Малая энергетика в нефтегазовой отрасли

Н.А. Хаустов, Н.А. Паданкин, Е.И. Ильницкий, М.Ф. Павлова – ОАО «Звезда-Энергетика»

Рынок малой отраслевой энергетики стремительно развивается. Все шире используются возможности перехода от закупки электростанций к их аренде, совершенствуются подходы к подготовке попутного газа, развивается сеть сервисных центров. Однако остаются и нерешенные задачи. В статье рассматриваются перспективы развития малой энергетики в нефтегазовой отрасли.

В последнее время в малой энергетике наметилась тенденция перехода от прямой покупки генерирующих мощностей к приобретению их в аренду. Такой подход действительно привлекателен для заказчиков. Прежде всего, они снимают с себя все проблемы, связанные с созданием инфраструктуры по обслуживанию электростанций (и, соответственно, содержанию штата собственных специалистов), Кроме того, потребителю не нужно платить сразу большую сумму за готовую станцию.
Свой интерес есть и у производителей электростанций, которые хотя и не получают сразу всю сумму, но оставляют электростанцию в своей собственности и одновременно имеют постоянный приток денежных средств. Естественно, они заинтересованы и в обслуживании станций заказчика, предоставлении ему полного спектра услуг. Предлагая собственное обслуживание, производитель, таким образом, освобождает заказчика от ответственности за неправильную эксплуатацию техники, некачественную профилактику.
Первыми от создания собственных энергетических структур отказались нефтяники: в отличие от Газпрома у них нет мощного энергетического хозяйства, поэтому непрофильный бизнес должен быть отдан на аутсорсинг.
Аренда выгодна и удобна для заказчика, и будущее именно за такими отношениями. Со временем можно будет продавать не только электростанции (запускать и обслуживать их), но и киловатт-часы. И аренда оборудования – первый шаг в этом направлении. Производитель обеспечивает энергоснабжение нефтяных промыслов в нужном объеме, потом переносит электростанцию на другое место. Безусловно, это требует дополнительных оборотных средств, так как сумма всех своих затрат, материализованных в продукции, покрывается не сразу.
Но, тем не менее, объемы предприятия сейчас растут: выпускается по 15-17 станций в месяц.
Планируется создание сложной многомодульной станции – не самой мощной (4,5 МВт), но с высокой степенью автоматизации. Она будет построена на КС «Микуньская» (Севергазпром). Хорошие партнерские отношения сложились с нефтедобывающей компанией «РИТЭК»: сегодня реализуется проект «РИТЭК-4», в планах - «РИТЭК-6 и 7».

