Компрессоры уходят в поле

Фото: noyabrsk-dobycha.gazprom.ru

Только на первый взгляд история про модульные компрессорные установки (МКУ) – про прошлое, про заключительную стадию разработки месторождений-гигантов. Но в ней отражается и будущее. Какой будет газодобыча? По каким принципам будет построена? Как от централизованных "заводских" решений плавно переходят к сети точечных, гибких и цифровых как раз и видно на примере внедрения модульных компрессорных установок (МКУ) на Ямбургском месторождении.

Опыт

В структуре "Газпрома" два дочерних общества имеют опыт промышленной эксплуатации МКУ. Первой была компания "Газпром добыча Ноябрьск", здесь МКУ внедряли на Вынгапуровском месторождении (ЯНАО). Второй – "Газпром добыча Ямбург": МКУ вводят в строй на Ямбургском месторождении (ЯНАО).

Опыт Вынгапура сегодня в чистом виде нельзя тиражировать – все дело в импортных составляющих МКУ. Поэтому и разработку новых моделей компрессорных установок для Ямбурга сразу же начинали с условия – требуется полное импортозамещение.

Коротко напомним, зачем вообще нужны МКУ.

Разработка газового месторождения "по учебнику" состоит из нескольких этапов. Сначала – рост добычи до проектной мощности (ранняя стадия), потом – "полка", т.е. работа на проектной мощности (основная стадия), следом – снижение уровня добычи (поздняя стадия или падающая добыча). И сегодня иногда выделяют еще заключительный этап – завершающая добыча.

Во время пиковой мощности промысловое оборудование активно используют с полной загрузкой. До определенного уровня разницу в давлении (между скважиной и магистралью) компенсирует система централизованной компрессии на промысловых дожимных компрессорных станциях (ДКС). По мере необходимости здесь вводятся новые очереди, добавляются ступени, меняются сменные проточные части, чтобы поднять до необходимого коэффициент сжатия.

Но со временем, по мере выработки месторождения, снижается пластовое давление и объем добычи. Мощность оборудования становится избыточной. На стадии завершающей добычи достигается "нижний" предел технических возможностей ДКС.

Тем же газоперекачивающим агрегатам (ГПА) требуется для нормальной работы минимальный уровень прокачиваемого газа, который на поздней стадии один промысел уже обеспечить не может.

Уменьшить, чтобы увеличить

Установка МКУ не самоцель, а один из ключевых элементов новой, доработанной схемы подготовки газа на завершающей стадии разработки месторождения, которая называется "распределенное компримирование".

Работает она следующим образом. В непосредственной близости от куста газовых скважин (буквально, порой в десятках метрах) устанавливается единым модулем компактная компрессорная установка. В ее составе – оборудование для первичной сепарации, через которое и проходит сырой, скважинный газ.

Далее поток дожимается на винтовом маслозаполненном компрессоре, который приводится в действие от электродвигателя. Сжатый поток проходит через фильтр, где отбивается масло, затем через аппарат воздушного охлаждения газа и направляется в газопровод-шлейф, откуда транспортируется на установку комплексной подготовки газа (УКПГ) и центральную ДКС.

Вопрос избыточной мощности и дефицита газовых объемов для работы УКПГ дополнительно решается за счет разукрупнения части промыслов, перевода их в статус установок предварительной подготовки газа, а также за счет сокращения количества используемых мощностей ДКС.

Использование МКУ не только повышает входное давление в УКПГ, но и решает несколько технических задач, связанных с характером сильно выработанных скважин. В частности, их обводнение, вынос жидкости из скважины, повышенный расход метанола, передавливание "сильными" скважинами (т.е. с большим давлением) скважин более "слабых" (т.е. с давлением ниже). Также газ в ходе компрессии нагревается, что снижает и риск гидратообразования в шлейфах.

Оснащение МКУ современной автоматикой позволяет удаленно, индивидуально и максимально эффективно выбирать текущий режим эксплуатации вплоть до отдельных скважин.

Вообще же без МКУ все больше скважин работали бы во все более нестабильном режиме.

В планах – больше добывать

Все проблемы поздней стадии только начинали проявляться на горизонте, когда в начале 2010-х годов началась разработка МКУ для Ямбургского месторождения. Точней – для его сеноманской залежи (без Харвутинской площади). Охват касался семи промыслов – от ГП-1 до ГП-7.

Опыт Вынгапура частично пригодился. Однако в полном объеме его нельзя было использовать. И дело не только в импортных комплектующих, но и в разных исходных условиях. На том же Вынгапуре метанола почти нет (газ теплеe, шлейфы подземные), а сами МКУ расположены не на кустах, а на отдалении от них, в точках пересечения нескольких шлейфов.

Для проектирования новой конструкции "Газпром" решил использовать конкурентный метод. На основании технических требований два разных производителя построили пилотные МКУ. Прототип от "Казанькомпрессормаша" (проектировщик –НИИТК им. Шнеппа) запустили на Ямбурге в 2017 году, а установку от "Пензакомпрессормаша" – в 2020 году.

Синтезированный опыт лег в основу серийной модели МКУ. Их на Ямбурге по плану будет около 50. По состоянию на начало 2024 года построены и запущены семь установок.

Сам проект по переходу на распределенное компримирование ("Реконструкция газосборной сети с применением МКУ и объединением УКПГ Ямбургского НГКМ") находится на третьем этапе из четырех. Первые два касались разработки, обкатки прототипов, проектирования и внедрения серийной модели. А третий и четвертый как раз про массовое внедрение МКУ, объединение ГП, реконструкцию ГСС.

Применение распределенного компримирования на завершающем этапе разработки месторождения позволит увеличить плановые показатели по добыче газа больше чем на 90 млрд куб. м.

Разработка МКУ для добычи низконапорного газа получила в 2019 году премию Правительства РФ в области науки и техники.  Использование установки позволяет сегодня учитывать "характер" каждой скважины на поздней стадии выработки, добиваться ее стабильной работы. В том числе за счет современных средств беспроводной связи и автоматизации. Они, к слову, тоже отечественного производства.