Диссертация. Электротермическая система обеспечения тепловых режимов оборудования нефтяных месторождений
 Скачать 7.24 Mb.
|
|
4.3 Внедрение результатов диссертационной работы В результате проведенных исследований становится возможным рассчитать алгоритм запуска оборудования при ограничении электроснабжения. Расчет тепловой мощности и определение алгоритма разогрева должны производиться с учетом компенсации теплопотерь от воздействия внешней среды. 141 На рисунке 4.33 представлен график изменения теплопотерь от разности температур. На рисунке 4.34 представлен график потребления электроэнергии в течение всего периода аварийного разогрева обвязки куста, в соответствии с алгоритмом процесса разогрева. По рисунку 4.40 можно сделать вывод, что за весь период аварийного разогрева не наблюдается превышения потребления электроэнергии над заявленным уровнем «свободной» мощности, составляющем 100 кВт. Рисунок 4.33 – График зависимости теплопотерь от разности температур Рисунок 4.34 – График потребления электроэнергии на период аварийного разогрева обвязки куста На рисунке 4.35 представлен разработанный автором алгоритм процесса разогрева трубопроводов и резервуаров обвязки куста. На рисунке также указано время разогрева и мощности, требуемые для этого. 142 По рисунку 4.35 можно сделать вывод, что для полного разогрева элементов обвязки куста требуется 11 суток и 16 часов, при соблюдении условия на наличие «свободной» мощности, равной 100 кВт. Рисунок 4.35 – Алгоритм процесса обеспечения тепловых режимов функционирования трубопроводов и емкостей нефтяного промысла в условиях ограничения электроснабжения Данные системы предполагаются для установки в условиях Крайнего Севера, где функционируют малолюдные технологии. Подобные ИНС автоматизируются и позволяют управлять ими на расстоянии. Один из вариантов мнемонической схемы, который позволяет наглядно увидеть, каким образом осуществляется управление ИНС, представлен на рисунке 4.36. 143 Рисунок 4.36 – Мнемоническая схема Получена справка о внедрении (приложение В), подтверждающая, что на предприятии ООО «Газпром добыча Ямбург» в рамках проведённой с 2014 по 2016 г. НИР «Разработка методов и устройств регулирования реологических свойств высоковязкой нефти на основе энергосберегающих индукционных технологий» внедрены результаты настоящего диссертационного исследования, а именно: – новый способ электротермического воздействия на протяженные трубопроводы (патент РФ № 2584137); – новое схемотехническое решение ИНС для добычи и трубопроводного транспорта с учетом специфики добычи и перекачки высоковязкой нефти в условиях Заполярного НГКМ, получившее патентную защиту РФ (патенты РФ № 2584137, № 164415); – инженерные методики расчета и алгоритмы проектирования ИНС; – компьютерные модели ИНС и исследования на их основе процессов электротермического воздействия на вязкие текучие среды, и режимы работы, разработанных ИНС. Также получен акт внедрения научно-технической продукции (НТП). (приложение В). Согласно акту область внедрения (использования): - в производстве продукции; - при выполнении работ или оказании услуг; 144 - в управлении организации. Срок полезного использования составляет 1 год. Планируемый эффект от внедрения (использования) – коммерческий. Экономическая эффективность обусловлена получением прибыли за счет за счет снижения затрат на ремонт скважинного и промыслового оборудования. Проведена оценка коммерческого эффекта, интегральный эффект составляет 3921,20 тыс. р., индекс эффективности Иэр - 1,51. Получен акт внедрения результатов научных исследований (приложение В), подтверждающий, что ЗАО «Уфа-АвиаГаз» использует результаты научных исследований Кондратьева Э.