Использование попутного нефтяного газа

Одним из основных вопросов при эксплуатации газопоршневых электростанций, работающих на попутном нефтяном газе (ПНГ), является подготовка газа для использования его в качестве топлива. При этом обязательно производится очистка ПНГ от механических примесей и аэрозольных составляющих. В случае если метановый индекс газа ниже, чем требуется, его либо увеличивают до необходимого значения, либо используют с таким же значением – но мощность машины при этом снижается.
Газопоршневые двигатели Cummins, которые являются базовыми для установок компании «Звезда-Энергетика», могут работать с метановым индексом попутного газа до 39, но при значении меньше 52 мощность будет снижаться (коэффициент снижения можно рассчитать по составу газа).
Поскольку повышение индекса является дорогостоящей процедурой, заказчики, как правило, ограничиваются очисткой газа. К тому же, после значительного повышения метанового числа попутный нефтяной газ фактически превращается в природный (его индекс достигает 75...90) и становится уже продуктом, который можно продавать.
Для небольшого повышения индекса существуют простые и достаточно эффективные решения – охлаждение и компримирование. В частности, когда газ охлаждается, из него выпадают все аэрозольные и тяжелые фракции. Например, на Ярайнерском месторождении (Ноябрьскнефтегаз), где установлена ГПЭС мощностью 6,6 МВт, метановый индекс составляет 45. Здесь применяется система очистки фирмы Dollinger (Ирландия). Она имеет тонкую очистку – до 0,3 мкм и изначально была ориентирована на газотурбинные установки.
Для проекта «РИТЭК» использовался российский блок подготовки газа предприятия «Нефтемаш» (Тюмень). Степень его очистки слабее, но ее достаточно для того, чтобы машины работали. При этом система Dollinger стоит около 3 млн рублей, а российский блок – 1 млн.
При значении метанового индекса 45 мощность энергоблока снижалась примерно от 1500 до 1315 кВт (это относительно немного). При индексе 39 снижение составляет 500 кВт.
Проблема усложняется еще и тем, что получить заранее достаточно точные данные о качестве газа довольно сложно. Когда начинается совместный проект, добывающие компании предоставляют одни свойства газа, а с появлением новых скважин весь газ смешивается, и его свойства меняются. В любом случае, нужно использовать газ, прошедший как минимум первую ступень сепарации (то есть после отделения от нефти), так как для газопоршневых двигателей очень опасны залповые выбросы нефти.
Чтобы не допустить попадания в двигатель нефтяных пятен, в настоящее время применяется очистка газа, тонкая фильтрация, а также поддержание температуры. При реализации проекта «РИТЭК» появилось еще одно решение – использование центробежных очистителей газа (ЦОГ), позволяющих произвести тонкую очистку газа от аэрозольных и механических примесей. ЦОГ «снимает» нефтяные пятна и частично тяжелые фракции, но самое главное – аэрозоли, которые при попадании в машину вызывают и эрозию, и ее детонацию. Центробежные очистители предложены российской компанией, и, хотя некоторые специалисты относятся к такому решению скептически, на данном этапе они нас удовлетворяют.
Значительно более дорогие решения предлагает компания «Атомконверс». Используя их разработки, можно не только очищать газ, но и поднять метановый индекс. Это своего рода «мини-завод» с компримированием и охлаждением. Но заказчик не пошел на такие расходы: стоимость системы около 40 млн рублей, в то время как цена центробежных очистителей около 300 тыс. рублей.

Развитие сервиса

По мнению энергетиков, главным направлением развития услуг является развитие базовых ремонтных подразделений, которые будут осуществлять не только техническое обслуживание, но и ремонт агрегатов (вплоть до капитального). В настоящее время эти работы выполняют различные организации, главным образом заводы-изготовители агрегатов.
В ОАО «Звезда-Энергетика» разработан бизнес-план по созданию ремонтного малого предприятия на базе основного производства, планируется также открыть еще один сервисный центр. Ремонтная база может быть создана уже в следующем году.
Еще одно приоритетное направление развития сервиса – диагностика и освидетельствование существующего парка электростанций. В ОАО «Газпром», например, некоторые станции находятся в эксплуатации уже 30 лет. Даже если они стоят в резерве и имеют небольшую наработку, оборудование морально устаревает, выходят из строя детали с ограниченным сроком службы, проявляется усталость металла отдельных элементов, теряют работоспособность вспомогательные системы и т. д. Специалисты компании уже проводят диагностику и освидетельствование отдельных станций с рекомендациями по их дальнейшему использованию, модернизации, замене оборудования.
Залог надежной работы оборудования – выполнение регламентов технического обслуживания (ТО) электростанций. Если предписано проводить ТО агрегата через каждые 250 часов, это необходимо выполнять.
Иногда эксплуатант пытается на этом экономить, но последствия такой экономии, как правило, убыточны. Это можно продемонстрировать на примере. Для проекта «Сахалин-2» была построена дизельная электростанция общей мощностью 19,2 МВт (12 агрегатов). Аналогичная станция (9 агрегатов) была создана в Якутии (Сахаэнерго). Агрегаты одинаковые, но на Сахалине они третий год работают без сбоев и замечаний, а в Якутии из-за несоблюдения режимов ТО и правил эксплуатации уже три агрегата выведены в капремонт. На Сахалине техническое сопровождение в эксплуатации обеспечивает компания «Звезда-Энергетика», а в Якутии эти работы проводятся своими силами.
В течение последних трех месяцев техническое сопровождение станции в Сахаэнерго выполнял наш специалист. За это время не произошло ни одного крупного или аварийного останова. Сегодня получено предложение о возобновлении сотрудничества по техническому сопровождению не только этой электростанции, но и еще двух, находящихся в регионе.

