Компрессорная техника ККЗ для освоения месторождений нефти и газа на арктическом морском шельфе
И.В. Ворошилов, к.ф.-м.н., академик МАХ
А.В. Мельник, П.Б. Шулекин
/ООО «Краснодарский компрессорный завод», ст-ца Динская, Краснодарский край info@kkzav.ru/
В статье показана востребованность современного качественного отечественного компрессорного и газоразделительного оборудования для разведки и освоения месторождений нефти и газа на морском шельфе. Представлен обзор компрессорных и азотных станций в морском арктическом исполнении производства Краснодарского компрессорного завода (ККЗ), освещен опыт успешных поставок компрессорного оборудования ККЗ на геологоразведочные суда и морские добывающие платформы, ведущие разведку и освоение углеводородных месторождений на арктическом морском шельфе и в других регионах мира.
Ключевые слова: добыча нефти и газа, разведка месторождений нефти и газа на морском шельфе, освоение морского шельфа, разработка арктического месторождения, геологоразведочные суда, морские нефтяные платформы, морская компрессорная установка, азотная станция, генераторы азота высокого давления, освоение и ремонт нефтяных скважин, повышение нефтеотдачи пласта, увеличение коэффициента извлечения нефти (КИН), очистка нефтепроводов, обеспечение пожаробезопасности морских платформ.
В настоящее время добыча нефти и газа на морском шельфе приобретает все большее значение в связи с истощением ряда крупных традиционных нефтяных месторождений, находящихся в финальных стадиях разработки, которые характеризуются значительной выработкой залежей и высоким уровнем обводнения продукции скважин. Уже сейчас доля всей мировой добычи нефти на месторождениях, находящихся в море, составляет поряд ка 30–35 %, и, согласно прогнозам экспертов, будет продолжать расти. В России доля добычи нефти на морском шельфе в настоящий момент существенно ниже при высоком потенциале ее роста. Ресурсы мирового шельфа, по оценкам специалистов, составляют более 450 млрд тонн нефтяного эквивалента, а доля запасов российского шельфа оценивается в 33 % от мировых, из которых газовая составляющая достигает 80 % [1–4].
России принадлежит около 21 % шельфа Мирового океана, что составляет свыше 6,2 млн км2, при этом наиболее перспективный и доступный с точки зрения бурения шельф превышает 60 % площади ее акваторий. Арктический шельф Российской Федерации является крупнейшей в мире углеводородной сырьевой базой, способной в будущем обеспечить добычу нефти и газа, заменив ресурсы основных нефтегазоносных месторождений страны, разрабатываемых сегодня, в связи с их истощением из-за интенсивной разработки [1–3].
Для успешной разведки залежей углеводородов и освоения арктического морского шельфа нефтегазовым компаниям требуется высококачественное надежное специализированное оборудование, предназначенное для долгосрочной эксплуатации на морских судах и платформах с учетом повышенной влажности, высокого содержания соли в морской воде, сурового арктического климата и морской качки. Такое компрессорное и газоразделительное оборудование уже более десяти лет разрабатывает, производит и поставляет Краснодарский компрессорный завод (ККЗ).
Многолетний опыт успешных поставок воздушных компрессоров и компрессорных станций производства ККЗ на морские суда геофизических и геологоразведочных компаний, таких как ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция» (МАГЭ) и ОАО «Дальморнефтегеофизика» (рис. 1–2), доказывает их надежность и качество. ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция» заказывает и эксплуатирует на своем флоте компрессорную технику Краснодарского компрессорного завода с 2015 г.
