УДК 622.276.012
© Э.А.Микаэлян, Р.Э.Микаэлян, В.П.Дорохин, 1998
Э.А.Микаэлян, Р.Э.Микаэлян, В.П.Дорохин (ГАНГ им. И. М. Губкина)
Перспектива применения газотурбинных агрегатов в нефтегазовой промышленности
E.A.Mikaelian, R.E.Mikaelian, V.P.Dorohin (GANG under I.M.Gubkin)
Г
Prospects for application of gas-turbines in oil and gas industry
Presented are additional specifications for technical conditions on development of integrated certification system, quality control and reliability protection of RAO «Gazprom» gas transporting equipment. It is noted, that they can be used as the basis for development of additional requirements on technical conditions for manufacturing of oil and gas equipment in other industrial sub-branches .
ехнико-экономическое обоснование (ТЭО) применения различных типов привода для нефтегазовой промышленности показывает, что в настоящее время в условиях периодических колебаний производительности нефтегазотранспортных систем, объемов производства, расположенных в труднодоступных местах с неразвитой инфраструктурой, самым эффективным и рациональным типом привода является газотурбинная установка (ГТУ). Этот тип привода наиболее чувствителен к сезонным колебаниям температуры наружного воздуха, согласующимся с колебаниями гидравлических мощностей нефтегазопроводов; неприхотлив к виду используемого топлива; легко доступен в разработке и эксплуатации агрегатов с большой единичной мощностью, т.е. находится вне конкуренции по сравнению с электроприводным и поршневым типами приводов. При ТЭО выбора типа привода необходимо прежде всего учитывать следующие факторы: складывающиеся цены на топливо и электроэнергию на предполагаемый срок эксплуатации с учетом прогнозных данных по индексации этих цен; экономическую эффективность, проявляющуюся за счет применения блочного, блочно-комп-лектного или модульного исполнения оборудования и повышения индустриализации строительства. По этому фактору газотурбинные газоперекачивающие агрегаты (ГГПА) в настоящее время могут конкурировать с электроприводными ГПА. Строительство компрессорных станций (КС) с такими ГГПА в блочно-модульном исполнении на подготовленной площадке длится до десяти дней. Фактор надежности агрегата учитывается при определении экономической эффективности путем выбора различного числа установленных агрегатов.
Следующим фактором эффективности агрегатов является его экономичность, что проявляется через к.п.д. Сравнение по экономичности надо проводить с учетом потерь энергии во всех звеньях технологической цепочки передачи энергии от источника, вырабатывающего ее (тепловой двигатель: паротурбинная установка, ГТУ, поршневой газовый двигатель и др.), до источника, потребляющего ее (центробежный нагнетатель, поршневой компрессор). Фактор, характеризующийся рабочей мощностью энергопривода, связан с работой в условиях выравнивания периодических колебаний производительности газопровода при значительных изменениях температуры наружного воздуха. Если мощность электропривода ГПА не изменяется при колебаниях температуры наружного воздуха, то каждый градус изменения этой температуры меняет мощность газотурбинного привода не менее, чем на 1%. Базой для сравнения принимаются КС с электроприводными ГПА и КС с газотурбинными ГПА с одинаковой рабочей мощностью.
Технико - экономические расчеты показывают, что в условиях, когда характеристика периодических колебаний производительности газопровода станет меньше 0.10, самым приемлемым двигателем на газопроводе будет электропривод, мощность которого практически не изменяется в зависимости от колебания температуры наружного воздуха. Положительной особенностью чувствительности ГТУ к изменению температуры наружного воздуха, когда характеристика переменного режима выше 0.10, является согласованность колебаний мощности установки с сезонными колебаниями газопотребления.
В условиях периодических колебаний производительности газопровода, что
влияет на работу газотурбинного привода, возникает возможность рационализации системы технического обслуживания ГГПА. Это связано с выбором соответствующей стратегии ремонта газотурбинного ГПА с равномерным распределением ремонтных работ в течение всего календарного года, в то время, как для ЭГПА придется концентрировать основной объем ремонтных работ в период избытка мощностей привода, соответствующий падению производительности газопровода. В противном случае, если не будут позволять мощности ремонтных баз, то необходимы дополнительные резервные агрегаты на КС, что увеличит капитальные вложения и эксплуатационные затраты на КС с ЭГПА. Отмеченное усугубляется и тем, что падение производительности газопровода, вызванное сезонными колебаниями потребления энергоресурсов, в основном приходится на напряженный летний период, связанный с текучестью кадров и отпусками.