Наличие резерва – залог надежности

Отдельной серьезной проблемой становится стремление некоторых заказчиков сэкономить на количестве агрегатов за счет практически 100%-й их загрузки, то есть если поставлено пять машин по 1,5 МВт, то все 7,5 МВт должны быть загружены. В связи с этим, когда резко возрастает нагрузка или один из двигателей останавливается «по защите», то остальные машины при недостаточном резервировании мощности не справляются со всей нагрузкой, и отключается вся станция. Экономия оборачивается дополнительными расходами. Поэтому нужно, чтобы один двигатель всегда находился в резерве и при необходимости автоматически подключался. К тому же, следует учитывать и необходимость периодического вывода агрегатов в ТО. Оптимальная нагрузка дизельных и газопоршневых двигателей в постоянном режиме эксплуатации составляет 70-80%.
Показателен пример Ярайнерской электростанции, состоящей из пяти газопоршневых агрегатов. Все они работали одновременно с рабочей нагрузкой, без резерва мощности. И при определенных нарушениях технологии, выбросах нефти, а также изменениях в составе попутного газа один из агрегатов детонировал, срабатывала автоматика и отключала его, а вслед за ним, по принципу домино, останавливалась вся станция. Пока ее вновь запускали (в течение 10-15 минут), останавливалась работа насосов и других потребителей. При наличии резерва бесперебойная работа станции в различных режимах была бы обеспечена при любых субъективных условиях, в том числе и при изменении состава газа.

Уровень мобильности повышается

Одним из основных заказчиков компании является ОАО «РИТЭК», а главная особенность сотрудничества – заключение долгосрочных соглашений по строительству целого ряда газопоршневых и дизельных электростанции на объектах «РИТЭК».
Традиционно станции размещались в зданиях, но такой вариант эффективен в тех случаях, когда электростанция строится в городских районах. На удаленных месторождениях, где нет инфраструктуры, более приемлемо контейнерное исполнение. Модульную электростанцию можно в дальнейшем переносить на новые месторождения, при этом есть возможность использовать ее «по модулям», с учетом требуемой мощности.
В рамках проектов «РИТЭК-4, 6 и 7» планируется создание блочно-контейнерных газопоршневых электростанций мощностью по 7,5 МВт.
При таком варианте упрощается строительство, быстрее решаются технические вопросы, так как большая часть работ выполняется непосредственно на предприятии. Сокращаются и сроки: если на создание стационарной электростанции требуется 11-12 месяцев, то модульную станцию можно поставить за 8-9 месяцев.
ОАО «Звезда-Энергетика» не останавливается на достигнутом уровне мобильности. Компания планирует совместно с одним из предприятий С.-Петербурга создать передвижную станцию на колесной базе – потребность в такой установке существует. При строительстве любой станции требуются сваи, фундамент. Даже если ее потом переносят, то фундамент остается в земле, а это материальные потери. Поэтому в ряде случаев передвижная станция более предпочтительна для заказчика.

Сырая нефть вместо газа

Намечающаяся в российских нефтегазовых компаниях тенденция перехода с газа на сырую нефть в качестве топлива для электростанций объясняется несколькими причинами. Такое решение будет эффективно на начальном этапе разработки месторождений (когда идет только нефть, а попутного газа еще нет) и в том случае, когда газа просто не хватает для удовлетворения энергетических нужд компании.
Основная проблема разработки электростанций, работающих на сырой нефти, – это отсутствие на российском рынке соответствующих качественных двигателей (создание двигателей для работы на российской «тяжелой» нефти в отличие от «легкой» нефти, добываемой в районе Персидского залива, требует дополнительных технических решений). К сожалению, слишком мало технических вариантов решения – только компании MAN, Wartsila и Коломенский завод могут поставлять такие двигатели.
В перспективные планы ОАО «РИТЭК» входит перевод на сырую нефть строящейся контейнерной станции на Средне-Хулымском месторождении (проект «РИТЭК-3»). Те станции, которые сегодня используются нефтяниками, уже морально устарели, недостаточно эффективны, их сложно эксплуатировать. И когда будет построена электростанция на сырой нефти в контейнерном варианте, это станет большим прорывом для нефтяников. Турбины и Дизели