Ю. (компьютерные модели и исследования на их основе процессов электротермического воздействия на вязкие текучие среды, и режимы работы индукционных нагревательных систем) для выбора оптимального схемотехнического исполнения индукционной нагревательной системы в производстве работ по разработке и проектированию новых испытательных установок и систем термического воздействия на объекты НГО. Получена справка о внедрении (приложение В), подтверждающая факт использования результатов научных исследований Кондратьева Э.Ю. алгоритма обеспечения тепловых режимов функционирования устройства в условиях ограниченности электроснабжения, схемотехнических решений ИНС и их источников питания (патенты РФ №№ 2496281, 2569102, 114960), рекомендации по монтажу и наладке ИНС на предприятии ООО НИЦ «Энергодиагностика» для выбора оптимального схемотехнического исполнения индукционной нагревательной системы в производстве работ по разработке и проектированию способов и устройств нагрева вязких жидкостей, систем термического воздействия на объекты НГО. 145 4.4 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения индукционной нагревательной системы по объектам нагрева НГДУ Обоснование эффективности научной разработки на стадии завершения (оценка ожидаемого эффекта) проводилось согласно СТО Газпром РД 1.12-096- 2004 «Внутрикорпоративные правила оценки эффективности НИОКР». Эффективность внедрения результатов диссертационной работы отражает ряд факторов, среди которых: - снижение материальных и энергетических затрат за счет использования нового оборудования, новых технологий и технологических процессов, инноваций, направленных на снижение расхода материальных ресурсов, импортозамещающих материалов, оптимизации графиков проведения и методов производства капитального и текущего ремонта, уменьшения затрат на капитальный и текущий ремонт, повышения ремонтопригодности оборудования; - разработки нацелены на уменьшение времени нетехнологических перерывов и простоев при переходе от одной стадии производственного процесса к другой, на увеличение межремонтных периодов, на повышение уровня интенсификации производства; - повышение конкурентоспособности, расширения рынка сбыта продукции и услуг ПАО «Газпром» на мировом и российском рынках, получение доходов от продажи патентов и лицензий. Определению технико-экономической эффективности ИНС способствует последовательное определение: - необходимой тепловой энергии; - параметров электрической энергии; - стоимости создаваемого устройства. Объекты нагрева НГДУ условно можно объединить в две группы: - скважинное оборудование, к которому относится линейный участок НКТ, устье скважины и зона забоя. 146 - оборудование на поверхности, к которому относится фонтанная арматура на устье, промысловые и технологические трубопроводы и резервуары. Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения ИНС рассматривается для каждой условной группы. Расчет показателей экономической эффективностивыполняется в текущих ценах базового периода без учета НДС. Согласно СТО Газпром РД 1.12-096-2004 в качестве показателей коммерческой эффективности используется интегральный эффект (чистый дисконтированный доход и индекс эффективности). Продолжительность расчетного периода 10 лет после завершения диссертационной работы. Расчет выполняется с использованием принципа «с проектом – без проекта». Налоговое окружение принимается в соответствии с действующим законодательством РФ. 4.4.1 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения индукционной нагревательной системы на резервуарах Результаты расчета стоимости элементов ИНС для резервуаров представлены в таблице 4.6. Произведена экономическая оценка эффективности внедрения