Оборудование для нефтегазовой промышленности: Классификация и применение
Нефтегазовая отрасль играет ключевую роль в мировой экономике, обеспечивая энергией и сырьем различные сектора промышленности. Эффективная и безопасная работа нефтегазовых комплексов невозможна без применения специализированного оборудования. Отечественные компании в этой сфере успешно конкурируют с зарубежными производителями, предлагая современные решения для различных этапов производства.
Ни одно нефтегазовое оборудование не будет эффективным без использования буровых сооружений. Бурильные механизмы - это базовое современное оборудование для нефтегазовой промышленности, а все остальные приспособления являются дополнительными установками.
Добыча углеводородного сырья - сложный в техническом отношении процесс. Топливная промышленность в настоящее время является двигателем мировой экономики. Эта отрасль одна из крупнейших в мире и использует сложное специализированное оснащение по всей цепочке поставок. Операторы сектора и производители оригинального оснащения (от получения из-под земли до транспортировки, для нефтепереработки и т. д.) должны проектировать его с учетом работы в чрезвычайно трудных условиях эксплуатации.
Нефтегазовая отрасль невозможна без применения установок для перевозки нефти и газа. Такая транспортировка осуществляется с помощью трубопроводного транспорта - нефтепроводов, которые бывают промысловые и магистральные. В современное нефтегазовой отрасли применяются инновационные технологии и сложное многофункциональное оборудование.
Нефть и газ являются стратегическими энергоресурсами Российской Федерации. Россия входит в число трёх крупнейших мировых производителей углеводородов. В 2024 году объём добычи нефти превысил 550 млн тонн, объём добычи природного газа - более 600 млрд кубометров. Надёжность и стабильность функционирования отрасли напрямую зависят от технического уровня применяемого оборудования. Локализованное производство способствует снижению зависимости от импортных решений. Продукция российских предприятий разрабатывается и изготавливается в соответствии с международными и национальными стандартами. Сертификация подтверждает соответствие требованиям промышленной и экологической безопасности.
Оборудование для нефтегазовой промышленности выпускается для нефтегазовых компаний, оно применяется для добычи нефти и газа из недр, перевозки полезного вещества и переработки его в конечные продукты, используемые в самых разных секторах экономики, транспорта, в быту. Хотя самым очевидным рынком сбыта продуктов, ориентированным на потребителя, является горючее и моторное масло для автомобильного и иного транспорта, продукты, созданные в этой сфере, являются жизненно важными ресурсами для множества других отраслей промышленности: химического производства, пластмасс, фармацевтики, но не только.
Основные критерии классификации нефтегазового оборудования
Классификация нефтегазового оборудования основана на следующих ключевых параметрах:
- функциональное назначение;
- способ размещения (стационарное / подвижное);
- уровень автоматизации;
- условия эксплуатации (климатические, температурные, агрессивность среды);
- тип присоединения и класс герметичности.
Каждый из указанных критериев учитывается при проектировании и подборе оборудования под конкретные задачи заказчика.
Функциональное назначение: от добычи до переработки
Оборудование условно разделено на три функциональных блока:
- Добыча и подготовка сырья - включает буровые установки, насосы, компрессоры, сепараторы и дегазаторы.
- Транспортировка и хранение - охватывает трубопроводные системы общей протяжённостью свыше 200 тыс. км, резервуары объёмом до 100 000 м³, а также трубопроводную арматуру и суда для транспортировки углеводородов.
- Переработка и регазификация - включает газоперерабатывающие комплексы, установки очистки от серы и влаги, а также оборудование для терминалов сжиженного природного газа (СПГ).
Современное нефтегазоборудование представляет собой многофункциональные механизмы и машины. Для разработки скважин применяют, прежде всего, буровые устройства. Их выбор обуславливается способом добычи. Скважинные насосы применяют при недостаточном давлении пласта, для их питания используется электроэнергия. Фонтанный метод самый экономически выгодный, т.к. нефть поступает наружу под напором залегающих выше пластов. Газлифтный способ также используется при недостаточном глубинном давлении.
Нефтедобычей занимаются специальные подразделения нефтегазовых компаний. Эти структуры производят добычу и перекачку нефти и газа до узла распределения. Нефтегазовая отрасль невозможна без применения установок для перевозки нефти и газа.
Целью нефтепереработки является производство широкого набора производных нефтепродуктов, например, различных видов топлива, промышленных масел и другого сырья для последующей химической переработки. Нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ) прежде всего производят жидкие виды топлива: бензин, керосин, дизельное топливо и технические масла, а затем прочие химические продукты.
Транспортировка осуществляется с помощью трубопроводного транспорта - нефтепроводов, которые бывают промысловые и магистральные.
