Азотные компрессорные станции

Азотная компрессорная станция (АКС) — это мобильный технический комплекс, предназначенный для производства, сжатия и подачи азота в технологические процессы на объектах нефтегазовой промышленности. Установленная на шасси автотехники, такая станция обеспечивает автономную работу в полевых условиях и транспортировку по бездорожью.

Азот, как инертный газ, широко используется в бурении, освоении, ремонте и консервации скважин, а также при создании давления в трубопроводных системах. Мобильная азотная компрессорная станция позволяет генерировать азот непосредственно на месте эксплуатации.

Виды

Азотные компрессорные станции, установленные на шасси, подразделяются на следующие виды:

• По способу получения азота:

  • с азотными мембранными генераторами;

  • с криогенными испарительными установками (испарение жидкого азота);

  • с адсорбционными генераторами (реже).

• По типу шасси:

  • автомобильные (КамАЗ, Урал, МАЗ);

  • прицепные;

  • полуприцепные;

  • гусеничные (для северных и болотистых районов).

• По уровню автономности:

  • с полным автономным приводом (дизель-генератор);

  • от внешнего источника питания;

  • комбинированные.

История создания

Азотные компрессорные станции начали активно применяться с 1960-х годов, когда в нефтяной и газовой промышленности возникла потребность в безопасной замене кислорода при технологических операциях. Первые установки были стационарными и использовали привозной жидкий азот.

С развитием мобильной техники и технологий газоразделения появились мембранные и адсорбционные установки, которые позволили производить азот прямо на месте эксплуатации. В 1980–1990-х годах в СССР началась разработка мобильных азотных станций на базе ЗИЛ, КамАЗ и КрАЗ.

Современные станции — это высокотехнологичные агрегаты, оснащённые системами автоматического контроля, очистки газа, возможностью регулирования давления и концентрации азота.

Типы

Мембранные азотные станции

Используют полупроницаемые мембраны, через которые пропускается воздух. Кислород и другие газы проникают через мембрану, в то время как азот концентрируется и подаётся в магистраль. Основные преимущества — компактность и простота.

Криогенные станции

Работают с жидким азотом, который испаряется в теплообменниках. Обеспечивают высокую производительность и концентрацию (до 99,999%). Применяются на крупных объектах с высокими требованиями.

Адсорбционные станции (PSA)

Используют принцип переменного давления для выделения азота. Могут достигать высокой степени очистки, но менее мобильны и требуют тщательного обслуживания.

Общее устройство

Азотная компрессорная станция на шасси состоит из следующих основных компонентов:

• Компрессор — обеспечивает сжатие воздуха до необходимого давления (обычно от 10 до 35 МПа).

• Газоразделительная установка — мембранная, криогенная или адсорбционная.

• Блок осушки и очистки воздуха — удаляет влагу и примеси.

• Азотные ресиверы — ёмкости для накопления и стабилизации давления.

• Система управления — включает автоматизированный пульт, датчики, клапаны, систему безопасности.

• Силовая установка — дизель-генератор или подключение к внешней электросети.

• Шасси — автомобиль, прицеп или полуприцеп с рамной конструкцией.

• Каркасный модуль — утеплённый металлический кузов с доступом к узлам обслуживания.

Классификация

Азотные компрессорные станции можно классифицировать по следующим признакам:

• По производительности:

  • малой производительности (до 200 м³/ч);

  • средней (200–1000 м³/ч);

  • высокой (более 1000 м³/ч).

• По рабочему давлению:

  • низкого давления (до 10 МПа);

  • среднего (10–25 МПа);

  • высокого (25–35 МПа и выше).

• По степени чистоты азота:

  • технический (90–95%);

  • высокочистый (95–99,5%);

  • ультрачистый (99,5–99,999%).

• По условиям эксплуатации:

  • для умеренного климата;

  • для арктических районов;

  • для пустынных и тропических условий.

Основные характеристики

• Производительность: 100–3000 м³/ч;

• Давление подачи: от 5 до 35 МПа;

• Концентрация азота: 90–99,999%;

• Температурный диапазон эксплуатации: −50…+50 °C;

• Мощность силовой установки: 100–600 кВт;

• Тип питания: дизельный или электрический;

• Габариты: длина от 5 до 12 м;

• Масса: от 8 до 30 тонн;

• Время выхода на рабочий режим: 10–30 минут;

• Наличие систем автоматической диагностики и защиты.

Основные производители

На российском и международном рынке представлены следующие производители азотных компрессорных станций:

• ПК «АзотТех» (Россия) — широкий спектр мембранных и криогенных станций;

• НИИГазмаш (Россия) — разработки для Газпрома, Роснефти, ЛУКОЙЛа;

• TMK Compressor (Казахстан) — станции на шасси Урал и КамАЗ;

• GENERON (США) — крупный международный производитель мембранных систем;

• BAUER Kompressoren (Германия) — высоконапорные компрессоры и установки;

• Air Products (США) — криогенные системы подачи азота;

• Sauer Compressors (Германия) — специализированные компрессоры для нефтегазового сектора.

Интересные факты

• Самая большая азотная станция — установка на базе полуприцепа длиной более 13 метров, производительностью до 5000 м³/ч, используется на крупных газоконденсатных месторождениях.

• Самая компактная станция — модуль массой менее 4 тонн, устанавливается на шасси 4×4 (например, УАЗ Профи), используется для оперативного ремонта трубопроводов.

• В арктическом исполнении станции оборудуются дополнительным подогревом, утеплённым кузовом и системой зимнего запуска двигателя.

• Современные станции могут дистанционно передавать данные о давлении, составе газа и неисправностях на удалённый диспетчерский пульт через спутниковую связь.

Область применения

Азотные компрессорные станции применяются в следующих сферах нефтегазовой промышленности:

• Бурение скважин — создание давления, продувка и вытеснение флюида;

• Капитальный ремонт скважин — удаление жидкости, закачка инертной среды;

• ГРП (гидроразрыв пласта) — как рабочее тело в смеси с жидкостями;

• Консервация скважин и трубопроводов — предотвращение окисления и коррозии;

• Продувка и осушка газопроводов — перед вводом в эксплуатацию;

• Создание избыточного давления — в технологических процессах;

• Пожарная безопасность — инертная атмосфера для взрывоопасных объектов.

Также станции используются в химической, металлургической, фармацевтической и пищевой промышленности при необходимости работы в инертной газовой среде.