локально- ступенчатой системы ИНС наземного оборудования. При перекачке вязкой нефти без использования тепловых систем на Тазовском месторождении возникает аварийный режим – закупорка резервуара, возникает необходимость чистки, промывки резервуара, планируется, что в год один резервуар будет подвергнут чистке 12 раз, на месторождении три резервуара по 100 м 3 Целесообразно проводить расчет выгоды для резервуаров с ИНС на НГДУ. Расчет выгоды основан на том, что при условии безаварийной работы системы хранения нефти не возникает необходимости в чистке и промывке резервуаров. Снижение затрат на чистку и промывку трех резервуаров объемом 100 м 3 составляет: 147 V = (С ч. + С п + С реаг + С раб. )∙3 = (12000 + 3000 + 29000 + 1200000)∙3 = = 3 732 000 руб., где С ч. – стоимость чистки резервуара объемом 100 м 3 , руб., С п. – стоимость промывки резервуара объемом 100 м 3 , руб., С реаг. – стоимость реагентов за тонну, руб., С раб. – стоимость работы бригады за резервуар объемом 100 м 3 Таблица 4.6 – Результаты расчетов для резервуаров Показатель Емкость нефть РВС-50 Емкость нефть РВС-50 Емкость газовый конденсат СУГ-50- 2400 Емкость дренаж нефти СУГ-16 Емкость нефть В2- ОМВ- 6.3 Емкость нефть В2- ОМВ- 6.3 Емкость вода ЕП-12,5 Емкость вода РГСП - 3 Резервуар вода РВС-100 Резервуар вода РВС-100 Объем резервуара, м 3 50 50 50 16 6,3 6,3 12,5 3 100 100 Требуемая тепловая мощность, Вт 25000 25000 25000 50000 4000 2000 25000 2000 87000 87000 Марка кабеля ПАЛ 16 ПАЛ 16 ПАЛ 16 ПАЛ 35 ПАЛ 2,0 ПАЛ 1,2 ПАЛ 16 ПАЛ 1,5 ПАЛ 50 ПАЛ 50 Ток индуктора, А 95,814 95,814 96,556 167,127 24,085 19,661 97,979 22,846 212,975 212,975 Напряжение на индукторе, В 1117 1117 1653 298 823 1007 985 445 2428 2428 Число витков 90 90 220 75 200 245 135 130 91 91 Длина провода, м 340 340 530 121 321 393 244 183 431 431 Стоимость провода 1 м, руб. 283 283 283 452 92 65 283 80 650 650 Стоимость провода индуктора, тыс. руб. 96,16 96,16 149,8 54,48 29,52 25,55 69,01 14,61 280,2 280,2 Стоимость трансформатора, тыс. руб. 74, ТМ 40 74, ТМ 40 74, ТМ 40 87, ТМ 63 43, ОМП 6 38, ОМП 4 74, ТМ 40 38, ОМП 4 99, ТМ 100 99, ТМ 100 Стоимость выпрямителя, тыс. руб. 10 10 10 14 8 8 20 8 50 50 Стоимость ключей, тыс. руб. 8 8 8 15 8 8 15 8 50 50 Стоимость системы управления, тыс. руб. 8 8 8 15 8 8 15 8 50 50 Итого, тыс. руб. 196,16 196,16 249,8 185,48 96,52 87,55 193,01 76,61 529,2 529,2 Исходные данные для расчета представлены в таблице 4.7. Результаты расчета показателей коммерческой эффективности внедрения результатов диссертационной работы представлены в таблице 4.8 и 4.9. 148 Таблица 4.7 – Исходные данные для расчета Наименование показателей Значение показателя Количество устройств, задействованных в опытно- промысловых испытаниях 1 Количество резервуаров 3 Срок полезного использования, лет 10 Потребность количества устройств в год при выполнении программы внедрения 2 Количество резервуаров, на которых будет использовано ИНС 3 Затраты на внедрение результатов диссертационной работы, тыс. руб. 4 367,426 Стоимость ИНС, тыс. руб. 2 339,69 Капитальные вложения, тыс. руб. 2 887,82 Годовые эксплуатационные затраты, тыс. руб. 4 617,1 Норма дисконта, % 10,0 Ставка налога на прибыль, % 20,0 Индекс эффективности при проведении и внедрении результатов диссертационной работы (ИЭр) определяется как , где N t – затраты на проведение научной разработки в t-м году расчетного периода; K t – капитальные вложения, связанные с внедрением результатов диссертационной работы. ИЭр = (3 921 196 : 7 681 987) + 1 = 1,51 Таблица 4.8 – Показатели эффективности Ед. изм. Значение показателя Интегральный эффект Э и тыс. руб. 3 921,2 Индекс эффективности ИЭ р отн. ед. 1,51 149 Таблица 4.9 – Расчет