Инженерные системы для транспортировки нефти и нефтепродуктов различают по назначению нефтепровода. Это трубопроводы, отличающиеся внушительной производительностью и предназначенные для переправки нефти и нефтепродуктов на нефтеперерабатывающие заводы, нефтебазы, самостоятельные индустриальные предприятия. Трубопроводные системы, по которым нефтепродукты перемещаются внутри предприятия, называются технологическими трубопроводами.
Схема нефтеперерабатывающего завода
Стационарное и подвижное оборудование
Стационарное оборудование предназначено для монтажа на постоянной основе и эксплуатации в течение длительного срока (десятилетия). Примеры: компрессорные станции, резервуарные парки.
Подвижное оборудование обеспечивает мобильность и возможность перебазирования между объектами. К нему относятся буровые установки на шасси, буксируемые платформы, суда и модульные технологические комплексы.
Выбор типа размещения определяется географическими, логистическими и технологическими условиями проекта.
Уровень автоматизации систем
Оборудование может быть реализовано в следующих вариантах автоматизации:
- ручное управление - требует постоянного участия оператора (например, кран сферический КСМ-35 для подключения измерительных приборов);
- полуавтоматическое управление - частичная автономия с контролем ключевых параметров оператором;
- полная автоматизация - функционирование без участия человека с использованием датчиков, программируемых логических контроллеров (ПЛК) и SCADA-систем.
Повышение уровня автоматизации способствует увеличению точности, надёжности и безопасности эксплуатации.
Примеры специализированного оборудования
Разделитель сред РС-21 предназначен для защиты измерительных приборов от воздействия агрессивных рабочих сред при измерении давления. Рабочее давление - до 25 МПа, диапазон температур эксплуатации - от -60 °C до +150 °C.
Кран сферический КСМ-35 устанавливается перед измерительными устройствами в системах с высокой вязкостью сред. Условный проход - 35 мм, номинальное давление - до 35 МПа.
Вентиль ВПЭМ 5×35 обеспечивает точное регулирование потока и применяется в нефтехимической и газовой промышленности. Оснащён игольчатым затвором для плавного управления.
Технические характеристики ключевых изделий
Разделитель сред РС-21-03 совместим с рабочими жидкостями типа АРМ-Р. Объём заправки - от 50 до 200 мл. Мембрана изготовлена из коррозионно-стойкой стали марки 12Х18Н10Т.
Кран КСМ-35 изготавливается из сталей 20, 09Г2С, 15Х5М. Герметичность корпуса соответствует классу «А» по ГОСТ 9544-2005.
Вентиль ВПЭМ 5×35 имеет резьбовое присоединение. Доступные типы резьбы: М20×1,5; G1/2; R1/2; К1/2.
Расчётный срок службы изделий - не менее 10 лет при соблюдении условий эксплуатации, указанных в технической документации.
Сертификация и соответствие стандартам
Вся продукция проходит обязательную сертификацию и соответствует требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 032/2013 «Об оборудовании, работающем под избыточным давлением».
Изделия подвергаются испытаниям на прочность и плотность с применением гидравлических и пневматических методов контроля.
Гарантийный срок эксплуатации - до 36 месяцев. Каждому изделию прилагается паспорт и протоколы заводских испытаний. Оборудование допущено к применению на опасных производственных объектах I-IV классов опасности.
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 004/2011 распространяется на низковольтное оборудование, выпускаемое в обращение на единой таможенной территории Таможенного союза.
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 030/2013 устанавливает требования к смазочным материалам, маслам и специальным жидкостям, к отработанным смазочным материалам, маслам и специальным жидкостям, к продуктам, полученным в результате переработки отработанной продукции, в целях защиты жизни и здоровья человека, имущества, окружающей среды, жизни и (или) здоровья животных и растений, предупреждения действий, вводящих в заблуждение потребителей (пользователей), а также в целях ресурсосбережения.
Производство и экспорт
Нефтегазовое машиностроение является приоритетным направлением отечественной промышленности. Доля российского оборудования в новых проектах достигает 70-80%. Продукция поставляется в страны СНГ, Ближнего Востока и Африки.
Предприятия освоили выпуск высокотехнологичных узлов, включая решения для эксплуатации в арктических условиях (до -60 °C). Срок изготовления изделий - по запросу, в зависимости от технической сложности и объёма заказа.
Подбор оборудования с учётом классификационных параметров
При проектировании технологических решений рекомендуется учитывать:
- функциональную принадлежность оборудования;
- условия монтажа и эксплуатации;
- требуемый уровень автоматизации.
Изделия изготавливаются по индивидуальному заказу на производственных мощностях предприятия. Технические консультации и подбор решений осуществляются инженерами-проектировщиками совместно с заказчиком. Возможна адаптация конструкции под специфические требования проекта.
