Наука на валанжине: зачем нужны два новых насоса?

Наука в жизни обычного, унифицированного газового промысла часто участвует в виде эпизодов. На стадии проектирования, когда ведутся расчёты, — побольше. А в ходе рядовой эксплуатации — только опосредованно, в виде геологических и технологических корректировок в масштабах многих лет. Однако есть на Ямбурге промысел непростой судьбы, в жизни которого наука играет куда большую роль, чем у других. Речь идёт о ГП-1В. В серии публикаций, выходящих в Год науки, корреспондент газеты «Пульс Ямбурга» немного расскажет о дружбе науки и производства на примере самого хитросплетённого технологического комплекса предприятия. Первая тема для раскачки — попроще, про исходные данные и «лёгкий» тюнинг, небольшой форсаж для конденсатного потока.

Архивное фото ГП-1В, сделанное в конце нулевых годов. С тех пор на промысле произошло множество изменений: к эксплуатационному фонду добавились 94 новых скважины, были проведены масштабная реконструкция и техническое перевооружение, а ещё началось строительство второй очереди ДКС

РАССЕКАЯ ПОТОКИ

Для начала немного о локации, геологии и истории самого промысла.

Ямбургское месторождение геологи открыли в 60-х годах прошлого века. Полезные ископаемые (углеводороды) здесь содержатся в ловушках — пластах. Где-то они имеют толщину в считанные метры, а где-то это расстояние вырастает в сотни раз. И располагаются пласты на разной глубине, подобно слоёному пирогу, отличаясь друг от друга химико-физическими параметрами. Сеноманские пласты — километрового залегания: здесь почти чистый метан. Валанжин — в два-три раза глубже. Здесь выше давления и сложнее состав сырья.

1986 год — на УКПГ-2 заканчивается стыковка суперблоков

Первые газовые промыслы на ЯНГКМ строились в 1980-х и как раз добывали сеноманский газ. С тех пор они носят простые номерные названия — ГП-1, ГП-2 и так далее. Использованная на них технология подготовки газа к транспорту в целом уже была обкатана на Медвежьем и Уренгойском месторождениях.

В 1991 году на Ямбурге был запущен единственный «литерный» (с буквой на конце) промысел — ГП-1В. Поскольку сырьё для его работы находилось в валанжинском ярусе — оттуда ушла первая буква в имя.

Главная задача с северным валанжином — максимально эффективно рассечь исходный («сырой») газовый поток из недр на два товарных: газ природный (метан) и конденсат нестабильный (то есть все остальные углеводородные фракции, которые тяжелей метана).

В условиях масштабной добычи за полярным кругом стопроцентно чистое с химической точки зрения разделение не нужно. Достаточно качества, скажем так, приемлемого с точки зрения экономики, экологии и надёжности. Планка приемлемости, допустим, может пренебречь сотыми долями процента в эффективности. Но если ценного сырья теряется слишком много (при недостаточной очистке с метаном «улетают» и другие фракции), то нужно принимать меры.

ОПОРА НА СОБСТВЕННЫЙ ОПЫТ

Основной технологией подобного разделения сегодня является низкотемпературная сепарация (НТС).

Но на ГП-1В ЯНГКМ применили немного другую технологию, которая редко встречается в мировой промышленности. Здесь для разделения потоков использовали промысловую низкотемпературную абсорбцию (НТА). На северо-сибирских газоконденсатных гигантах аналогичная технология используется в единичных случаях.

УКПГ-1В

НТА и по сию пору остаётся не самой распространённой в отрасли. Поэтому опыт тридцатилетней эксплуатации ГП-1В можно считать уникальным. С этим связан и ряд сложностей — не всегда под рукой есть отработанные и проверенные решения для каких-то новых, нетипичных задач.

Именно их и приходится решать, привлекая научные знания, сложные расчёты и северный опыт ямбургских газодобытчиков.

ПРОМЫСЕЛ РАСТЁТ

Промысел с 1991 года менялся не один раз. К нему добавлялись новые УППГ (№ 2В и 3В), за счёт чего и сама УКПГ росла в размерах (добавлялись новые позиции). Исходную двухреагентную технологию (диэтиленгликоль и метанол) для упрощения и надёжности в середине 90-х заменили однореагентной (метанол).

Дожимная компрессорная станция УКПГ-1В

Со временем в технологическую цепочку подготовки газа вошла дожимная компрессорная станция. С 2011 года к «старому» фонду скважин стали добавляться новые — почти сотня единиц. УКПГ-1В — огромный и сложный технологический комплекс.

Решённые когда-то проблемы с эффективностью разделения и гидратообразованием начали возвращаться опять, в новом качестве, по мере снижения пластового давления в первоначальном фонде. И возникшие задачи нужно было не просто решить, а решить с максимально возможной эффективностью.