показателей коммерческой эффективности внедрения результатов диссертационной работы № п/п Показатель -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 Капитальные вложения 4 367 426 2 877 819 2 Выгоды 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 732 000 3 Операционные затраты, в том числе: 1 754 858 1 748 527 1 742 196 1 735 864 1 729 533 1 723 202 1 716 871 1 710 540 1 704 208 1 697 877 3.1 Затраты на вспомогательные материалы 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 3.2 Затраты на ремонт оборудования 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 431 673 3.3 Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 575 564 3.4 Амортизация 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 287 782 3.5 Прочие затраты 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 79 140 3.6 Налог на имущество 92 918 86 587 80 255 73 924 67 593 61 262 54 931 48 599 42 268 35 937 5 Валовая прибыль 1 977 142 1 983 473 1 989 804 1 996 136 2 002 467 2 008 798 2 015 129 2 021 460 2 027 792 2 034 123 6 Налог на прибыль 395 428 396 695 397 961 399 227 400 493 401 760 403 026 404 292 405 558 406 825 7 Чистая прибыль 1 581 714 1 586 779 1 591 843 1 596 908 1 601 973 1 607 038 1 612 103 1 617 168 1 622 233 1 627 298 8 Сальдо денежного потока от операционной деятельности 1 869 495 1 874 560 1 879 625 1 884 690 1 889 755 1 894 820 1 899 885 1 904 950 1 910 015 1 915 080 9 Сальдо денежного потока от операционной и инвестиционной деятельности -4 367 426 -2 877 819 1 869 495 1 874 560 1 879 625 1 884 690 1 889 755 1 894 820 1 899 885 1 904 950 1 910 015 1 915 080 10 Накопленное сальдо -2 497 931 3 744 056 3 754 186 3 764 316 3 774 446 3 784 575 3 794 705 3 804 835 3 814 965 3 825 095 11 Коэффициент дисконтирования (10%) 1,10 1,00 0,91 0,83 0,75 0,68 0,62 0,56 0,51 0,47 0,42 0,39 12 Дисконтированный денежный поток -4 804 169 -2 877 819 1 699 541 1 549 223 1 412 190 1 287 269 1 173 389 1 069 577 974 942 888 673 810 033 738 346 13 Накопленный дисконтированный денежный поток -4 804 169 -7 681 987 -5 982 446 -4 433 223 -3 021 032 -1 733 763 -560 374 509 203 1 484 144 2 372 817 3 182 850 3 921 196 14 NPV 3 921 196 150 4.4.2 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения индукционной нагревательной системы на скважинном оборудовании Произведен расчет стоимости элементов ИНС на скважинном оборудовании. В соответствии с проведенными ранее расчетами, как наиболее оптимальный метод нагрева выбран локально-ступенчатый нагрев. Величины мощности разных ступеней были рассчитаны ранее и приведены в таблице 4.10. В процессе расчета было определено, что мощность одного гибридного индуктора не должна превышать 2 кВт во избежание коксования перекачиваемой жидкости. В соответствии с этим же, количество нагревательных элементов на одной НКТ было ограничено до 10. Так как суммарная тепловая мощность каждого из 4 рассматриваемых случаев практически одинаковая, мощности отдельно взятых ступеней различны, в частности, для случая с двухступенчатым нагревом, мощность первой ступени составляет 28,65 кВт, количество гибридных индукторов – 15 (так как ограничение по мощности одного гибридного индуктора – 2 кВт), количество нагреваемых НКТ – 2 (так как не более 10 гибридных индукторов можно разместить на 1 трубе). По аналогии с расчетом двухступенчатой системы нагрева был произведен расчет остальных вариантов. Результаты расчетов приведены в таблице 4.10. Согласно энергетическим параметрам рассматриваемых вариантов системы локально-ступенчатого нагрева был произведен расчет стоимости комплектующих. В каждом из вариантов систем локально-ступенчатого нагрева есть общие элементы, такие, как: трансформатор 6/0,4 кВ, 40 кВА (примерная стоимость 80 тыс. руб.), выпрямитель 600 В, 70 А (4 тыс. руб.), кабель питания 600 В, 3*16 мм 2 , 1200 м (1200 тыс. руб.), система управления коммутаторами (10 тыс. руб.). Наряду с общими элементами в состав нагревательных систем входят также сами нагревательные элементы, спроектированные в соответствии с требуемой тепловой мощностью, то есть их параметры различны в каждом из 4 вариантов. Результаты расчетов стоимости приведены в таблице 4.11. 