Содержание к диссертации
Введение
2. Анализ путей развития индустриализации строительства наземных объектов трубопроводного транспорта и постановка задачи исследований 9
2.1. Состояние развития конструктивно-технических решений блочно-комплектных устройств
2.2. Анализ влияния конструктивно-технических решений блочно-комплектных устройств на эффективность капитальных вложений 21
2.3. Анализ факторов, влияющих на уровень индустриализации строительства объектов 26
2.4. Постановка цели и»задачи исследования 31
3. Оптимизация параметрического (типоразмерного) ряда суперблоков объектов трубопроводного транспорта 43
3.1. Постановка задачи оптимизации параметрического ряда суперблоков 43
3.2. Оптимизация параметрического ряда суперблоков 58
3.3. Исследование влияния надежности, единичной мощности основного оборудования, динамики добычи нефти на оптимизацию параметрических рядов суперблоков 66
3.4. Определение оптимального параметрического ряда суперблоков на основе модульного прин ципа формирования объекта с учетом динамики добычи нефти 77
4. Разработка конструктивно-технических решений суперблоков объектов трубопроводного транспорта 85
4.1. Процесс разработки конструктивно-технических решений суперблока 85
4.2. Комплекс требований к конструктивно-техническим решениям суперблоков 89
4.3. Исследование выбора основных геометрических параметров суперблоков 97
4.4. Разработка аппаратурно-технологических схем суперблоков и их оптимизация 112
4.5. Конструктивные решения суперблоков 118
4.6. Исследование технологичности суперблоков 135
5. Формирование технологических комплексов нефтяных месторождений суперблоками 150
5.1. Формирование технологического комплекса при различной степени укрупнения блочно-комплектных устройств 150
5.2. Определение оптимального числа крупнообъемных блоков в объекте с учетом динамики добычи нефти 162
б. Результаты опытно-промышленного испытания супер блоков в реальных условиях (изготовление, тран спортирование, монтаж и эксплуатация) 168
6.1. Разработка объектов в суперблоках 168
6.2. Изготовление, транспорт, монтаж и эксплуатация суперблоков 180
6.3. Экономическая эффективность от применения суперблоков 187
Общие выводы 191
Литература 193
.Приложения 202,
- Анализ влияния конструктивно-технических решений блочно-комплектных устройств на эффективность капитальных вложений
- Оптимизация параметрического ряда суперблоков
- Комплекс требований к конструктивно-техническим решениям суперблоков
- Определение оптимального числа крупнообъемных блоков в объекте с учетом динамики добычи нефти
Введение к работе
Развитие нефтяной промышленности Западной Сибири потребовало разработки индустриальных методов сооружения объектов. Основой индустриализации строительства наземных объектов для нефтепромыслового и магистрального трубопроводного транспорта явилось применение блочно-комплектных устройств (БКУ), без которых в девятой и десятой пятилетках ни одно месторождение не обустраивалось. В результате широкого внедрения БКУ заводского изготовления более 2/3 добываемой в Тюменском регионе нефти подготавливается с применением блочного оборудования, 96% всей воды закачивается в пласт блочными кустовыми насосными станциями. Строительство нефтеперекачивающих насосных и компрессорных станций осуществляется с применением БІСУ. Большое распространение нашли БКУ различного назначения в виде малообъемных блоков с габаритами: длиной - до 12 м, шириной - 3 (3,2) м, высотой - 4 (3) м, массой до 30 т.
Практика строительства объектов трубопроводного транспорта за последние 15 лет показала, что направление сооружения объектов в блочно-комплектном исполнении отвечает специфическим условиям Западной Сибири и является определяющим в развитии индустриализации строительства. Благодаря индустриализации строительства стали возможными достигнутые темпы освоения нефтяных месторождений .
Директивами ХХУІ съезда КПСС по одиннадцатому пятилетнему плану определено: "Обеспечить дальнейшее развитие Западно-Сибирского территориального производственного комплекса. Довести здесь добычу нефти, включая газовый конденсат, до 385-398 млн.т, газа-до 330-370 млрд.м3". При этом капитальные вложения в нефтяную промышленность Тюменской области за одиннадцатую пятилетку составят 27173 млн.руб., объемы строительно-монтажных работ возрастают ежегодно на 1855.
