1 стр. из 1

Чистинное нефтяное месторождение расположено в восточной части Ханты-Мансийского АО, в бассейне реки Большой Юган, в 120 км юго-западнее г. Нижневартовска. В 2005 г. лицензии на поиск и добычу нефти и газа в пределах Чистинного лицензионного участка были переданы ОАО "Славнефть-Мегионнефтегазгеология", входящему в состав ОАО "Славнефть-Мегионнефтегаз" - базового нефтегазодобывающего предприятия ОАО "НГК "Славнефть" и являющемуся одной из крупнейших геологических организаций в Среднем Приобье. Извлекаемые запасы нефти, по результатам геолого-разведочного исследования, составляют 21 594 тыс. т. Промышленная разработка месторождения недропользователем началась в 2003 г. и планомерно наращивалась. Генпроектировщиком обустройства Чистинного месторождения выступает ДЗАО "НижневартовскНИПИнефть".

До 2006 г. энергоснабжение месторождения осуществлялось дизельными генераторными агрегатами российского изготовления, размещенными в железнодорожных вагонах, установленных на рельсошпальную решетку на колесных парах-тележках. В общей сложности энергообеспечение обеспечивали 4 ДГУ номинальной мощностью около 1 МВт. В качестве привода генератора использовались тепловозные дизельные двигатели, которые уже достаточно давно выработали свой ресурс и не могли обеспечить эффективное энергоснабжение объектов нефтяного промысла. Выработавшая свой ресурс техника периодически выходила из строя, вызывая сбои в энергоснабжении. За счет того, что одна единица техники, как правило, находилась в ремонте, общая мощность энергоцентра не превышала 2 МВт.

Основными потребителями электроэнергии на месторождении являются:
асинхронные электродвигатели внутрипромысловой перекачки нефти единичной мощностью до 630 кВт и напряжением 6,3 кВ, расположенные на совмещенной технологической площадке;
добывающие нефтяные скважины, распределенные по всей территории месторождения. Основные электроприемники - асинхронные электродвигатели единичной мощностью от 25 до 250 кВт.

Электроснабжение кустов нефтяных скважин осуществляется по внутрипромысловым воздушным линиям электропередачи напряжением 6,3 кВ.
Увеличивающиеся объемы добываемой нефти и, как следствие, количества потребляемой электроэнергии требовали от недропользователя эффективной организации энергоснабжения технологических объектов нефтяного промысла. Более чем 300-километровая удаленность нефтяного промысла от линий энергосистемы не позволяла в короткий промежуток времени построить ЛЭП. Так, по предварительным подсчетам, эти работы заняли бы около 3 лет, что никак не увязывалось с планами добычи, установленными лицензионным соглашением разработки месторождения.

Эти факты заставили недропользователя рассмотреть альтернативную схему энергоснабжения - строительство электростанции собственных нужд. Оценка количества потребляемой электроэнергии и прогноз добычи на ближайшие годы позволили определиться с электрической мощностью ЭСН, которая должна составлять не менее 6 МВт. Анализ состава извлекаемой нефти показал значительное количество попутного нефтяного газа. Но необходимо отметить, что пробы попутного газа, взятые на Чистинном месторождении, показали наличие тяжелых углеводородов в количестве более 10%.

Выбор типа привода

После того, как было принято решение о строительстве автономной электростанции мощностью 6 МВт, в первую очередь подлежал рассмотрению вопрос о выборе типа привода генераторных установок. Важность этого вопроса сложно переоценить, так как опыт строительства в России автономных станций на попутном газе говорит о том, что ошибки на этом этапе могут привести либо к необоснованно высоким капитальным вложениям в строительство, либо к потере работоспособности станции по причине наличия в попутном газе тяжелых углеводородов. Так, в частности, вопрос об использовании газотурбинных станций отпал по причине высокой инвестиционной составляющей, хотя и учитывался тот факт, что газотурбинные двигатели менее требовательны к составу ПНГ.

Большое количество тяжелых углеводородов (детонационный индекс WKI=44) свидетельствовало о высокой детонационной неустойчивости газа и наложило серьезные ограничения на использование этого газа в качестве топлива для газопоршневых двигателей. Именно по этой причине большинство мировых производителей газопоршневых двигателей настаивали на дополнительной очистке топливного газа. Согласно их заключению, только свободный от тяжелых углеводородов ПНГ может быть использован в качестве топлива для двигателей. Однако стоимость системы очистки газа увеличивала бюджет проекта и приводила к потере в инвестиционной привлекательности решения по сравнению с использованием газовых турбин.

В результате тщательной проработки вариантов решения только два производителя подтвердили возможность применения в этом проекте своих газопоршневых двигателей, причем только один из двух гарантировал работу ГПГУ на газе Чистинного месторождения без потери мощности. Именно это повлияло на выбор газопоршневых двигателей компании Waukesha Engine Dresser, Inc в качестве основных приводов генераторных установок электростанции Чистинного месторождения.

