Paneelbouw
Slider

Skin Effect Verwarmingssystemen voor het Kharyaga Olieveld

Tracing montage is extreme kou

BARTEC leverde skin efect verwarmingssystemen in het Kharyaga olieveld. De op maat gemaakte oplossing omvatte engineering, berekening, ontwerp, levering, installatie, inbedrijfstelling en supervisie. Het doel was om vorstbescherming en temperatuurbehoud te verzekeren aan de lange transportleidingen van het olieveld in de olierijke Nenets toendra.

Het Kharyaga veld in West-Siberië belichaamt de problemen van Arctische en extreem koude regio’s: isolatie, extreme weersomstandigheden en een fragiel ecosysteem. Toch hebben enkele jaren van ononderbroken productie de geldigheid aangetoond van de oplossingen bedacht door TOTAL, die samen met StatOil en de Nenets Oil Company in het Kharyaga olieveld nabij de Barents zee investeerde. De Russische overheid keurde deze joint venture in 1999 goed. In 2009 begon BARTEC aan het fase III ontwikkelingsproject van Kharyaga te werken. Het Kharyaga olieveld heeft een totale oliereserves van naar schatting 160 miljoen ton. Het veld bevindt zich in de olierijke Nenets toendra.

Ondanks de barre omstandigheden op het Kharyaga veld, gelegen op ongeveer 60 km ten noorden van de poolcirkel – afgelegen locatie, wintertemperaturen tot -46 °C en zeer sterke winden – is de productie daar ononderbroken gebleven sinds het veld jaren geleden in gebruik werd genomen, een prestatie te danken aan een aantal specifieke maatregelen: door te boren met afwijkende putten van een beperkt aantal blokken, een stuk weg van het centrale verwerkingsstation, wordt de impact van oppervlakte installaties geminimaliseerd. Om verstopping te voorkomen, wordt de wasachtige olie op + 40 °C gehouden. Alle faciliteiten hebben hoogwaardige isolatie en de BARTEC skin effect verwarmingssystemen zijn geïmplementeerd. De eerste olielijn naar North Pad was gepland en geïnstalleerd voor een lengte van 10,4 km die was afgeweken van de centrale verwerkingsfaciliteit. Een andere lijn met ongeveer 10 km volgde heel snel voor een extra pad in het oosten. De lege grotten in de aarde zijn gevuld met water van + 60 °C. De werkplekken zijn ingesloten en ook verwarmd om werknemers te beschermen en om de impact van kou op processen te verminderen. Beperkte ruimtes worden geventileerd om het explosierisico te beheersen. Tijdens de ontwikkeling van fase III worden afvalwarmteterugwinnings units op de nieuwe gasturbines geïnstalleerd als een maatregel voor energie-efficiëntie.

Kharyaga bevindt zich in de permafrostzone in een gevoelige omgeving met toendra, moerassen, ondiepe meren en rivieren, met tal van soorten flora en fauna. De toendra is een uiterst gevoelige omgeving waar regeneratie tijd kost. Deze voorwaarden verklaren waarom de ontwikkeling van het veld moet voldoen aan verschillende milieuprincipes, zoals de optimalisatie van waterbeheer; strikte beperking van broeikasgasemissies; preventie van bodemverontreiniging en goed selectieve inzameling en verwijdering van afval. Alle Kharyaga aannemers moeten de regels voor afvalbeheer respecteren; booractiviteiten worden nauwlettend gevolgd en er wordt een “No Spill” -beleid toegepast op de boorplatforms.

BARTEC leverde zijn complete skin effect verwarmingssystemen in het Kharyaga veld. De op maat gemaakte oplossing biedt engineering, berekening, ontwerp, gekwalificeerde componenten, installatie, inbedrijfstelling en supervisie. Het doel was om vorstbescherming en temperatuurbehoud te verzekeren bij de lange transportleidingen. Voor deze toepassing kan het skin effect verwarmingssysteem zijn voordelen laten zien: het is de meest kosteneffectieve oplossing op lange of onbeperkte afstanden met het minste aantal voedingspunten. Het robuuste verwarmingscircuit is ingekapseld in een warmtebuiselement onder de isolatie en beplating. Er is een constant uitgangsvermogen voor veilige temperaturen om het medium en de installatie te beschermen en het systeem is gecertificeerd voor gebruik in een explosieve omgeving.