Возрастающие темпы освоения капитальных вложений требуют обобщения накопленного опыта, исследований и совершенствования прогрессивных методов строительства объектов, отвечающих специфическим особенностям районов обустройства. Существующие технические решения блочно-комллектных устройств (оборудования) в малообъемных блоках в условиях резкого повышения капитальных вложений и дефицита трудовых ресурсов на втором этапе освоения нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири не обеспечивают требуемого ускорения сроков строительства объектов. Доля работ на строительной площадке при сооружении объекта все еще велика. Нефтегазовые объекты характеризуются многочисленными функциональными связями, сложностью технологического и энергосилового оборудования, насыщенностью средствами автоматики. Работы по сооружению объектов в полевых условиях требуют высокой квалификации специалистов, качественного исполнения этих работ при сооружении и подготовке объекта в эксплуатацию. При этом расходуются большие капитальные вложения с привлечением значительных трудовых ресурсов. С выходом в северные районы строительство объектов еще более осложнится. В этой связи все большее значение приобретают мероприятия по снижению объемов етроительно-монтажных работ (ШР) и ускорению сроков ввода объектов в эксплуатацию. Учет этих объективных особенностей обуславливает необходимость поиска новых технических, экономически эффективных решений по строительству объектов трубопроводного транспорта.
В зарубежной практике при освоении нефтяных и газовых месторождений Севера Канады, Аляски и морского шельфа достижение высоких темпов строительства объектов обеспечивается благодаря применению крупноблочных устройств, именуемых "модулями".
Анализ отечественной и зарубежной практики строительства нефтегазовых объектов показал, что повышение уровня индустриали - б зации может быть достигнуто путем сооружения объектов в крупнообъемных блоках (суперблоках) заводского изготовления. В Гипро-тюменнефтегазе (впервые в нефтяной промышленности) под руководством автора был разработан проект кустовой насосной станции (КНС) в суперблоке, значительно отличающейся по массе, габаритным размерам и качественным характеристикам от всех существующих БКУ.
При реализации этого проекта было выявлено, что при сооружении объектов в одном или нескольких крупнообъемных, многотоннажных блоках достигается наиболее высокий коэффициент индустриализации строительства, так как наземная часть объекта имеет заводскую готовность 90-98%. Появляется возможность произвести весь комплекс пусконаладочных работ по механической, технологической, энергетической частям, КИП и автоматике в заводских условиях. Суммарная трудоемкость сооружения объекта снижается и резко сокращаются сроки ввода новых мощностей. Объект может быть превращен в единое транспортируемое с промышленного предприятия изделие, монтаж которого на месторождении связан с минимальными затратами всех ресурсов и времени.
Данное техническое решение предопределило развитие прогрессивного направления в индустриализации строительства объектов нефтяной и газовой промышленности, обеспечивающего достижение существенных результатов в системе "промышленное производство-строительное производство - эксплуатация построенного объекта".
В процессе проектирования, изготовления, транспорта, монтажа и эксплуатации суперблока КНС возник целый ряд научно-исследовательских задач, решению которых посвящена данная работа.
В "Межведомственной целевой научно-технической и производственной программе дальнейшего до 1985 г. развития комплектно-блочного строительства объектов нефтяной и газовой промышленности" и "Плане технического развития отрасли на период до 1990 года и на I98I-I985 года по проблеме нефтепромыслового строительства", разработанных в соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 695 от 12 июля 1979 г. предусмотрено повышение технико-экономических показателей строительства за счет создания комплекса объектов обустройства в виде транспортабельных блоков большой единичной массы (суперблоков).
Развитие индустриальных методов строительства наземных объектов нефтяной и газовой промышленности базируется на теоретических положениях, изложенных в работах [6,8,11,32,45,49,75,77].
Теоретические исследования по установлению основных закономерностей, сущности и перспектив развития индустриализации строительства наземных объектов дается в работах С.Я.Курица.
В работах Ю.П.Баталина разработаны основные направления развития комплектно-блочного метода строительства на основе программно-целевого управления.
Большой вклад в развитие индустриальных методов строительства наземных объектов внесли В.Л.Березин, П.П.Бородавкин, Л.Г.Телегин, В.Д.Шапиро, А.Г.Московцев, Ю.Н.Пермикин, М.С.Ройтер, Г.Д.Соколов, Б.Н.Курепин и другие исследователи.