ДЕФИЦИТ ДАВЛЕНИЯ

Одной из первых решёных проблем стал дефицит давления промежуточного конденсата, выходящего из первого разделителя (Р-1). Давление в технологии «расходуется» для достижения низкой температуры — основы технологического процесса. И если энергии недр в начале жизненного цикла хватало с избытком для обеспечения нужных параметров разделения и подготовки сырья к транспорту, то со временем разные пласты и разные скважины переставали выдавать нужные параметры. И давления порой недоставало для «самохода» жидкости (промежуточного, насыщенного конденсата) в следующий аппарат — второй абсорбер (А-2) для орошения под давлением. То была не единственная, конечно, проблема ГП-1В, связанная с закономерным снижением пластовой энергии.

Начальник технического отдела администрации Общества Алексей Агеев

— Есть в Газпроме такой документ, называется «Комплексная программа реконструкции и технического перевооружения объектов добычи газа» (сокращённо — КПР), который разрабатывается и утверждается на пятилетний период. Программа включает в себя объекты газодобывающих дочерних предприятий, — рассказывает начальник технического отдела администрации Общества Алексей Агеев. — В программу КПР на 2016–2020 годы были включены несколько важных проектов реконструкции действующих объектов добычи газа ЯНГКМ и ЗНГКМ. В том числе и мероприятия по реконструкции «Насосной системы подачи конденсата в абсорберы А-2», «Пункта сепарации и насосной конденсата» и «Установки подготовки газа и извлечения конденсата (II очередь)» на УКПГ-1В ГПУ. Данные проекты как раз решали упомянутую проблему с дефицитом давления промежуточного конденсата.

МОЩЬ МОТОРОВ

Другими словами, решением проблемы стал ввод в строй двух дополнительных центробежных насосов огромной мощности — в сотни киловатт, аналогичных тем, что используются на магистральных трубопроводах. Вместе с ними пришлось дополнительно ввести в строй несколько вспомогательных позиций. И без того огромное хозяйство УКПГ-1В стало ещё больше.

— Насосы не просто мощные, производительность у них до двух кубометров в минуту. С учётом того, что они прокачивают ещё нестабильный конденсат, нужны были машины с высоким кавитационным запасом и герметичностью, — объясняет детали заместитель начальника технического отдела администрации Общества Дмитрий Яхонтов. — Кроме самих насосных позиций появилась промежуточная буферная ёмкость, попутно здесь поменяли множество единиц запорной арматуры, добавили современную автоматику.

Ещё на стадии проекта газодобытчики предложили заменить иностранное оборудование на отечественный аналог. Дело не только в импортозамещении, но ещё и в том, что российский узел может работать в более широком температурном диапазоне перекачиваемой среды (от минус 30 градусов Цельсия до плюс 30). Кроме того, более высокий кавитационный запас на практике обеспечивает более надёжную и эффективную работу.

Самое сложное время для ГП-1В — в морозы и ветра. Они лишают технологию гибкости параметров, снижают эффективность разделения фракций и увеличивают расход метанола. Добавление насосов помогло сбалансировать производственную цепочку в пиковых условиях и увеличило её надёжность в долгосрочной перспективе.

В последние годы на ГП-1В реализовано множество рационализаторских предложений и изобретений. Промысел стал настоящей испытательной площадкой для инноваций

ПУЛ ВАЛАНЖИНСКИХ НОВАЦИЙ

Добавление насосов в 2016–2018 годах — далеко не единственное техническое решение, которое было внедрено (или внедряется сейчас) на ГП-1В.

— Специалисты ГПУ, ИТЦ и технического отдела совместно с исследовательскими организациями (прежде всего из Тюмени) много лет привлекают научное знание для обеспечения качественной и надёжной работы такого непростого промысла как ГП-1В на Ямбурге. Установка дополнительных насосов — лишь часть этого проекта, который был бы невозможен без серьёзных предварительных исследований и моделирования процессов, — подчёркивает Алексей Агеев. — Вообще на площадке ГП-1В реализовано множество рацпредложений и изобретений. Благодаря совместным усилиям и масштабным расчётам, например, на промысле недавно автоматизирована система подачи ингибитора и модернизированы абсорберы А-1 и сепараторы С-3 для обеспечения эффективной «отдувки» метанола в поток газа и предотвращения гидратообразования по всей технологической цепочке.

О математике, автоматике, ингибиторах и том, сколько бумажных листов А4 ушло на обновление металлического абсорбера А-1 — читайте в следующих публикациях, посвящённых новациям на ГП-1В Ямбургского месторождения.