В 2021 г. ККЗ разработал, изготовил и поставил специально для МАГЭ еще одну новую воздушную компрессорную установку в морском арктическом исполнении на базе четырехрядного оппозитного компрессора 4ВМ2,5-15/151. Данная компрессорная установка обеспечивает сжатие и подачу воздуха на объект под давлением 150 атмосфер при производительности 15 Нм3/мин. Конструкция этой модели максимально учитывает условия морской арктической эксплуатации, в ней предусмотрена двухконтурная система жидкостного охлаждения с использованием забортной морской воды. Компрессор спроектирован и изготовлен с применением инновационных конструктивных разработок станины, системы смазки, других узлов и деталей, благодаря чему он может запускаться и надежно эксплуатироваться в условиях морской качки [5–16]. Для этой и других моделей компрессоров в морском исполнении предусмотрены и по желанию заказчика могут быть реализованы возможности монтажа компрессорных установок на виброопорах с подключением всех патрубков компрессора к трубопроводам судна через металлокомпенсаторы для минимизации колебаний при качке и исключения передачи вибрации на корпус судна. Согласно техническим требованиям заказчика, при изготовлении данной модели компрессорной установки конструктивно предусмотрена возможность крупноузловой доставки агрегата на нижнюю палубу по сложной траектории, а также финальная сборка и монтаж установки непосредственно на палубе судна [5–16].
При заказе морских компрессоров и компрессорных станций заказчик имеет возможность подобрать требуемую степень коррозионной защиты приобретаемой установки. Компрессорная станция может быть произведена с трубопроводами, емкостями и другими элементами, выполненными из коррозионностойких материалов, со специальным лакокрасочным покрытием поверхностей для обеспечения надежной защиты от агрессивной соленой морской воды и повышенной влажности воздуха.
Кроме морских воздушных компрессорных установок, еще одним востребованным направлением компрессорной техники ККЗ на арктическом морском шельфе являются азотные компрессорные станции – генераторы азота высокого давления в морском арктическом исполнении (рис. 3). Азотные станции серии ТГА генерируют концентрированный азот из атмосферного воздуха непосредственно на морской арктической платформе. Краснодарский компрессорный завод производит широкий ряд моделей азотных станций ТГА в морском и арктическом исполнении со следующими техническими характеристики по генерируемому азоту: давление нагнетания до 400 бар, производительность до 20 Нм3/мин, концентрация до 99 %.
Опыт поставок ККЗ азотных станций в морском арктическом исполнении берет начало в 2008 г., когда первую такую станцию модели НДА-5/221 заказало ОАО «ЦС «Звездочка» с целью обеспечения азотом самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ) «Арктическая», принадлежащей ООО «Газфлот» (ПАО «Газпром»). Качество и надежность работы азотных станций производства ККЗ в северных широтах позволили и далее получать заказы на станции ТГА для других, в том числе и более южных проектов, теперь уже в Каспийском море. Так, в 2013–2014 гг. Краснодарский компрессорный завод разработал и поставил специализированную азотную станцию ТГА-2/401 в морском исполнении по заказу компании «Глобалстрой-Инжиниринг» для оборудования морской добывающей платформы на месторождении им. Филановского, работы по освоению которого ведет ОАО «ЛУКОЙЛ». В этот же временной период ККЗ произвел и поставил еще одну азотную станцию – модель ТГА-14/200 С95 по заказу ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть» для обеспечения азотом морской добывающей платфор- мы на месторождении им. Корчагина.
Успешен и опыт экспортных поставок азотных станций ТГА для морских нефтяных платформ. Так, в 2018–2019 гг. ККЗ изготовил и поставил в Азербайджан две морские азотные станции модели ТГА-2,5/10 Э98, генерирующие 98%-й азот, специально для ПО «Азнефть» (входит в состав Государственной нефтяной компании Азербайджанской Республики SOCAR). Осуществлялись поставки азотных станций ТГА-10/251 Д95 и в Казахстан для эксплуатации на Каспии.
Добывающие предприятия, ведущие разработку нефтегазовых месторождений на шельфе, активно используют возможности аренды азотных станций для оперативного решения срочных задач на морских нефтегазовых платформах. Например, в 2014–2015 гг. АО «ПО «Севмаш» арендовал азотную станцию ТГА-10/251 для морской ледостойкой стационарной платформы (МЛСП) «Приразломная». Аренда азотных и воздушных станций этой серии пользуется спросом и для других морских проектов таких компаний как ООО «ЛУКОЙЛ-Нижневолжскнефть», ООО «Газпромнефть-Сахалин», ООО «Газпром бурение» и др. (рис. 4–5).