Однако имеющиеся разработки и исследования в области индустриализации строительства наземных объектов являются недостаточными для разработки и выбора оптимальных конструктивно-технических решений нефтепромысловых объектов в суперблоках.
Основным содержанием диссертационной работы, отвечающей повышению уровня индустриализации строительства в Западной Сибири, является разработка научных основ конструктивно-технических решений объектов трубопроводного транспорта.в суперблоках с учетом всех стадий их реализации: проектно-конструкторские работы, заводское изготовление, транспортирование, монтаж и эксплуатация. Для решения этой задачи необходима разработка комплексной методики и оптимизации конструктивно-технических решений суперблоков, обеспечивающих высокую эффективность сооружения объектов в Западной Сибири.
В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:
оптимизация параметрических рядов суперблоков с учётом специфических особенностей обустройства месторождений;
разработка требований, определяющих качество и эксплуатационные характеристики суперблоков;
выбор основных геометрических параметров и массы суперблоков;
разработка и оптимизация аппаратурно-технологических схем;
выбор эффективных конструктивных решений;
определение базовых (прогнозирующих) показателей технологичности суперблоков;
разработка принципов формирования объектов суперблоками.
По результатам исследований, проведенных в данной работе, были разработаны и проверены на практике конструктивно-технические решения комплекса объектов в виде транспортабельных блоков большой единичной массы и габаритов с высоким уровнем заводской готовности. Суммарный экономический эффект от внедрения суперблоков КНС и насосной станции (ДНС) составил 1990 тыс. рублей.
По теме диссертации опубликовано 17 работ. Материалы диссертации докладывались на научно-практической конференции "Проблемы развития и повышения эффективности научно-технического творчества грудящихся" (Тюмень, 1980 г.), на региональной научно-практической конференции "Развитие нефтегазового комплекса на период до 2000 г. Проблемы и пути их решения" (Тюмень, 1983 г.), на четырёх конферен-[щях молодых учёных и специалистов, а также экспонировались аа ВДНХ.
Анализ влияния конструктивно-технических решений блочно-комплектных устройств на эффективность капитальных вложений
Полную оценку состоянияи прогрессивности различных КТР БКУ можно дать на основе исследования влияния индустриальных методов строительства на эффективность капитальных вложений. Анализ затрат на нефтепромысловое строительство с применением БКУ и их удельного веса в общих капитальных вложениях за период 1971-1983 гг. показал, что капитальные вложения в блочное строительство в рассматриваемый период возрастают, увеличиваются объемы внедрения БКУ (рис. 2.4). Удельные затраты на блочное строительство были неравномерны. Это связано с неравномерностью объемов внедрения блочного оборудования по годам и структурой затрат на блочное оборудование.
Анализ динамики удельных весов капитальных вложений в блочное строительство нефтепромысловых сооружений выявил незначительное колебание этого показателя (рис.2.4). За рассматриваемый период блочное строительство в нефтепромысловом обустройстве занимало в среднем 7,1% за исключением 1981 г., когда этот показатель имел наибольшее значение - 9,3$ по причине, указанной выше. Отсутствие роста удельных весов капитальных вложений в блочное строительство показывает, что капитальные вложения на блочное строительство находятся в одном и том же соотношении с капитальными вложениями на нефтепромысловое строительство. Следовательно, увеличение объемов обустройства при одном и том же техническом уровне развития индустриальных методов не изменяет удельных весов капитальных вложений в блочное строительство. Из этого следует вывод: рост удельных весов капитальных вложений в блочное строительство и снижение сметной стоимости нефтепромыслового обустройства возможны в результате индустриализации по двум направлениям: экстенсивный путь блочного строительства до полного насыщения БКУ нефтепромысловых комплексов, интенсивный путь - увеличение объемов заводского изготовления и строительства объектов в суперблочном исполнении.
На основании данных Главтюменнефтегаза составлена функция спроса и ее удовлетворение с 1971 по 1985 гг. (198 -1985 гг. -прогнозно) для определения уровня насыщенности блочным оборудованием. В период 1976-1983 гг. степень обеспечения блочным оборудованием составляла в среднем от объемов капитальных вложений 80$ фактических потребностей в БКУ, освоенных заводами.
Оценка возможного насыщения нефтепромыслового обустройства БКУ позволила определить необходимые потребности в БКУ в XI пя- тилетке. При условии полного насыщения нефтепромысловых объектов БКУ удельный вес капитальных вложений в блочное строительство может достигнуть 11,4$.