Разновидности оборудования
Буровое - используется для обустройства газо- и нефтескважин. Кроме буров, включает в себя большое количество вспомогательных и дополнительных механизмов.
Насосное - служит для поддержания требуемого давления в пласте, для работ по промывке и продавке скважин, кроме того, они широко используются для перекачки готового сырья по трубопроводам, шлангам, подачи нефтепродуктов в резервуары и слива оттуда.
Ремонтная оснастка (вышки, подъемные установки и т.п.).
Нагревательное - нужно для подогрева нефтяной эмульсии.
Факельное - при добыче и переработке углеводородного сырья происходят выбросы газа (аварийные, постоянные или периодические). Эти пары пожароопасные и вредны для экологии.
Морское оборудование для нефтегазовой отрасли. Обеспечивает бурение, хранение, транспортировку углеводородного сырья в морских условиях. Относится к наиболее сложному по исполнению.
Устройства для первичной подготовки - дорабатывают для нормального использования сырую продукцию, служат для удаления из нее отдельных фракций.
К запорной арматуре нефтепровода относятся задвижки, принцип действия которых заключается в перекрывании тока среды за счет поступательного движения запирающего элемента перпендикулярно течению нефти. Регулирующая арматура поддерживает напор рабочей среды в заданном диапазоне значений. К предохранительной арматуре относятся клапаны, способные сбросить давление в системе, если оно превышает критическое и возникает риск прорыва. Устройства, устанавливаемые на трубопроводах, принадлежат к типу закрытых полно- и малоподъемных. Принцип их работы заключается в стравливании некоторого объема рабочей среды с участка, где выявлено повышение давления.
В настоящее время нефтегазовая промышленность представлена в виде комплекса, состоящего из множества мощнейших установок, предназначение которых заключается в полной переработке продуктов добычи, начиная от первичной их обработки и заканчивая вторичными процессами. Разнообразие процессов первичной и вторичной переработок сырья повлекло за собой создание и использование агрегатов, оснащенных широким диапазоном параметров. Первый вариант температуры применяется для осуществления кристаллизации материала, второй - в процессе пиролиза. То же касается и давления: оно может изменяться от самого низкого показателя (вакуумное состояние) до 150 МПа.
В процессе строительства заводов по переработке продуктов нефтегазовой отрасли на монтажные работы отводится 40-50% всех затрат. Улучшение показателя производительности оборудования нефтегазопереработки повлекло за собой существенное увеличение их габаритов и массы. Это стало причиной создания новых машин по транспортировке и грузоподъемности, с помощью которых появилась возможность перемещения и установки оборудования уже в собранном виде. Таким образом, большая часть сварочных и сборочных работ была перенесена непосредственно на машиностроительный завод. Но наряду с этим нередко возникает необходимость изготовления дополнительной аппаратуры больших размеров на самом месте установки оборудования, что влечет за собой увеличение объема сварочных работ.
Заводы по переработке продуктов нефтяной и газовой добычи оснащены различными видами установок, имеющих соответствующее техническое назначение. Показатели массы и габаритов относятся к одним из важных характеристик, которые учитываются при установке данного оборудования. Показатели влияют на выбор способа его монтажа. Увеличение массы агрегата прямо пропорционально трудоемкости работ по его установке. Вертикальные аппараты занимают большую долю среди всех монтируемых аппаратов. Необходимые условия работы подразумевают различные изменения температурных режимов с учетом внутренней среды аппарата и ее свойств. Большая часть аппаратов изготовлена в виде сосудов цилиндрической формы, имеющих сферические или овальные днища.
Типы оборудования для нефтегазовой промышленности
Для выполнения земляных и дорожно-строительных работ используются бульдозеры, экскаваторы, грейдеры, буровые установки и даже катки-асфальтоукладчики. При этом чаще речь идет о тяжелых машинах, таких, как экскаватор LiuGong CLG 933E, CLG 945E и гигант CLG 990F. Выбор данных моделей объясняется их производительностью, надежным двигателем Communis (США), удобством управления при помощи джойстика. Среди бульдозеров выбирают машины среднего и тяжелого класса, например, LiuGong CLG B320.
Нефтегазовой отрасли нужна также и уборочная техника. Такая как мусоровозы, подметально-уборочные машины. Для монтажных и погрузочно-разгрузочных работы понадобятся краны, трубоукладчики и фронтальные погрузчики. Погрузчики в нефтедобыче незаменимые помощники. Благодаря наличию квик-каплера, смена одной навески на другую происходит быстро и легко: стандартный ковш заменяется на просеивающий ковш, гидробур или отвал. В конструкции машины не должно быть зазоров, щелей, корпус надежно защищен от попадания грязи, пыли.