Важно отметить, что выбор типа технического решения определялся по целому ряду параметров:
привлекательная инвестиционная составляющая;
возможность работы на попутном газе Чистинного месторождения без дорогостоящих систем газоподготовки;
надежность оборудования и референция производителя, учитывающая опыт работы оборудования на попутном газе и опыт работы в аналогичных климатических условиях;
возможность ввода в строй электростанции в течение 12 месяцев с момента подписания контракта;
низкие эксплуатационные затраты.

Учитывая указанные требования, было определено, что наиболее полно данным требованиям отвечает решение, выполненное на основе четырех газопоршневых генераторных установок Waukesha VHP9500GSI, размещенных в едином машинном зале, и двух дизель-генераторных установок блок-модульного исполнения, размещенных рядом с главным зданием энергоцентра.

Табл. 1. Технические параметры газопоршневой генераторной установки Waukesha VHP9500GSI

Структура электростанции

Учитывая опыт проектирования аналогичных электростанций в климатических условиях данного региона, а также требования по эксплуатации и ремонту оборудования, было предложено архитектурно-строительное решение, основанное на принципе максимальной блокировки зданий с целью сокращения протяженности технологических коммуникаций и производственных связей. Энергоцентр располагается на территории 46?30 м и включает в себя следующее оборудование, здания и сооружения, размещенные на свайных фундаментах:

Главное здание энергоцентра

Представляет собой быстровозводимое сборное сооружение (18x36 м) из отдельных металлических элементов заводского изготовления. В машинном зале главного здания энергоцентра размещены основное генерирующее оборудование (четыре ГПГУ Waukesha VHP9500GSI), КРУ 6,3 кВ и комплектная трансформаторная подстанция собственных нужд (КТП СН). В здании также выделены помещения операторской, мастерской, склада. Кроме того, к главному корпусу пристроен холодный склад, в котором находится семимесячный запас масел. Все отделения главного корпуса сблокированы в одно здание с общей кровлей. Здание главного корпуса имеет антресоль (для обеспечения компактного размещения технологических и подсобных помещений) и кран-балку грузоподъемностью 3,2 т.

Блок-модуль для размещения ДГУ PBF1250 X на базе двигателя Perkins 4012TWG

Представляет собой стандартный блок-модуль с габаритными размерами (ДxШxВ) 9,125x3,05x3,1 м. Блок-модуль соответствует всем требованиям ГОСТ и СНиП и обеспечивает работу ДГУ и оборудования инженерных систем при температуре наружного воздуха от -50 °С до +40 °С. Он включает в себя: систему основного и аварийного освещения, систему автоматического обогрева с термоконтроллерами, систему автоматического притока/отвода воздуха, автоматическую пожарно-охранную сигнализацию, автономный модуль пожаротушения и первичные средства пожаротушения, системы автоматической подкачки масла, системы автоматического долива топлива.

Блок-модуль для размещения аварийной ДГУ Р250 на базе двигателя Perkins 1306-9TAG3

Представляет собой стандартный блок-модуль с габаритными размерами (ДxШxВ) 6x2,5x2,5 м. Инженерные системы идентичны описанным в п. 2.

Табл. 2. Технические характеристики ДГУ PBF1250X

Модуль газоподготовки

Внешняя система газоподготовки ГПЭ размещается в непосредственной близости от конструкций здания ЭС в отдельно стоящем блок-модуле (6x2,5x2,5 м) со всеми необходимыми инженерными системами и состоит из комплекта фильтрационного и редукционного оборудования.
Подогреватель топливного газа
Отдельно стоящий агрегат расположен в непосредственной близости от модуля газоподготовки и имеет габаритные размеры 6,1x1,88x2,64 м. Снабжен дымогарной трубой высотой 15 м.

Аварийные радиаторы охлаждающей жидкости

8 сухих градирен (четыре - 8x1,7x1,5 м и четыре - 3,4x1,2x1,25 м), расположенных на опорах в непосредственной близости от главного здания энергоцентра.
Ресивер сжатого воздуха
Отдельно стоящая цилиндрическая емкость объемом 4 куб. м для сжатого воздуха, изготовленная из стали марки 16ГС. Служит для запуска ГПГУ в работу. Рабочее давление - 16 атм.

Генерирующее оборудование ГПГУ Waukesha VHP9500GSI (США)

Модель ГПГУ Waukesha VHP9500GSI изготовлена на базе газопоршневого двигателя серии VHP. Эта серия была разработана компанией Waukesha Engine Dresser, Inc (США) в конце 60-х гг. для работы на тяжелых видах топлива, которым является ПНГ. Как результат отработанной годами технологии, двигатели этой серии обладают высокой надежностью, которая позволяет использовать их на удаленных от сервисных центров объектах, и имеют высокий ресурс. Так, полный ресурс двигателей серии VHP составляет более 250 тыс. часов. Еще одной отличительной характеристикой двигателей Waukesha является способность устойчиво работать на широком спектре газообразного топлива. Минимальное значение метанового числа, при котором двигатель вырабатывает полную мощность, может быть ниже 50. Так, на газе Чистинного месторождения, имеющем детонационный индекс WKI=44, производителем гарантировалась работа без потери мощности. Более того, конструкция двигателя такова, что допускает изменение настроек двигателя в случае изменения состава газа уже после проведения пусконаладочных работ.