При строительстве нефтепромысловых объектов в суперблоках ожидается более высокий уровень удельного веса капитальных вложений в блочное строительство за счет переноса значительных объемов СМР в промышленную сферу производства и качественных изменений соотношения капитальных вложений в строительной и промышленной сферах производства. Предварительные расчеты показывают, что удельный вес капитальных вложений в суперблочное строительство может достигать 30-35$.
Для оценки источников экономии капитальных вложений проведен анализ структуры капитальных вложений в нефтепромысловое блочное строительство и расчет экономического эффекта индустриализации. На рис.2.5 представлена динамика удельных весов блочного строительства по технологическим комплексам нефтепромыслового обустройства, которая характеризует соразмерность капитальных вложений в блочное строительство по этим направлениям. В среднем освоено капитальных вложений на блочное строительство по направлениям: на сбор и транспорт нефти и газа - 12,8$, подготовку нефти -24,1%, заводнение нефтяных пластов - 22%. По остальным направлениям блочное строительство фактически не осуществлялось. Суммарный экономический эффект индустриализации по направлениям за период I97I-I983 гг. составил 193 млн.руб. Расчет экономической эффективности проведен в соответствии с фактическими капитальными вложениями в нефтепромысловое блочное строительство.. Экономический эффект от внедрения объектов в блочном исполнении определен с учетом следующих факторов:- снижения капитальных вложений и эксплуатационных расходов;- сокращения замораживания капитальных вложений при снижении сроков строительства;- ускорения ввода в эксплуатацию объектов;- дополнительно полученной продукции при ускорении ввода мощностей по добыче нефти.
Экономический эффект по каждому вышеперечисленному источнику экономии составил соответственно 45,8; 39,5;60; 47,7 млн.руб.
Оценка источников экономии капитальных вложений показывает, что широкое применение суперблоков в нефтепромысловом строительстве положительно повлияет на структуру и эффективность капитальных вложений.
Значительный перенос капитальных вложений из строительной сферы в промышленную структуру производства снижает трудоемкость сооружения объектов.
Так, при сооружении суперблока ДНС суммарная трудоемкость всего цикла строительства снизилась в 2,7 раза. При этом заводская трудоемкость возросла в 2,6 раза по сравнению с принятым техническим решением строительства ДНС и составила 2948,6 чел.-дн., трудоемкость же на строительной площадке уменьшилась в 5,4 раза. Аналогичная тенденция отмечается при строительстве КНС в суперблочном исполнении.
Снижение трудоемкости положительно влияет на снижение капитальных вложений. Объем снижения капитальных вложений за счет суперблоков окажется значительно выше при их серийном заводском изготовлении. В настояцее время стоимость изготовления суперблока взята nt заводской калькуляции экспериментальных образцов. Работы проводились на открытой площадке с минимальной заводской технологией. Даже при таком положении снижение капитальных вложений в результате применения десяти суперблоков составило 2,3 млн.руб.
Таким образом, конструктивно-технические решения объектов в суперблочном исполнении являются наиболее прогрессивными в направлении развития индустриализации строительства. На данном уровне развития строительного производства они обеспечивают максимальную эффективность капитальных вложений.
Главным направлением технического прогресса и основой роста производительности труда в нефтепромысловом строительстве является повышение уровня его индустриализации. Уровень индустриализации отражает экономическую сущность процесса индустриализации и может являться основным критерием оценки эффективности конструктивно-технических решений, принимаемых при разработке БКУ, и использоваться при исследовании методов строительства.
При оценке прогрессивности КТР по уровню индустриализации важнейшей задачей является:- определение уровня индустриализации строительства объектов при различных КТР;- анализ факторов, влияющих на уровень индустриализации;- планирование и прогнозирование путей повышения уровня индустриализации.
Оценку уровня индустриализации проведем по объектам поддержания пластового давления - КНС, строительство которых ведется с использованием различных КТР БКУ и представлено, в соответствии с вышеприведенной классификацией, группами KTP-I, КТР-3, КТР-6.
Уровень индустриализации определялся по категориям блочности, сборности с учетом коэффициентов индустриализации проектных решений фундаментов, инженерных сетей и технологических трубопроводов, строительных конструкций и характеризуется полным коэффициентом индустриализации [78].
