Федеральная целевая программа

< 14.574.21.0129 >
< 14.574.21.0129 >
Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Рациональное природопользование
Тема: «Разработка экологически чистой технологии производства тепловой энергии и создание опытного образца теплового генератора,
работающего за счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на месторождениях углеводородов»
Соглашение 14.574.21.0129
на период 2014 - 2016 гг.
Руководитель проекта: профессор, д.т.н. Мохов М.А.
Получатель субсидии: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина»
Цели и задачи проекта
1) Реализуемый проект направлен на решение проблемы, связанной с высокой энергоемкостью технологических процессов в системах добычи и сбора скважинной продукции на
месторождениях углеводородов.
2) Цели реализуемого проекта: 1 - разработка комплекса научно-технических решений производства тепловой энергии, полученной за счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной
продукции на месторождениях углеводородов; 2 - разработка экспериментального образца генератора тепловой энергии, работающего за счет энергии сжатого газа в системе сбора
скважинной продукции на месторождениях углеводородов.
3) Результаты проекта позволят уменьшить энергоемкость технологических процессов на месторождениях углеводородов. Роль проекта может быть усилена при расширенном использовании
результатов проекта: в газовой промышленности в газораспределительных системах; при переработке газа и нефти.
Ожидаемые результаты проекта
1) Комплекс научно-технических решений производства тепловой энергии, полученной за счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на месторождениях
углеводородов, в том числе:
1.1 Математическая модель преобразования энергии сжатого газа в гидравлическую для циркуляции жидкости в замкнутом пространстве.
1.2 Алгоритм расчета технических параметров преобразования энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на месторождениях углеводородов.
2) Результаты компьютерного моделирования рабочих процессов преобразования энергии сжатого газа в тепловую энергию в системе сбора скважинной продукции на месторождениях
углеводородов.
3) Результаты реализации технических решений в ЭО ГТЭ, работающего за счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на месторождениях углеводородов.
4) Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального
партнера - организации реального сектора экономики.
5) Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка экологически чистого теплового генератора, работающего за счет энергии сжатого газа в системе сбора
скважинной продукции на месторождениях углеводородов».
Перспективы практического использования
Известно, что по удельным энергетическим затратам отечественное производство уступает зарубежным технологиям, и использование результатов проекта открывает путь к массовому
применению энергосберегающих технологий в системах добычи нефти и газа, что достигается за счет радикального снижения цены разработанного оборудования. Есть перспектива для
снижения энергетических затрат на 20-30 процентов при использовании результатов исследований.
Область применения результатов прикладных научных исследований может быть существенно расширена, с созданием новых рабочих мест, в сфере производств и предприятий
машиностроения, энергетики, транспорта, химических производств.
Результаты исследовательской работы, полученные в 2015 г.
•
Выполнен выбор и обоснование направления исследований производства тепловой энергии, полученной за счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на
месторождениях углеводородов. В общем случае в составе теплового генератора следует рассматривать три основные подсистемы: газовая турбина, трансмиссия, гидравлическая
машина. Выбранное направление исследований нацелено на решение главной проблемы, это решение проблемы высоких удельных капитальных вложений, что характерно для
известных технологий использования альтернативных источников тепловой энергии. Исследования при создании тепловых генераторов целесообразно направить в сторону
технологий, ориентированных на применение относительно дешевых технологий обработки конструкционных материалов, ориентированных на применение герметичных систем,
с использованием перспективных разработок из области магнитных технологий. Разработан комплекс научно-технических решений производства тепловой энергии, полученной за
счет энергии сжатого газа в системе сбора скважинной продукции на месторождениях углеводородов. В том числе разработана математическая модель преобразования энергии
сжатого газа в гидравлическую энергию для циркуляции жидкости в замкнутом пространстве. При циркуляции жидкости по замкнутому контуру гидравлическая энергия
преобразуется в тепловую энергию, что сопровождается нагревом теплоносителя. При разработке математической модели рассмотрен вариант, где расширение газа
осуществляется в соплах активной ступени турбины. Тепловой перепад ступени переходит в кинетическую энергию в соплах. На рабочих лопатках происходит преобразование
кинетической энергии в механическую энергию. С использованием разработанных математических моделей и алгоритмов выполнено компьютерное моделирование рабочих
процессов преобразования энергии сжатого газа в тепловую энергию. Изучено влияние конструктивных особенностей новой турбины. Показано, что в цепочку преобразования
энергии, начиная с энергии сжатого газа и заканчивая тепловой энергией потока жидкости – теплоносителя, могут быть включены элементы магнитной системы. Разработана новая
математическая модель для магнитной системы с телами качения. Выполнены лабораторные исследования, в рамках верификации разработанного метода расчета. Разработана
математическая модель и компьютерная программа для расчета новой турбины и разрабатываемого теплового генератора. Выполнен эскизный проект на экспериментальный
образец генератора тепловой энергии, разработана программа и методика для проведения экспериментальных исследований и разработана инструкция по эксплуатации.
Разработана конструкторская документация на исследовательский стенд. При сопоставлении полученных результатов с аналогичными зарубежными разработками можно
отметить, что предлагаемое направление работ позволяет кратно снизить удельные капитальные вложения. По сравнению с лучшими аналогами в данной работе радикально
решается актуальный вопрос по снижению массы ротора лопаточной машины за счет применения петлевых лопаток, работающих в радиальном или в осевом потоке газа, и это
открывает путь к массовому применению энергосберегающих технологий.
•
По материалам исследований 2015 года опубликованы две статьи в рецензируемых журналах, зарегистрированы и проходят экспертизу три заявки для патентования новых
технических решений.
Партнеры проекта
Индустриальный партнер – ЗАО «Удмуртская промышленная компания»; сфера деятельности – поставка труб, металлопроката, оборудования для нефтяной и газовой
промышленности ; внебюджетное финансирование - софинансирование исследований в размере 1 500 000 (Один миллион пятьсот тысяч) рублей, в том числе:
- в 2014 году в размере 640 000 (Шестьсот сорок тысяч) рублей,
- в 2015 году в размере 430 000 (Четыреста тридцать тысяч) рублей,
-в 2016 году в размере 430 000 (Четыреста тридцать тысяч) рублей.
-Соисполнители работ - ЗАО «ЛитПласт».
< 14.574.21.0129 >
< 14.574.21.0129 >