Азотные станции серии ТГА в морском исполнении применяются для освоения и ремонта газовых и нефтяных скважин, повышения нефтеотдачи пласта (коэффициента извлечения нефти), очистки и испытаний трубопроводов, обеспечения пожаробезопасности на морских платформах. Благодаря целому ряду собственных запатентованных решений, применяемых ККЗ при разработке и производстве азотных станций, удается добиться рекордных для своего сегмента показателей по энергоэффективности, экономичности, компактности, мобильности и надежности.
Ключевую роль в достижении рекордных показателей азотных станций ТГА, привлекательных для заказчика, играют инновационные разработки ККЗ, интегрированные в компрессорные агрегаты на базах 2ГМ2,5 и 4ГМ2,5. В них применяются новые решения для модернизации станин, используются уникальные конструктивные элементы для цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) компрессора. Оптимизация параметров ЦПГ за счет изменения соотношений диаметров ступеней компрессора, усовершенствование конфигурации других элементов группы, применение новых современных материалов для изготовления узлов и деталей, использование легкосплавных поршней – все это позволило добиться надежного обеспечения параметров, недостижимых ранее. Дополнительно за счет применения обновленной конструкции и использования специальных высокопрочных и износостойких материалов усилен коленвал, который теперь способен воспринимать более высокие нагрузки, недоступные для ранних моделей [5–16].
Улучшена эргономичность, снижен уровень шума при работе компрессорного агрегата. Эксплуатировать станцию стало легче и удобнее, сокращено количество параметров, за которыми должен следить машинист, обновлена система автоматического управления и сигнализации. Благодаря уменьшению количества узлов и механизмов самого компрессорного агрегата, оптимизации и более компактной компоновке, сокращению по габаритам теплообменного оборудования газоохладительной системы компрессора освободилось пространство внутри станции, открылся свободный доступ для технического обслуживания и ремонта. Повысился уровень ремонтопригодности, а обслуживание и ремонт азотной станции стали более удобными и менее затратными [5–20].
Наличие собственного конструкторского бюро и система оперативного внедрения запатентованных инновационных решений в производство позволяют Краснодарскому компрессорному заводу разрабатывать, производить и предлагать заказчикам самые передовые модели азотных станций, предназначенных для эксплуатации на морском арктическом шельфе. Азотные и компрессорные станции серии ТГА являются лауреатами конкурса «Сто лучших товаров России» – обладателями золотого знака; они также отмечены специальной наградой – Кубком победителя «За успехи в импортозамещении».
Согласно планам правительства Российской Федерации, доля импортного оборудования при реализации проектов по освоению месторождений на российском арктическом шельфе должна к 2025 г. снизиться до 50 %. При этом, по оценкам специалистов, к 2050 г. арктический шельф будет обеспечивать от 20 до 30 % всей российской нефтедобычи [1–3]. Таким образом, арктические нефтяные и газовые проекты имеют существенный потенциал и играют важную роль в развитии нефтегазовой отрасли, российской и мировой экономики в целом. Для успешного освоения арктических месторождений, дальнейшего развития шельфовой добычи углеводородов и выполнения планов правительства по импортозамещению Краснодарский компрессорный завод готов обеспечить морские суда и добывающие платформы современным высококачественным российским компрессорным и газоразделительным оборудованием собственного производства в специальном морском арктическом исполнении.
Источники:
1. Экономическая оценка углеводородной сырьевой базы арктического шельфа России / В.И. Назаров, Г.А. Григорьев, О.С. Краснов,
Л.В. Медведева // Нефтегазовая геология. Теория и практика. – 2021. – Т. 16. – № 1. – 22 с. – DOI: doi.org/10.17353/2070-5379/9_2021.