Оптимизация параметрического ряда суперблоков
Для исследования вопроса оптимизации параметрических рядов и разработки методики оптимизации параметрических рядов на примере ДНС следует решить комплекс задач:1) квазистатическую задачу с учетом ряда ограничений, при условии комплектования ДНС из одинаковых модулей по критерию суммарных приведенных затрат;2) группу задач по исследованию влияния отдельных составляющих суммарных приведенных затрат на формирование оптимального параметрического ряда;3) группу задач по исследованию влияния надежности, единичной мощности основного оборудования, динамики добычи нефти на формирование оптимального параметрического ряда;4) задачу определения оптимального параметрического ряда суперблоков на основе модульного принципа формирования ДНС с учетом динамики добычи нефти;5) задачу о модульном принципе формирования ДНС при условии, что в комплект ДНС могут входить модули различных типоразмеров.
Далее будем считать, что типоразмер суперблока ДНС определя ется своим порядковым номером, каждому типоразмеру соответствуетопределенная мощность (производительность)Функция суммарных приведенных затрат для удовлетворения заданного спроса типоразмерами из параметрического ряда U :где X&L - количество единиц спроса вида і , удовлетворяемого к -ым типоразмером;
Переменные величины Хц ( Н,...,Mf(jH,...,п) и лГ 0( = -/,...,М )связаны следующими соотношениями:Под оптимальным параметрическим рядом суперблоков U понимается такой параметрический ряд, при котором функция (3.II) достигает минимума по всем параметрическим рядам UGJ и по переменным Хг,;Я$, подчиненным ограничениям (3.12), (3.13), (3.14).Для выбора оптимального параметрического ряда надо найти такие величины Xfc; 0 , для которых выполняется ограничение (3.13), а целевая функция (3.II) принимает наименьшее значение.Для решения задачи нахождения оптимального двухпараметрического ряда, где ДНС характеризуется значениями двух параметров: производительностью по жидкости и серийностью (объемом) производства суперблоков, использован алгоритм типа ветвей и границ [9,73].
Для решения задачи были составлены исходные данные, которые представлены в виде матрицы )(f (табл.3.2). Матрица построена из условия использования насосов при производительности (0,7-1,2)Q ном. функция спроса J ={l,2,..., п} задана требуемой производительностью j-Є J ДНС по жидкости, количеством Рц ДНС для удовлетворения заданной "функции спроса" (Рц =44). Для удовлетворения "функции спроса" используются 25 типоразмеров суперблоков ДНС.
При решении задачи приняты следующие ограничения:- в одном суперблоке может устанавливаться не более 5 рабочих насосов типа НК и один резервный в соответствии с требованиями ВНТП 3-82 Миннефтепрома;- допускается комплектовать объект из одинаковых модулей, но не более трех;- насосы, устанавливаемые в одном суперблоке,должны быть одинакового типоразмера;- насосы должны использоваться в режиме (0,7-1,2) Q ном.
Приведенные затраты на изготовление, транспорт, строительно-монтажные работы, эксплуатацию и суммарные приведенные затраты 25 типоразмеров суперблоков приведены в таблице приложения іВ табл.3.3 приведены результаты определения оптимального параметрического ряда по критерию минимума приведенных затрат по всему строительному потоку и эксплуатации.
Для решения группы задач по исследованию влияния отдельных составляющих (компонентов) суммарных приведенных затрат на формирование оптимального параметрического ряда выполнены расчеты оптимизации параметрического ряда, приняв в качестве критериев минимум приведенных затрат по отдельным компонентам суммарных приведенных затрат и минимальную металлоемкость. Результаты расчетов приведены в табл.3.3 и позволяют определить чувствительность ряда от отдельных компонентов суммарных приведенных затрат и металлоемкости . Результаты определения параметрических рядов по всем вариантам приведены в виде распечаток ЭШ в табл. I...8 приложения Анализ показывает, что наименьшие приведенные затраты принадлежат параметрическому ряду, рассчитанному с учетом суммарных приведенных затрат по всему строительному потоку и эксплуатации ДНС и составляют 23513,600 тыс.руб. По количеству типоразмеров СБ этот ряд характеризуется 7 типоразмерами, занимает "серединное" положение по отношению к другим параметрическим рядам.
