжиганием ПНГ 1 × с фокусом на нагрев | Гибрид | Первый блок — газофакельный, второй — теплонагревательный |
- Собственное производство полного циклаОт металла до испытаний готового оборудования.
- Инженерная экспертизаКонструкторское сопровождение и адаптация решений под задачи заказчика.
- Крупногабаритное оборудованиеВозможность изготовления тяжёлых и нестандартных изделий.
- Контроль качестваНеразрушающий контроль, испытания, система менеджмента качества.
- Гибкость производстваИзготовление как единичных изделий, так и серийных партий.