Нефтегазовые новости

Нефтегазовые новости / Технологии / Проектирование электрообогрева трубопроводов

Проектирование электрообогрева трубопроводов

Новость от 26.05.2016, добавлена в 22:12 в категории: Технологии 2255 просмотров 0 комментариев

Специалисты Тюменского нефтяного научного центра провели сравнение двух распространенных способов расчета мощности электрообогрева промысловых трубопроводов и пришли к выводу, что при сопоставимых рисках капитальные затраты на реализацию разных подходов могут существенно отличаться. Однако окончательное решение о выборе способа расчета мощностей для обогрева должно учитывать в каждом случае конкретные задачи, цели и условия.

Современные тенденции развития нефтедобычи заключаются в увеличении доли «сложных» месторождений, к которым относятся как месторождения с высоковязкой, высокозастывающей нефтью с большим содержанием парафинов, так и месторождения, находящиеся в сложных климатических и геологических условиях – например, полуострова Ямал и севера Красноярского края, в зонах сплошного распространения многолетнемерзлых пород (ММП). Действующие в настоящее время требования и стандарты строительства в таких районах требуют мероприятий по сохранению ММП, т.е. по строительству трубопроводов в надземном исполнении на опорах, позволяющих свести влияние трубопроводных объектов на ММП к минимуму. Однако это требование приводит к возникновению ряда осложнений, одним из которых является необходимость обеспечения требуемых температур транспортировки нефти. Для решения этой задачи применяется большое количество способов и материалов теплоизоляции, и, в случае недостаточности этих мер, обогрев продукта.

В условиях отсутствия четких рекомендаций и нормативной документации это может приводить к завышению проектируемых мощностей системы и увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

Методы проектирования и электромонтажа

Для предотвращения необоснованного завышения проектируемых мощностей, а значит, и их стоимости, поставщиками систем электрообогрева специалисты компании S.G. Energo изучили способы расчета электрообогрева нефтепроводов и разработали рекомендации по его электромонтажу, позволяющим обеспечить надежную безаварийную эксплуатацию.

Наиболее распространенным способом расчета требуемой мощности электрообогрева является обеспечение температуры продукта выше температуры застывания (или другой температуры, определяемой технической необходимостью) при отсутствии течения продукта (то есть во время вынужденной остановки трубопровода).

Такой подход обеспечивает высокую надежность трубопровода и гарантирует предотвращение замораживания продукта. Но, как правило, следствием применения этого способа является создание большого резерва мощности электрообогрева, применения которому в обычных условиях не находится. Полная мощность системы не используется, и может быть задействована лишь в исключительных случаях (например, при аварийных остановках).

В отличие от расчета для стационарного трубопровода, в данном случае требуемые мощности электрообогрева значительно ниже. Таким образом, можно получить весомую экономию как на капиталозатратах на электрообогрев, так и на эксплуатационных затратах на обслуживание системы, имеющей меньший резерв.

Основным недостатком данного подхода является невозможность предотвращения замерзания продукта при длительной остановке трубопровода без применения дополнительных технологических операций.

Но этот недостаток частично нивелируется тем, что проектные мощности электрообогрева закладываются на наихудшие условия (минимальные температуры окружающей среды), и даже в случае остановки именно при таких условиях имеющиеся мощности электрообогрева обеспечат какое-то время (время безопасной остановки), за которое должны быть проведены ремонтные работы.

Кроме того, при проектировании трубопровода можно предусмотреть дополнительные технологические мероприятия, позволяющие снизить риски при остановке трубопровода. К таким мероприятиям относятся:

обогрев нефтепровода от передвижных установок (ППУ);
закачка реагента, снижающая температуру застывания продукта;
опорожнение участка нефтепровода в передвижные средства и др.

Вероятность возникновения и управляемость рисков, связанных с непредотвращением остывания продукта до критических температур. Видно, что вероятность возникновения такого риска является низкой, и управляемость данным риском довольно высока для обоих способов расчета.

Сравнение на практике

Для сравнения был проведен расчет мощности электрообогрева по первому и второму способам для одинаковой системы промысловых трубопроводов надземного исполнения. Для расчетов использовались наиболее жесткие условия температуры окружающей среды, продолжительность которых бывает невелика, поэтому вероятность аварийной остановки трубопровода именно в данный период крайне мала, что и позволяет отнести величины риска к низкой категории.

Следует отметить, что каждая из систем обладает как достоинствами, так и недостатками, что требует от проектировщика умения выбрать оптимальное решение для конкретной задачи.

Трубопроводная сеть сбора продукции протяженностью 43 км с температурой застывания продукта +15°С. Расчетная температура окружающей среды -46°С. Трубопроводы теплоизолированы минеральной ватой толщиной 100 мм. Видно, что мощность электрообогрева, рассчитанная по первому способу, при нормальном рабочем процессе избыточна почти на 40%, что, несомненно, скажется и на эксплуатационных затратах.

Приведено сравнение необходимых капитальных затрат на систему электрообогрева, рассчитанную двумя рассматриваемыми способами. Как следует из диаграммы, система электрообогрева, спроектированная по первому способу, дороже на 56,1 млн рублей, или на 18,5%.

Таким образом, разные подходы к расчетам требуемой мощности позволяют получить значительно отличающиеся по капиталовложениям системы обогрева при сравнительно близких значениях оценки риска. Следует отметить, что каждая из систем обладает как достоинствами, так и недостатками, что требует от проектировщика умения выбрать оптимальное решение для конкретной задачи.