Объем производства составляет 46 СБ в сравнении с потребностью в 44 СБ. Это говорит о том, что в параметрическом ряду предусматриваются комплекты СБ для удовлетворения спроса.
Параметрический ряд с учетом только приведенных затрат на проектирование представлен тремя типоразмерами СБ. Спрос удовлетворяется из расчета проектирования наименьшего числа малых типоразмеров СБ. Объем производства достигает 78 СБ. Суммарные приведенные затраты по всему ряду составляют наибольшую величину 31191,059 тыс.руб. по сравнению с параметрическими рядами, рассчитанными по другим группам затрат.
Параметрический ряд с учетом только приведенных затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление по сравнению с рядом, рассчитанному без учета затрат на проектирование имеет тенденцию к снижению типоразмеров, к увеличению объемов производства, суммарных приведенных затрат по всему ряду. В этой и предыдущей задаче четко проявляется влияние затрат на проектирование. Этот ряд представлен пятью типоразмерами суперблоков, суммарные приведенные затраты составляют 24065,359 тыс.руб. Меньшее количество типоразмеров суперблоков по сравнению с рядом, определенным по суммарным приведенным затратам, характеризует интересы изготовителя к снижению номенклатуры и повышению серийности продукции. Суммарные приведенные затраты по созданию параметрического ряда при этом выше.
Комплекс требований к конструктивно-техническим решениям суперблоков
В основу разработки требований к конструктивно-техническим решениям СБ положен принцип органического единства конструкторских и организационно-технологических решений при разработке, изготовлении, транспортировании, монтаже и эксплуатации СБ с учетом требований нормативных материалов и специфических условий Западной Сибири.
Разработка требований для вновь разрабатываемых СБ является весьма важной задачей. Объединение требований для технических решений нефтепромысловых суперблоков позволяет обобщить и рас пространить их на любые типы СБ основного и вспомогательного производственного назначения.
Существуют различные точки зрения на систематизацию и классификацию требований технических систем. Представляет интерес подход, изложенный в работах [34,61].Требования разделяются на общие и частные, основные и дополнительные. КОБШДОГМОЖНО отнести требования, инвариантные к любому СБ нефтепромысловых объектов. Частные требования определяют специфические различия между отдельными СБ. К основным относятся такие требования, невыполнение которых приводит к прекращению функционирования СБ. Невыполнение дополнительных требований приводит к ухудшению эффективности, работоспособности систем СБ.
Комплекс общих технических требований к СБ условно можно разделить на пять групп: технические, конструктивные, технологические, эксплуатационные, экономические.
Все эти требования действуют комплексно и подразделены на группы по важности влияния на конечный результат - создание производственного объекта в суперблочном исполнении. Рассмотрим общие требования к СБ в следующей последовательности.4.2.1. Технические требованияZ) целесообразность создания СБ складывается из обоснования технической целесообразности, экономического обоснования. Целесообразность создания СБ должна обосновываться предвидением возможности реализации технического решения, имеющего целью удовлетворение выявленной и признанной потребности.
Использование СБ как технического средства, должно быть экономически обосновано , т.е. затраты на разработку, изготовление, доставку, а также эксплуатационные расходы считаются приемлемыми при достижении конечного результата (экономического эффекта);2) эффективность функционирования СБ обеспечивается выполнением заданных функций в комплексе с системами жизнеобеспечения рациональным выбором технологических (физических) параметров и технических характеристик аппаратов, оборудования, определяющих целевое их использование и достижение наибольшего технико-экономического эффекта.функциональные требования представляют собой самую важную и многочисленную группу. Анализ таких требований показал, что форма описания отдельного функционального требования имеет следующую структуру:совместимости групп производств , скомпонованных в единый блок по технологическому признаку;совместимости групп производств по условиям пожаро-и взрыво-безопасности;максимального совмещения основных и вспомогательных функций, вьшолняемых системами объекта (отопление - вентиляция, очистка дренаж - канализация, отопление - охлаждение, редуцирование -низкотемпературная сепарация и т.п.);минимальной протяженности технологических и других инженерных коммуникаций;соответствия функционального назначения СБ определенному уровню комфорта.
