CC BY
42РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОБВЯЗКИ УСТЬЯ СКВАЖИН АСТРАХАНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
УДК 622.324.5
Н.Ф. Низамов, ООО «Газпром добыча Астрахань» (Астрахань, РФ), [email protected]
А.Ф. Коренякин, к.т.н., ООО «Газпром добыча Астрахань», [email protected]
А.Г. Екотов, ООО «Газпром добыча Астрахань», [email protected]
Н.Е. Рылов, ООО «Газпром добыча Астрахань», [email protected]
Г.В. Афанасов, ООО «Газпром добыча Астрахань», [email protected]
На Астраханском газоконденсатном месторождении история эксплуатации промыслового оборудования насчитывает более 30 лет в условиях насыщенности газа коррозионно-агрессивными и токсичными компонентами. В статье обоснована необходимость внедрения различного технологического оборудования, изготовленного отечественными производителями. В качестве одного из основных конкурентных преимуществ приводится ремонтопригодность продукции - в случае острой необходимости завод-изготовитель, расположенный на территории Российской Федерации, сможет в кратчайшие сроки доставить запасные части, инструменты и принадлежности к месту проведения ремонта оборудования.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ, ГАЗОПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ, СЕРОВОДОРОД, ПОДЗЕМНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, КОЛОННЫЕ ГОЛОВКИ, ФОНТАННАЯ АРМАТУРА.
Расположенное в юго-западной части Прикаспийской низменности Астраханское газоконденсат-ное месторождение (ГКМ) является крупнейшим по запасам газа и конденсата в Европе и входит в десятку крупнейших газовых месторождений России. Разработка и эксплуатация месторождения привели к созданию уникального газохимического и газоперерабатывающего комплекса. При этом значительная глубина залегания (более 4000 м), сложные условия добычи (пластовое давление 62 МПа и пластовая температура около 120 °С), а также высокое содержание агрессивных и токсичных примесей (сероводород -до 27 %, углекислота - до 17 %) предъявляют повышенные требования к промысловому оборудованию, технологии его изготовления и оснащению.
Месторождение расположено в бассейне р. Волги - экологической
природоохранной зоне - и находится в непосредственной близости от населенных пунктов, что также сказывается на принятии специальных мер, направленных на поддержание оборудования в технически исправном состоянии и исключение рисков возникновения нештатных ситуаций, в том числе техногенного характера.
В период разработки и освоения Астраханского ГКМ у отечественной промышленности не было опыта создания добычного оборудования с вышеуказанными требованиями. Обустройство и сооружение промысла осуществлялись за счет поставок импортного оборудования, но впоследствии были приняты решения о необходимости разработки и внедрения технологического оборудования отечественного производства. В настоящий момент работа по импортозамещению актуальна в связи с введением экономиче-
ских санкций в отношении РФ в области поставок товаров и технологий, предназначенных для нефтегазовой отрасли. Кроме того, поставки запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП), а также комплектующих материалов для большей части импортного оборудования невозможны из-за снятия с производства или ликвидации заводов-изготовителей, сотрудничавших с Астраханским ГКМ на протяжении 30-летней истории его эксплуатации. К настоящему времени на месторождении выполнен большой объем работ по замещению импортного технологического оборудования аналогами отечественного производства.
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ РАБОТЫ
На опытном полигоне Цеха научно-исследовательских и производственных работ Газопромыслового управления (ЦНИПР ГПУ)
проводятся исследовательские работы по оценке качества: испытания материалов, резьбовых соединений, отечественных образцов запорной арматуры, ингибиторов,трубных изделий из различных сталей и сплавов, металлических и неметаллических уплотнений (эластомеров). Накоплен богатый опыт в области эксплуатации технологического оборудования и трубопроводов в условиях высокоагрессивных сред Астраханского ГКМ. Полученные результаты используются для уточнения проектных решений и заказных спецификаций.
В ООО «Газпром добыча Астрахань» формируются технические задания и опросные листы для отечественных предприятий на разработку и поставку технических устройств, внедрение технологий ремонта, направленных на снижение зависимости от зарубежных производителей технологического оборудования и трубопроводов.
В ходе оценки заявленных заводом-изготовителем технических характеристик за период с 2000 по 2016 г. на опытном полигоне ЦНИПР ГПУ было проведено 263 испытания (199 - испытания отечественной продукции; 64 -зарубежной). При этом из 199 с положительным результатом завершены 86 актов испытаний (или 43 %). Данный показатель обусловлен специфическими требованиями к материалам (стали и сплавы в сероводородостойком исполнении), для соответствия которым необходимы строго регламентированные технологические процессы изготовления и специальная технологическая оснастка.
Совместно с отечественными предприятиями-изготовителями по результатам стендовых и промышленных испытаний оборудования осуществляется корректировка конструкторской документации, совершенствуется технология изготовления, подбираются наиболее подходящие конструкционные материалы, в целом улучшается качество изго-
товления. В процессе этой работы происходит отбор предприятий, возможности которых в части разработки и изготовления отечественного оборудования наиболее полно отвечают требованиям Астраханского ГКМ по качеству, срокам изготовления, стоимости работ.
ПРИМЕНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
В настоящее время при строительстве скважин комплектация отечественным оборудованием составляет около 98 %. Ниже рассмотрены виды технических устройств, освоенных отечественными производителями и эксплуатируемых на промысловых объектах Астраханского ГКМ.