151 Таблица 4.10 – Энергетические характеристики гибридных индукторов Кол-во ступен ей Суммарная мощность, кВт Мощность первой ступени, кВт Мощ ност ь одно го гибр идно го инду ктор а, кВт Кол- во гибр идны х инду ктор ов перв ой ступ ени Ко л- во тру б пер вой сту пен и Мощность одной из последующих ступеней, кВт Мощ ност ь одно го гибр идно го инду ктор а, кВт Кол- во гибр идны х инду ктор ов К о л- в о т р у б 2 38,2 28,65 1,91 15 2 9,55 1,91 5 1 4 37 23,5 1,958 12 2 4,5 1,5 3 3 8 35,8 21,48 1,953 11 2 2,05 0,293 7 7 16 35,5 20,88 1,898 11 2 1 0,067 15 1 5 Таблица 4.11 – Стоимость гибридных индукторов Кол-во ступеней Стоимость, тыс. руб. Итоговая стоимость, тыс. руб. Трансформатор Выпрямитель Кабель питания Система управления Ступень 1 Последующие ступени 2 80 4 1200 10 104,4 41,5 1439,9 4 91,6 72,7 1458,3 8 87,3 168,3 1549,6 16 87,2 360,2 1741,4 В результате проведенных расчетов можно сделать следующие выводы: - экономически не выгодно делать многоступенчатые нагревательные системы, так как в таком случае мощность отдельно взятых ступеней не велика, но, требуется значительное количество нагревательных элементов, каждого из которых следует обеспечить коммутаторами и системой управления, что, в конечном счете, удорожает удельную стоимость нагревательной системы; - при расчете мощных систем локально-ступенчатого нагрева следует учитывать явление коксования, т.е. перегрева перекачиваемой жидкости. Коксование происходит из-за того, что тепло от источника не успевает распространиться по жидкости, т.е. греется в основном пристеночный слой жидкости, в результате жидкость перегревается и выпадает в осадок на стенках ТП, тем самым уменьшая поперечное сечение ТП. Таким образом, при 152 проектировании такого рода систем следует учитывать скорость движения жидкости по трубопроводу и площадь теплоотдачи. Произведена экономическая оценка эффективности внедрения локально- ступенчатой ИНС скважинного оборудования. Показатели эффективности представлены в таблице 4.12. Таблица 4.12 – Показатели эффективности Ед. изм. Значение показателя Интегральный эффект Э и тыс. руб 13 930,3 Индекс эффективности ИЭ р отн. ед. 1,97 Результаты расчета свидетельствуют об эффективности внедрения результатов диссертационной работы, так как величина интегрального эффекта имеет положительное значение, индекс эффективности превышает 1. 4.4.2 Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения индукционной нагревательной системы на промысловых трубопроводах При перекачке вязкой нефти без использования тепловых систем на Тазовском месторождении возникает аварийный режим – закупорка трубопровода, возникает необходимость удаления участка закупоренного трубопровода, планируется, что в год будет подвергнуто демонтажу и монтажу 10 км участка трубопровода. Расчет выгоды основан на том, что при условии безаварийной работы системы перекачки нефти не возникает необходимости в замене участка трубопровода с застывшей нефтью. Произведена экономическая оценка эффективности внедрения ИНС промысловых трубопроводов. Показатели эффективности представлены в таблице 4.13. Таблица 4.13 – Показатели эффективности Ед. изм. Значение показателя Интегральный эффект Э и тыс. руб. 8 214, 3 Индекс эффективности ИЭ р отн. ед. 1,86 |