Соблюдение этих условий в практике разработки СБ обеспечит правильное и безопасное функционирование объекта, сокращение объемов строительства, упрощение обслуживания и управления системой и будет способствовать повышению качества СБ;4) устранение избыточности должно вестись на каждой стадии создания СБ, так как увеличение количества конструкционных материалов, сырья, мощности приврда энергетических систем ведет к чрезмерному расходованию сырьевых и энергетических ресурсов. Необходимо устранять избыточность оборудования, запорно-регулирую-щей арматуры, средств автоматизации и КИП в технологических системах и системах жизнеобеспечения, стремиться уменьшать области пространства, занимаемого техническими средствами. Следует предусматривать вторичное использование (утилизацию) энергии, тепла, движения и др.;5) рациональное компактное размещение оборудования (компоновка) должно решать задачу получения оптимальных технических и экономических параметров СБ.
Для всех СБ характерно ярусное размещение оборудования. При этом должно достигаться максимальное снижение металло- и материалоемкости СБ в целом, уменьшение протяженности трубопроводов и других инженерных коммуникаций без ухудшения эксплуатационных и эргономических показателей. Компоновка должна оцениваться рядом критериев: фактором компоновки, удельной массой, учитывающей степень конструктивного совершенства и степень применения легких материалов, коэффициентом заполнения объема. Выявление критериев компоновки, нахождение их рациональных значений является предметом отдельных исследований; 6) СБ должны обеспечиваться грузоподъемными механизмами и различными приспособлениями для выполнения обслуживания и ремонта; 7) условия для обслуживающего персонала должны создаваться выполнением требований эргономики: необходимого уровня освещенности; необходимой кратности воздухообмена; допустимого уровня шума; допустимого уровня вибрации; допустимого уровня токсичности; необходимого уровня температуры; доступности осмотра и контроля, удобства обслуживания; 8) СБ должны разрабатываться с учетом требований промышленной эстетики, требований техники безопасности в нефтяной промышленности; 9) принятые технические требования должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации. 4.2.2. Конструктивные требования. I) Конструктивная характеристика СБ основывается на выборе конструктивного вида и комплекса размеров. Конструктивный вид представляет собой качественное свойство конструкции; комплекс размеров - способ определения количественных свойств конструкции. Конструкция СБ должна отвечать выбору: оптимального нагружения; оптимального материала; оптимальной стабильности; оптимальных соотношений взаимосвязанных величин. Способность СБ выдерживать нагрузки обусловлена его структурой. Структура СБ определяется конструкцией, поэтому оптимизация нагружения ведет к оптимальной конструкции. Связь между кон ч струкцией и нагрузками определяется конструктивными характеристиками: формой и размерами, подобранными с учетом формы. При этом должно обеспечиваться совмещение эксплуатационных функций конструкции с транспортными и монтажными. Для оптимизации нагрузок следует стремиться к более равномерному распределению нагрузок, увеличению числа путей передачи нагрузок, уменьшению возможности появления ударных нагрузок, уменьшению энергетических потерь. Использование материалов решает многоцелевую задачу при разработке СБ. Следует учитывать доступность, т.е. возможность получения соответствующего материала; внутризаводские ограничения или приоритеты для данного производства; стереомеханические свойства, обуславливающие возможность восприятия нагрузки (требование механической прочности при статических и динамических нагрузках; чувствительность к воздействию внешних факторов; коррозионная стойкость, хладостойкость, вибростойкость, огнестойкость и т.п.; механическую обрабатываемость, термообрабатываемость, свариваемость). Выбор материалов осуществляется по критериям минимума массы и объема.
Определение оптимального числа крупнообъемных блоков в объекте с учетом динамики добычи нефти
При строительстве наземных объектов в крупнообъемных блоках возникает ряд принципиально новых задач, в частности задача рационального выбора количества крупнообъемных блоков одного функционального назначения при формировании объекта с учетом динамики добычи нефти. Например, дожимную насосную станцию одной и той же произюдительности можно выполнить либо в виде одного суперблока, либо из нескольких крупнообъемных блоков (модулей) меньшей производительности. Строительство и ввод в эксплуатацию модулей осуществляется не одновременно, а поочередно по мере роста объемов перекачки, обусловленных специфической динамикой разработки нефтяных месторождений. Тем самым исключаются потери, связанные с "замораживанием" капитальных вложений в сравнении с ДНС в одном суперблоке, где часть ее мощностей простаивает на начальных стадиях разработки нефтяного месторождения.
