Попутная нефтяная энергия

Повышая и без того высокий (97,6%) уровень утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), ЛУКОЙЛ ввел в Пермском крае Чашкинскую ГТЭС, которая будет перерабатывать около 50 млн кубометров ПНГ в год для производства электроэнергии. Электростанция специально приспособлена для работы на высокосернистом попутном нефтяном газе трех прикамских месторождений компании. В рамках проекта ЛУКОЙЛ построил первую для себя цифровую подстанцию и намерен в дальнейшем тиражировать этот опыт и на других проектах.

Чашкинская ГТЭС обеспечит энергоснабжение как объектов ЛУКОЙЛа, так и жителей региона

Фото: ПАО "Лукойл"

Без сжигания и с пользой

Утилизация попутного нефтяного газа — одна из значимых проблем, стоящих перед нефтегазовой промышленностью мира в целом и России в частности. По данным WWF, экологический ущерб от факельного сжигания 1 млрд кубометров ПНГ составляет до 7,1 млн тонн в эквиваленте CO2. В подавляющем большинстве стран сжигание ПНГ преследуется по закону, не исключение и Россия. В 2012 году вступило в силу постановление правительства РФ, предписывающее нефтяным компаниям утилизировать не менее 95% попутного нефтяного газа. За сверхнормативное сжигание ПНГ предусмотрены штрафы, которые с годами увеличиваются. С 1 января штрафы за сжигание ПНГ поднялись в четыре раза, и ведомства обсуждают дальнейшее ужесточение законодательства в этой сфере. Вместе с тем пока на показатель в 95% российский нефтегазовый сектор не вышел: по итогам 2019 года Минэнерго оценивает среднеотраслевую глубину утилизации в 81,5% и считает реалистичным достижение 95-процентной нормы лишь к 2035 году.

При этом сжигание ПНГ наносит ущерб не только окружающей среде, но и самим недропользователям — ведь, хотя организация факельного сжигания требует ничтожно малых затрат (10 коп. на кубометр), рациональное использование этого сырья приносит объективную коммерческую выгоду. Утилизация ПНГ возможна несколькими способами разной степени технической прогрессивности, от поставки в небольших количествах в газотранспортную систему и обратной закачки в пласт до неглубокой переработки с получением метана и пропан-бутановой смеси и глубокой — с разделением на метан и широкую фракцию жидких углеводородов, далее направляемых на производство нефтехимической продукции. И все большее распространение получает использование ПНГ для генерации электроэнергии и тепла. Строительство электростанций, использующих вместо дорогостоящего жидкого топлива или природного газа собственный ПНГ с месторождения, позволяет решить проблему энергоснабжения удаленных объектов, где нет необходимой инфраструктуры, используя подручное сырье. Соответственно, нет необходимости дополнительно сжигать дорогостоящее топливо или приобретать электричество из центральной сети, что способствует снижению общих выбросов.

Свет из бросового газа

В рамках комплексного проекта «Энергия Пармы» ЛУКОЙЛ построил первую цифровую подстанцию «Чашкино»

Фото: ПАО "ЛУКОЙЛ"

Крупные нефтегазовые компании, показывает статистика Минэнерго, справляются с задачей утилизации ПНГ лучше, чем отрасль в целом: средний коэффициент полезного использования ПНГ у них почти на 4 процентных пункта выше, чем в среднем по отрасли (85,3%). Но при этом среди них есть те, кто давно вывел утилизацию ПНГ на требуемый уровень 95% и с годами только улучшает этот показатель.

Одним из лидеров в области утилизации ПНГ в российском нефтегазовом секторе, по данным Минэнерго, является ЛУКОЙЛ, у которого коэффициент полезного использования ПНГ по итогам 2019 года составил 97,6%.

Для увеличения уровня утилизации ПНГ ЛУКОЙЛ использует весь спектр доступных решений, осваивая все новые способы утилизации. Например, с июля компания начала использовать ПНГ как источник энергии при буровых работах. На Средне-Назымском месторождении компании в ХМАО за счет перехода на ПНГ энергозатраты при бурении снизились на 50%.

А в августе ООО «ЛУКОЙЛ-Энергоинжиниринг» ввело в эксплуатацию газотурбинную электростанцию (ГТЭС) «Чашкино» в Пермском крае, работающую на попутном нефтяном газе.

ГТЭС «Чашкино» находится недалеко от Березников и свое название получила от нефтяного месторождения, которое разрабатывает «ЛУКОЙЛ-Пермь». Она предназначена прежде всего для обеспечения энергии нефтепромысла и полезной утилизации ПНГ: станция может перерабатывать около 50 млн кубометров этого сырья в год в течение 25 лет. Сроки строительства за счет тщательного планирования проекта составили всего 11 месяцев. На площадке собирали укрупненные модули высокой заводской готовности. Специалисты ООО «ЛУКОЙЛ-Энергоинжиниринг» подготовили и разместили на заводах-изготовителях заказы на производство ключевых узлов объекта. Они были испытаны на заводских стендах еще до поставки, что помогло существенно сократить сроки строительно-монтажных и пусконаладочных работ.

Чашкинская ГТЭС работает на ПНГ, который поступает с трех прикамских месторождений — Жилинского, Бельского и Ростовицкого. Попутный газ этих месторождений характеризуется высоким содержанием серы, крайне разрушительно воздействующей на энергоагрегаты. Необходимость обеспечить их дополнительную защиту и обусловила конструкционные особенности станции. «Для адаптации газотурбинного двигателя к работе на топливе с высоким содержанием серы применен ряд конструктивных доработок, в том числе специальное покрытие лопаток турбин и специальные материалы при изготовлении деталей и изделий, подверженных разрушительному воздействию серы»,— рассказывает генеральный директор ООО «ЛУКОЙЛ-Энергоинжиниринг» Сергей Борисенко.