Низкие обороты (1000 об./мин.) и большой объем двигателя обеспечивают устойчивую работу с нагрузкой, которая имеет большую единичную мощность. Кроме того, этот фактор реально увеличивает срок службы всех деталей двигателя на 30%, соответственно, и интервалы между ТО по сравнению с высокооборотистыми двигателями, имеющими 1500 об./мин. Внедренное передовое оборудование охлаждения клапанных седел позволяет снизить рабочую температуру клапанов и их седел, что увеличивает ресурс использования и интервал ТО этих узлов от 24 000 часов до 36 000 часов. Улучшенная конфигурация головки цилиндра и поршневой группы позволила на 30% увеличить эффективность охлаждения данного оборудования. Благодаря этому увеличились интервалы ТО на 20-25%, а также расширились допустимые границы изменения нагрузки и минимальной нагрузки без потерь стабилизации выдаваемых параметров.
На каждом из цилиндров установлены датчики температуры выхлопных газов, которые подключены к системе мониторинга и управления электростанции. Цилиндры оборудованы независимыми каналами мониторинга и управления зажиганием, осуществляемым блоком Detcon. Блок Detcon представляет собой электронно-программируемое устройство, установленное в непосредственной близости от ГПГУ в металлическом корпусе 500x250x200 мм. Он осуществляет контроль за детонацией в каждом цилиндре и имеет возможность регулировки угла зажигания в зависимости от состава топливного газа. Кроме того, Detcon имеет три дискретных выхода, в зависимости от уровня детонации подающих сигналы трех уровней:

предупреждение о наличии детонации;
необходимость плавной разгрузки;
мгновенная остановка ГПГУ.

Эти сигналы передаются на АРМ оператора. Блок может быть настроен для работы с различными типами двигателей.
В качестве генератора в ГПГУ использован трехфазный бесколлекторный генератор переменного тока Baylor (конструкция с двумя подшипниками) - модель G637ZPT-613 производства компании National Oilwell (Техас, США) мощностью 1175 кВт. Номинальное напряжение - 6,3 кВ, частота - 50 Гц. Привод генератора осуществляется с помощью непосредственного соединения с газопоршневым двигателем через гибкую муфту. Генератор National Oilwell сконструирован так, чтобы обеспечить безаварийную работу и наибольший срок службы. Корпус изготовлен из стальных деталей, приваренных к плоским торцевым кольцам, и спрессованных пластин. К корпусу приварены стальные опоры, обеспечивающие жесткое крепление генератора и его соосность с газопоршневым двигателем. Генератор состоит из двух основных частей: генератора переменного тока и встроенного, находящегося на одном валу с генератором бесколлекторного возбудителя. Вращающиеся ротор генератора и ротор возбудителя и вращающийся выпрямитель установлены на валу генератора и электрически взаимосвязаны. Применение бесколлекторного возбудителя устраняет регулировку щеток и изнашивающиеся скользящие контакты, обеспечивая таким образом длительную, надежную и безаварийную работу. Генератор поставляется с подшипниками, уже заполненными необходимым количеством смазки, и требует добавления смазки лишь каждые 2000 часов эксплуатации.

ДГУ PBF1250 X на базе двигателя Perkins 4012TWG

ДГУ используется в качестве резервного источника энергоснабжения на время проведения технического обслуживания газопоршневых агрегатов, а также нештатных ситуаций. Конструктивное исполнение ДГУ позволяет использовать ее для работы в постоянном режиме.
Двигатель 4012TWG (компании Perkins) - 12-цилиндровый, четырехтактный, с турбонаддувом. В дизель-генераторной установке применена электростартерная система запуска. Топливная система электростанции обеспечивает нормальную работу на дизельном топливе, соответствующем ГОСТ 305-82.

Панель управления и синхронизации ДГУ третьей степени автоматизации (ГОСТ 14228-80) установлена на боковую стенку блок-модуля ДГУ. Управление и мониторинг дизельной генераторной установки интегрированы в общую АСУ ТП энергоцентра и ведутся удаленно с АРМ операторской главного здания электростанции.

Аварийный ДГУ Р250 на базе двигателя Perkins 1306-9TAG3

Дизельный энергоблок в случае полной остановки станции обеспечивает аварийное электропитание всех станционных систем, а также используется для запуска. Станция работает полностью в автоматическом режиме: при отключении электричества дизель-генератор автоматически запускается, подключается к существующей сети, обеспечивая электропитание всего энергокомплекса.
Энергоблок построен на базе двигателя Perkins 1306-9TAG3. Это шестицилиндровый, с линейным расположением цилиндров привод. Диаметр цилиндров - 116 мм, ход поршня - 136 мм. Номинальная мощность составляет 200 кВт.

Окончание в следующем номере

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!