Для выбора оптимального количества модулей при формировании ДНС на основе анализа динамики добычи нефти и жидкости по ряду месторождений и динамики загрузки ДНС на Самотлорском месторождении с позиций, изложенных в работе [33 11 была разработана модель модульного принципа формирования ДНС с учетом динамики добычи жидкости (рис.5.7).
Сравнительная оценка эффективности строительства и эксплуатации ДНС в одном суперблоке или в нескольких модулях определяется неравенствами где См- приведенные затраты на ДНС в модульном исполнении; Сс- приведенные затраты на ДНС в одном суперблоке; Ос - расходы, связанные с "замораживанием" простаивающей части мощности ДНС в одном суперолоке. Номинальная производительность ДНС в модели (рис.5.7) принята кратной производительности каждого модуля. Для ДНС, состоящей из нескольких модулей, производительность каждого модуля где Q - номинальная производительность ДНС; m - число модулей в составе ДНС. Следовательно, мощность установленного оборудования в одном суперблоке равна суммарной мощности отдельных модулей для одной и той же производительности. Приведенные затраты на ДНС в модульном исполнении определяются по формуле См = I (EHKML+ CMIAI)O U (5.3) L=i где Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Ен=0,15; KMJ,- капитальные вложения на 1-й модуль; OML- годовые затраты на эксплуатацию ь -го модуля _ tl- коэффициент приведения затрат будущих лет при вводе і -го модуля в эксплуатацию к началу работы первого модуля U = (f7ta)t (5.4) где Енп- нормативный коэффициент для приведения равно-временных затрат, равный 0,1; t - период приведения, равный разности между годом, в котором осуществляются затраты, и годом, к которому они приводятся; Лі - коэффициент использования I -го модуля по времени за весь период эксплуатации ДНС. где tat- время работы I -го модуля в составе ДНС; Т - полный период работы ДНС на нефтяном месторождении. .Рассмотрим последовательно варианты (рис.5.7) формирования ДНС и определим Л для каждого модуля за полный период эксплуатации ДНС (табл.5.1).
По данным табл.5.1 видно, что с увеличением числа модулей в ДНС суммарное время использования модулей за весь период эксплуатации возрастает, следовательно, эффективнее используется установленная мощность оборудования.
Расходы, связанные с "замораживанием" капитальных вложенийпри эксплуатации ДНС в суперблоке, определяются выражениемгде К с - капитальные вложения на сооружение ДНС в суперблоке Для сравнительной оценки эффективности сооружения ДНС в одном суперблоке или из модулей, ВВФДИМЫХ поочередно, проведены расчеты по определению приведенных затрат по всему строительному потоку и эксплуатации ДНС различной производительности. Величина приведенных затрат на ДНС, состоящей из одного суперблока, находится в следующей зависимости от производительности
Тогда для ДНС, формируемой модулями, приведенные затраты на один модуль составятРасчеты показывают, что приведенные затраты находятся в определенных соотношениях с капитальными вложениями и эксплуатационными затратами и равны соответственно См I EJ , См = 2,42СЭМ по всему ряду производительностей ДНС.
Используя, выражение (5.8) и данные коэффициенты соотношения, капитальные вложения и эксплуатационные расходы на один модульЗаменив значения К и С в (5.3) выражениями (5.9), (5.10), получим
Подставив в неравенства (5.1) выражения (5.6), (5.7), (5.II)и преобразуя их, получим окончательное выражение неравенств
По этим неравенствам произведены расчеты с учетом динамики добычи жидкости при формировании ДНС крупнообъемными блоками. Для определения o t{, полный период эксплуатации ДНС принят 20 лет.
Подставляя значения о(іЛі в неравенства 5.12 при различном числе модулей в объекте, эквивалентным по производительности одному суперблоку и заданной динамике добычи нефти, получим:
Как видно из расчетов, для данной динамики добычи нефти (рис.547) применение суперблоков экономически выгодно в сравнении со строительством и эксплуатацией ДНС, состоящей из модулей.Следует отметить, что на выбор оптимального количества крупнообьемных блоков при форлировании ДНС существенно влияет угол наклона кривой динамики добычи жидкости.
Аналогичные расчеты можно провести и для других нефтепромысловых объектов.Предложенный метод формирования нефтепромысловых объектов из крупнообъемных блоков позволяет оперативно производить выбор оптимального количества крупнообъемных блоков.