2. Лаверов Н.П., Дмитриевский А.Н., Богоявленский В.И. Фундаментальные аспекты освоения нефтегазовых ресурсов арктического шельфа России // Арктика. Экология и экономика. – 2011. – № 1. – С. 26–37.
3. Инновационные факторы в освоении арктического шельфа и проблемы импортозамещения / А.Н. Виноградов, Е.С. Горячевская, А.А. Козлов, А.М. Фадеев, В.А. Цукерман; под науч. ред. В.А. Цукермана. – Апатиты: ФИЦ КНЦ РАН, 2019. – 80 с.
4. ТАСС: Доля мировой добычи нефти на шельфах достигла 30–35 %. – Режим доступа: https://tass.ru/ekonomika/6959485
5. Пат. на полезную модель RU 117564 U1 от 21.02.2012. Станина поршневого компрессора. / С.О. Сторожик, И.В. Ворошилов; опубл. 27.06.2012, Бюл. № 18.
6. Пат. на полезную модель RU 111208 U1 от 22.03.2011. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный / И.В. Ворошилов; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34.
7. Пат. на полезную модель RU 112956 U1 от 31.08.2011. Компрессорная станция / И.В. Ворошилов; опубл. 27.01.2012, Бюл. № 3.
8. Пат. на полезную модель RU 125269 U1 от 26.09.2012. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный четырехступенчатый / И.В. Ворошилов; опубл. 27.02.2013, Бюл. № 6.
9. Пат. на полезную модель RU 126382 U1 от 16.10.2012. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый / И.В. Ворошилов; опубл. 27.03.2013, Бюл. № 9.
10. Пат. на полезную модель RU 121874 U1 от 04.06.2012. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный (варианты) / С.О. Сторожик, И.В. Ворошилов; опубл. 10.11.2012, Бюл. № 31.
11. Пат. на полезную модель RU 135013 U1 от 25.02.2013. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый / И.В. Воро шилов; опубл. 27.11.2013, Бюл. № 33.
12. Патент на полезную модель. RU 138732 U1 от 13.03.2013. Компрессор поршневой оппозитный четырехрядный двухступенчатый / И.В. Ворошилов; опубл. 20.03.2014, Бюл. № 8
13. Пат. на полезную модель RU 124743 U1 от 05.09.2012. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный двухступенчатый / И.В. Воро шилов; опубл. 10.02.2013, Бюл. № 4.
14. Пат. на полезную модель RU 125268 U1 от 26.09.2012. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный пятиступенчатый / И.В. Воро шилов; опубл. 27.02.2013, Бюл. № 6.
15. Пат. на полезную модель RU 127134 U1 от 08.10.2012. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный шестиступенчатый / И.В. Ворошилов; опубл. 20.04.2013, Бюл. № 11.
16. Пат. на полезную модель RU 127414 U1 от 29.10.2012. Компрессор поршневой оппозитный двухрядный одноступенчатый / И.В. Воро шилов; опубл. 27.04.2013, Бюл. № 12.
17. Пат. на изобретение RU 2450857 C2 от 24.08.2010. Генератор азота / И.В. Ворошилов, Г.И. Мальцев, А.Ю. Кошаков; опубл. 20.05.2012,
Бюл. № 14.
18. Ворошилов И.В. Передвижные азотные компрессорные станции ТГА – оперативное обеспечение труднодоступных объектов сжатым азотом // Экспозиция Нефть Газ. – 2012. – № 4. – С. 74–75.
19. Ворошилов И.В., Анисимов К.В., Шулекин П.Б. // Применение азотных компрессорных станций ТЕГАС в нефтедобывающей
промышленности // Сфера. Нефть и газ. – 2018. – № 6. – С. 44–48.
20. Ворошилов И.В., Мельник А.В., Шулекин П.Б. // Азот высокого давления для повышения нефтеотдачи пласта: станции ТГА нового поколения ставят рекорды энергоэффективности // Нефть. Газ. Новации. – 2020. – № 10. – С. 41–46.
⇐ Назад