Наградные «Уралы»

Сжигание ПНГ и выработка электроэнергии на Чашкинской ГТЭС происходит в энергоагрегатах «Урал-4000». Всего их четыре, в основе каждого из них авиационный двигатель Д-30 (их устанавливали на пассажирские самолеты ТУ-134). Их поставило пермское конструкторское бюро «ОДК-Авиадвигатель», специалисты которого уже 27 лет занимаются созданием газотурбинного оборудования для предприятий ТЭК России.

ЛУКОЙЛ уже много лет плодотворно сотрудничает с АО «ОДК-Авиадвигатель», помогая моторостроителям диверсифицировать производство. Турбины производства «ОДК-Авиадвигатель», способные работать на ПНГ, установлены на многих объектах группы ЛУКОЙЛ. Сегодня компания использует 75 газотурбинных энергоагрегатов пермского производства совокупной мощностью 850 МВт.

Технологию конверсии авиадвигателей Д-30 и ПС-90А в ГТУ пермские моторостроители освоили еще в 1990-х, однако приспособить их для полезного использования ПНГ предприятию удалось лишь в сотрудничестве с нефтяными компаниями. За создание и внедрение ГТЭС серии «Урал» для работы на ПНГ различного состава месторождений нефти и газа коллективу разработчиков ЛУКОЙЛа и «ОДК-Авиадвигатель» была присуждена премия правительства РФ в области науки и техники. По данным ОДК, с учетом себестоимости выработки электроэнергия, производимая на ГТЭС серии «Урал», обходится на 30–40% дешевле покупной. При этом достигается эффект утилизации ПНГ и сокращения выбросов CO2. К моменту вручения Государственной премии только на объектах «ЛУКОЙЛ — Западная Сибирь» пермские энергоустановки утилизировали более 1 млрд кубометров ПНГ.

На предприятиях ЛУКОЙЛа пермские ГТЭС на попутном нефтяном газе работают с 2001 года — на Северо-Губкинском месторождении, где в 2007 году была установлена и новая ГТЭС «Урал-6000», на ряде других западносибирских месторождений работают ЭГЭС-12С.

В 2015 году в Перми на одном из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов ЛУКОЙЛа — ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» — был запущен крупный энергоцентр электрической мощностью 200 МВт, который помимо электроэнергии снабжает завод технологическим паром в объеме 680 т/ч. В этом примере использованы энергоагрегаты «ОДК-Авиадвигатель» единичной мощностью 25 МВт, спроектированные на базе двигателей ПС-90А.

При запуске Чашкинской ГТЭС масштабно использовался опыт другого проекта «ЛУКОЙЛ-Пермь» — Ильичевской ГТЭС, построенной в рамках первого этапа проекта «Энергия Пармы» в 2013 году.

Опыт Пармы

Детальная проработка проекта позволила построить станцию всего за 11 месяцев

Фото: ПАО "Лукойл"

«Уже имея опыт эксплуатации данных турбин, мы учли его при строительстве Чашкинской ГТЭС и элементов ее инфраструктуры,— говорит Сергей Борисенко.— Специалисты "ЛУКОЙЛ-Энергоинжиниринг" модернизировали систему газоподготовки для агрегатов "Урал-4000". Автоматизированная система управления станцией поддерживает технологические процессы с высокой степенью точности, благодаря чему Чашкинская ГТЭС стала одной из самых эффективных электростанций в Пермском крае».

Электроэнергия, полученная на Чашкинской ГТЭС, будет использована для энергоснабжения буровых установок, характеризующихся резкопеременной нагрузкой. Чтобы Чашкинская ГТЭС могла выдерживать перепады нагрузок, был применен ГРАРМ — групповой регулятор активной и реактивной мощности. Он автоматически перераспределяет резкие перепады нагрузок между турбинами.

Чашкинская ГТЭС обслуживается по контракту жизненного цикла, подразумевающему полное ремонтно-техническое обслуживание энергоагрегатов их производителем, «ОДК-Авиадвигатель», в течение всего их жизненного цикла с оплатой за фактически отработанные машино-часы. Таким образом, производитель финансово заинтересован в том, чтобы оборудование работало не простаивая.

Первая цифровая

В рамках проекта Чашкинской ГТЭС ЛУКОЙЛ построил первую в своей истории цифровую подстанцию «Чашкино» (110/35/6 кВ), обеспечивающую прием и распределение произведенной электроэнергии на собственные нужды и в сеть МРСК Урала. Преимущества цифровых подстанций, которых сегодня в России не так много,— это повышение надежности, снижение эксплуатационных затрат, унификация информационных протоколов и оборудования, сокращение кабельного хозяйства и кабельных конструкций, повышение контролируемости и диагностики каналов сбора, передачи информации и управления. Также цифровые подстанции характеризуются относительно более сжатыми сроками проведения строительно-монтажных и пусконаладочных работ и обеспечивают формирование единого информационного пространства, необходимого для дистанционного контроля и управления и в перспективе построения умных сетей.

На цифровую подстанцию полученная на Чашкинской ГТЭС электроэнергия поступает по кабельной линии 6 кВ. Дальше от подстанции электроэнергия распределяется по трем основным направлениям, также охваченным проектом.

Сегодня, уже имея опыт создания цифровых подстанций, ЛУКОЙЛ планирует распространить эту практику на другие сетевые объекты.