Het skin effect verwarmingssysteem is een elektrisch verwarmingscircuit dat het wisselstroomfenomeen gebruikt met een opmerkelijk effect op het binnenoppervlak van een ferromagnetische buis. Het verwarmingselement is een met kunststof geïsoleerde verwarmingskabel in een ferromagnetische stalen buis. De warmtebuis (behuizing) voor dit gebruik produceert het grootste deel van het verwarmingsvermogen. Aan het andere uiteinde is de verwarmingskabel verbonden met het uiteinde van de verwarmingsbuis om de stroom te retourneren en het elektrische verwarmingscircuit (serieel circuit) te sluiten. De stroomdichtheid en terugvloeiing bevinden zich alleen aan het binnenoppervlak van de warmtebuis. Dit heeft een dikte van ongeveer 3 mm. Voor elektrische veiligheid wordt de warmtebuis (omhulling) elke 600 m met aarde verbonden. Alle delen (de envelop) zijn beschermd tegen direct contact, door de verbinding met aarde. Zelfs als er een maximale nominale spanning tot 5000 Volt wordt gebruikt, is de stroom altijd en alleen aan de binnenzijde van de koolstofstalen warmtebuizen.

Het elektrische verwarmingscircuit is op maat gemaakt en aangepast aan elke behoefte door variatie van de grootte van de warmtebuis, de grootte van de elektrische verwarmingskabel, de geleverde spanning en het isolatiemateriaal. De hoogspanningstransformator en het distributiepaneel zijn aangepast aan de project eisen, om te voldoen aan de vereisten voor bedrijfsspanning en belasting. De maximale lengte van de verwarmingskabel in productie is 600m. Daarom zijn er langs de pijpleiding hulp inrichtingen. Deze trek- & splits-dozen worden alleen in deze bouwfase gebruikt om de uiteinden van de verwarmingskabels te lassen. De systeemfuncties maken een maximale verwarmingscircuitlengte van 10 km mogelijk met slechts één voedingspunt. De voedingskabel is de verbinding tussen het verdeelpaneel en de voedingskast en ligt in een kabelgoot. De voedingskast aan de ingang van het verwarmingssysteem is uitgerust met geschikte hoogspanningsisolatoraansluitingen om de grote stroom naar het verwarmingscircuit te voeren.

Het centrale voedingspunt is uitgevoerd met elektrische apparatuur om het verwarmingscircuit te activeren (bekrachtigen) en te herkennen als het circuit de toegestane limieten overschrijdt. Ampèremeters zijn verplicht in het distributiepaneel om storingen te vinden en de bedrijfsstroom te bewaken. Deze noodzakelijke meetwaarden zijn nodig om te zien of de thermische overbelasting van de de verwarmingskabel, de installatie in gevaar brengen. De berekening en lay-out is gebaseerd op kenmerken van de verwarmingskabel, om overeen te komen met het benodigde vermogen. Het doel is om de temperatuur van het medium in het leidingwerk te handhaven. De bedrijfsstroom is nodig voor het verwarmingsvermogen en ook voor de maximale oppervlaktetemperatuur. De uiteindelijke temperatuurklasse van deze plantspecifieke berekening en lay-out moet worden gegarandeerd. Temperatuurbegrenzers zijn geïnstalleerd voor een veilige werking. Daarom wordt de nieuwste BARTEC technologie getest volgens de gestabiliseerde ontwerpmethode.

De montage en installatie van de componenten van het verwarmingscircuit gebeurde in verschillende fasen. De coördinatie was voornamelijk tussen de montage van het leidingwerk en het voltooien van de isolatie en beplating. Er was een controle die strikte gevolgt moest worden.