Если ГГПА получил преимущественное применение у нас в стране на газопроводах и без газотурбинного привода нельзя было достичь существующих масштабов развития газотранспортных систем, то при разработке и эксплуатации нефтяных, газоконденсатных и газовых месторождений, транспорте нефти на нефтегазоперерабатывающих заводах и комплексах преимущественное развитие имеют поршневые газоперекачивающие агрегаты (ПГПА), поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС) и электродвигатели. Газотурбинный двигатель для привода газовых компрессоров, центробежных нагнетателей (ЦН), нефтяных и водяных насосов и электрогенераторов уже давно широко применяется за рубежом во всех приведенных выше областях, в нашей же стране - с 70-х годов на некоторых промыслах. Из перечис-
6/1998 51
ленных возможных областей применения ГТУ в промысловой практике достаточно широкое распространение этот тип привода получил в системе подготовки газа к транспорту на ДКС перед подачей его на головную КС, например, на промыслах Надыма, Оренбуржья, Уренгоя, Ямбурга. На промыслах Нижневартовска ГТУ применяются на КС для подачи газа в газлифтные скважины при газ-лифтном способе добычи нефти. Существующие технологические схемы сбора нефти и газа имеют следующие недостатки: многочисленные потери газа сепарации и затрубного газа, а также газа из скважин и различных промысловых установок на факел, потери энергии при дросселировании, особенно в пунктах регулирования и распределения газа. Известна рациональная схема сбора газа, исключающая перечисленные недостатки. Так как сжатие газа на нефтегазоперера-батывающих заводах и при транспортировке является дорогостоящим процессом, необходимо сбор газа на промыслах осуществлять при максимально возможном высоком давлении. Представленная трехступенчатая схема сбора газа применима для больших месторождений с различными уровнями рабочих давлений с энергетическими и газоперекачивающими агрегатами на базе газотурбинных двигателей.
Крупным поставщиком ГГПА в России является Сумское МНПО им. М.В.Фрунзе, выпускающее их не только для газопроводов, но и для промысловых КС. Эти агрегаты имеют широкую гамму максимальных рабочих давлений до 35 МПа и выше, производительность до 55 млн.м3/сут на базе ГПА-Ц-6.3 и ГПА-Ц-16. Мощности одного Сумского объединения недостаточны для удовлетворения нужд отрасли. Необходимо наладить производство таких агрегатов на других предприятиях, например, НЗЛ, ТМЗ, имеющих необходимую производственную базу, а также на авиационных заводах, работающих по программе конверсии. В настоящее время некоторые заводы, выпускавшие авиационные газотурбинные двигатели, переходят по программе конверсии на разработку и выпуск энергетических и газоперекачивающих газотурбинных агрегатов. Для полного удовлетворения нужд нефтяной и газовой промышленности в газотурбинных двигателях в ближайшее время необходимо усилить государственную поддержку и предусмотреть расширенный план выпуска не только энергетических газотурбинных агрегатов для газотранспортных систем, но и газотурбинных агрегатов для перекачки нефти и различных промысловых нужд. Авиационные заводы, работающие по конверсионной программе, предлагают реконструкцию и создание тепловых электростанций и котельных на основе интенсивных газотурбинных технологий. Основ-
ные типы оборудования при реализации газотурбинных технологий: когенераци-онные газотурбинные электростанции, газотурбинные надстройки паросиловых электростанций, парогазовые установки, газотурбинные электростанции простого цикла на газовых месторождениях в крупных узловых газотранспортных системах и объектах. При этом проводимая программа реконструкции и технического перевооружении отрасли предусматривает обновление и модернизацию парка оборудования, снижение удельного расхода топлива на выработку электроэнергии, улучшение экологических показателей, получение прибыли от реализации электроэнергии и тепла. Необходимо значительно расширить область применения газотурбинных технологий в нефтегазовой промышленности, что связано со значительными инвестициями. В настоящее время объем инвестиций по годам явно недостаточен для проведения в широком масштабе доработок авиационных двигателей с целью их использования в нефтегазовой промышленности.
Анализ данных эксплуатации, конструкторских разработок и технических доку-ментаций существующих в отрасли газотурбинных агрегатов показывает, что для совершенствования эксплуатационной пригодности ГГПА необходимо разработать дополнительные требования на изготовление основного энерготехнологического оборудования трубопроводного транспорта.
Объем основных производственных фондов и эффективность их использования непосредственно влияют на технико-экономические показатели производства. Анализ использования основных производственных объектов транспорта углеводородного сырья (УВС) и, в частности газотранспортных систем (ГТС), показывает нерентабельность ведения производства из-за высокого фактического резерва мощностей, иногда в несколько раз превышающих проектные показатели, высокой недогрузки транспортных систем, например для ГТС, доходящей иногда до 60 %. В конечном счете все это приводит к неадекватности объема транспортируемого газа основным производственным мощностям и, как следст
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.