Обеспечение безопасности производственного процесса эксплуатации трубопроводного транспорта в условиях Крайнего Севера

Обеспечение безопасности является одним из главных условий непрерывной работы трубопроводного транспорта углеводородных ресурсов. Организация, эксплуатирующая опасный производственный объект, обязана организовывать и осуществлять производственный контроль за соблюдением требований промышленной безопасности. [1]

Целью данной работы является разработка, планирование и управление производственными процессами, их результатами, а также повышения качества при эксплуатации за счет применения цифровой модели объектов трубопроводного транспорта.

Создание цифровой модели конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК» было реализовано в программном комплексе OLGA v.7.2.2 компании Schlumberger с использованием программы по моделированию свойств флюидов PVTsim v.20.2.

На текущий момент, данный программный продукт является единственно возможным инструментом и не имеет аналогов для решения целого ряда задач:

-        пуск/остановка, изменение режима работы трубопроводов;

-        решения задач дисбалансов при эксплуатации магистральных нефтепродуктопроводов с множеством поставщиков сырья, что приводит к колебаниям пропорций флюидов и неравномерности распределения плотности вдоль трубопровода;

-        анализа и решения проблем пробкообразования при транспорте газоконденсатного потока на базе изучения динамики движения многофазных систем, в том числе моделирование процесса очистки трубопроводов поршнями;

-        решения задач термодинамического взаимодействия трубопровода и грунтов (окружающей среды).

В связи с подключением сторонних месторождений к конденсатопроводу «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК» на полуострове ЯМАЛ автором было принято решение рассмотреть возможность увеличения прокачки дополнительных объемов деэтанизированного конденсата по вышеуказанному объекту трубопроводного транспорта.

В качестве решения данного вопроса была построена цифровая гидравлическая модель конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК». За основу создания гидравлической модели принята расчетная схема конденсатопровода.

Первоначальным этапом настройки и актуализации цифровой гидравлической модели конденсатопровода являлось моделирование свойств перекачиваемого флюида, от правильности — создания которого зависела вся дальнейшая работа модели.

При настройке свойств перекачиваемого флюида были использованы результаты лабораторных исследований физических свойств и компонентно-фракционного состава деэтанизированного конденсата Юрхаровского НГКМ, проведенных лабораторией химического анализа ООО «НОВАТЭК-ЮРХАРОВНЕФТЕГАЗ».

Результаты исследования состава деэтанизированного конденсата Самбургского месторождения, проведенные в лаборатории ОАО «Арктическая газовая компания», а также компонентный состав на июль 2014 года приняты для настройки свойств флюида в программном продукте PVTsim. Информация о свойствах конденсата ачимовских залежей Уренгойского месторождения была получена из отчета «Определение эффективного ингибитора АСПО (Асфальтосмолопарафиновые отложения) и его оптимальной концентрации», выполненного ООО «ТюменНИИгипрогаз».

После создания и настройки флюидальных моделей деэтанизированного конденсата, подаваемых в конденсатопровод с Юрхаровского, Самбургского и Уренгойского месторождений удалось настроить и актуализировать гидравлическую модель конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК», а также рассмотреть следующие вопросы:

-        Определение возможности увеличения пропускной способности конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК» посредством строительства лупингов и в условиях планируемого увеличения объемов подачи деэтанизированного конденсата (ДЭК) на период до 2017 г;

-        Анализ рисков, связанных со сроками ввода в эксплуатацию лупингов конденсатопровода в условиях многовариантности соотношений объемов подачи сырья с различных месторождений;

-        Анализ режимов работы конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК».

По данным инженерных изысканий в районе расположения конденсатопровода температура грунтов на глубине 1,5–2 м составляет в летнее время года минус 0,1 °С, в зимнее время года — 5,1 °С.

Деэтанизированный конденсат с Юрхаровского месторождения будет поступать в проектируемый конденсатопровод с температурой плюс 4 °С. Согласно теплотехническим расчетам, в результате теплообмена с грунтом, температура продукта будет понижаться в холодный период (октябрь-июнь) до минус 3,5 °С, в летний период (июль-сентябрь) — до плюс 2,3 °С. Среднегодовая температура конденсата на всех участках трубопровода отрицательная, близкая к нулю.

Согласно проектной документации, для строительства конденсатопровода использованы стальные бесшовные трубы из стали 13ХФА, защищенные от коррозии трехслойным защитным покрытием толщиной не менее 2,5 мм.

Глубина подземной укладки составляет порядка 2 м. Теплоизоляция на подземной части трубопровода отсутствует. Надземные участки трубопровода, соединительные детали и арматура теплоизолируются минеральными ватными матами толщиной до 60 мм.

Актуализация цифровой модели проводилась согласно данным о параметрах работы конденсатопровода. В модели температура грунта на глубине 2 м была задана порядка 0 °С. В силу того, что флюид в конденсатопроводе во всем диапазоне рабочих условий является однофазным, а режим течения сырья является установившимся, таким образом отсутствует необходимость в проведении длительного динамического расчета.

В ПО OLGA был выполнен расчет стационарного режима работы конденсатопровода в режиме STEADY STATE.

В связи с тем, что конденсат в трубопровод подается подготовленным, а значит и очищенным от механическим примесей, шероховатость конденсатопровода за время его эксплуатации не должна была значительно отличаться от шероховатости новых труб. Поэтому автором для расчетов шероховатость трубы на всем ее протяжении была принята равной 0,05 мм. При этом для моделирования был выбран стационарный режим работы конденсатопровода.

При данном режиме на выходе насосной станции Юрхаровского месторождения был установлен определенный средний расход при среднем давлении на выходе. В то же время на входе Пуровского ЗПК установился средний расход.

Без применения каких-либо дополнительных настроек модель имеет достаточно хорошую сходимость с фактом (менее 2 кгс/см2 (4 %) по перепаду давления на конденсатопроводе). Наибольшую разницу по давлению модель/факт, достигающую 1,5 кгс/см2 (9 %), можно объяснить наличием неопределенности, некоторой нестабильностью так называемого стационарного режима работы конденсатопровода (в силу того, что скорость потока в конденсатопроводе длиной порядка 390 км составляет не более 2 м/с, изменение режима работы в начале конденсатопровода имеет отклик на его выходе лишь через достаточно продолжительное время (несколько десятков часов);

В целом, можно говорить о достаточно хорошей сходимости цифровой модели конденсатопровода с фактическими данными.

Благодаря созданной цифровой гидравлической модели конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК» удалось решить следующие задачи:

1.                  Определение возможности увеличения пропускной способности конденсатопровода «Юрхаровское месторождение — Пуровский ЗПК» посредством строительства лупингов в условиях планируемого увеличения объемов подачи деэтанизированного конденсата (ДЭК) на период до 2017 г.

2.         Анализ рисков, связанных со сроками ввода в эксплуатацию лупингов конденсатопровода в условиях многовариантности соотношений объемов подачи сырья с различных месторождений.

Применение данного проекта является экономически целесообразным.

Литература:

1.         Федеральный закон № 116 «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».

2.         OLGA Dynamic Multiphase Flow Simulator [Электронный ресурс]. –Режим доступа: http://www.software.slb.com

3.         А. Н. Маркин, Р. Э. Низамов, С. В. Суховерхов. Нефтепромысловая химия. Практическое руководство. Владивосток, Дальнаука, 2011г. 294 с.

4.         Г. И. Фукс. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. Москва, 2003 г. 331 с.