Подземное оборудование. С 2015 г. по Программе импорто-замещения в ГПУ ООО «Газпром добыча Астрахань» эксплуатируется подземное оборудование, рассчитанное на давление до 70 МПа, производства НПФ «Завод «Измерон» (г. Санкт-Петербург). В настоящий момент поставлено и спущено 15 комплектов на действующих эксплуатационных скважинах Астраханского ГКМ. Серийное производство комплектов подземного оборудования стало возможным благодаря проведенным испытаниям.
Опытно-промышленные испытания проходили в рамках Программы и методики опытно-промышленных испытаний насосно-компрессорных труб ОАО «ТМК» (г. Москва), комплексов подземного оборудования ООО «НПФ «Завод «Измерон», елок фонтанных ОАО «АК «Корвет», согласованной Департаментом (В.В. Черепанов) ПАО «Газпром».
В целях создания конкурентоспособной продукции одновременно проводится работа по созданию альтернативного производства комплектов подземного оборудования. На текущий момент с положительным результатом завершены промысловые испытания клапана-отсекателя производства
Воронежского механического завода (ВМЗ) - филиала ФГУП «Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева» (г. Воронеж), входящего в состав комплекта подземного оборудования. Работа по поиску альтернативного производителя, способного освоить выпуск данного оборудования, продолжается.
Обсадные, эксплуатационные и насосно-компрессорные трубы. В настоящее время на скважинах Астраханского ГКМ используются обсадные, эксплуатационные и насосно-компрессорные трубы российского производства. С самого начала освоения Астра -ханского ГКМ при строительстве скважин используется удлиненное направление - трубы стальные электросварные пря-мошовные с одним продольным швом, изготовленные по ГОСТ 20295-85 [1] производства АО «Выксунский металлургический завод» (г. Выкса) и ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (г. Магнитогорск); в качестве кондуктора применяются трубы бесшовные обсадные с упорной резьбой и муфты к ним производства ОАО «Челябинский трубопрокатный завод».
Обсадные, а также эксплуатационные трубы производства ОАО «ТМК» прошли испытания методом опытно-промышленной эксплуатации на скважинах Астраханского ГКМ и рекомендованы к серийному производству.
На 12 скважинах спущены насосно-компрессорные трубы (НКТ) из стали C90SS производства ОАО «ТМК». Реализация мероприятий по замещению импортных аналогов(в частности, продукции японской компании Sumitomo Corporation) стала возможной на основании результатов стендовых испытаний, проведенных на опытном полигоне ЦНИПР ГПУ.
Оборудование для обвязки обсадных колонн. При строительстве новых и модернизации старых скважин на Астраханском ГКМ на
а) б)
Рис. 1. Конструкция елки фонтанной арматуры: а) импортного производства; б)отечественного производства
протяжении более 20 лет используются комплекты оборудования для обвязки обсадных колонн (колонные головки) в коррозионно-стойком исполнении КЗ производства ВМЗ. Данная продукция зарекомендовала себя в эксплуатации и способна реализовать заявленные заводом-изготовителем технические характеристики. На основании опыта эксплуатации рекомендованы серийное производство и применение на скважинах Астраханского ГКМ.
Трубные головки с боковыми отводами. Трубные головки производства ОАО «АК «Корвет» на основании стендовых испытаний были смонтированы на 11 скважи -нах, в том числе 4 ед. - под эксплуатационную колонну 0 168,3 мм и 7 ед. - под эксплуатационную колонну 0 177,8 мм. В рамках выполнения установленных программ по импортозамещению на опытном полигоне ЦНИПР ГПУ проводятся стендовые испытания трубной головки под эксплуатационную колонну 0 168,3 мм (в комплекте с адаптером трубной головки и подвеской НКТ) корро-зионностойкого исполнения КЗ (содержание H2S - 27 %, CO2 - 17 %) альтернативного производителя из центральной части России.
Изготавливаемые трубные головки данных отечественных производителей превосходят по эксплуатационным параметрам импортные аналоги:
- корпусные детали изготавливаются из поковок в полном соответствии с требованиями API к материалам;
- в подвесках применяется резьба, изготавливаемая по техническим условиям производителей труб;
- применение типов подвесок НКТ и межтрубных пространств типа «металл - металл» вместо эластомерных в импортных аналогах;
- применение таких современных опций, как пробка для снятия задвижек, интерфейс канала управления подземным клапа-
ном-отсекателем, зажимные винты и тестовые каналы для опрессовки;
- применение внутренних наплавок из упрочняющих марок сталей.
Предлагается повышенный нормативный (гарантированный) срок эксплуатации - 30 лет.
Елки фонтанные. В 20152016 гг. в рамках сотрудничества ПАО «Газпром» с Правительством Республики Татарстан на двух действующих эксплуатационных скважинах были завершены опытно-промышленные испытания опытных образцов газопромыслового добычного устьевого оборудования и запорно-регулирую-щей арматуры в исполнении КЗ из специальных титановых сплавов со сроком эксплуатации кор-пусных элементов 60 лет производства ОАО «Зеленодольский завод им. А.М. Горького».
Параллельно проводимым исследованиям функциональной работоспособности Зеленодольского завода выполнена работа в отношении оборудования производства ВМЗ. Результатом данной работы стала поставка в ГПУ елок фонтанных арматур в коррозион-ностойком исполнении КЗ, которые после испытаний эксплуатируются на новых скважинах.
В настоящий момент на действующих эксплуатационных скважинах Астраханского ГКМ внедрены в производство 15 елок фонтанных арматур производства
ОАО «АК «Корвет» и 6 - производства ВМЗ.
Для выбора конструкции фонтанных елок был проведен анализ видов и характеров возникающих дефектов и методов борьбы с ними. Для оценки сравнительных характеристик сформулированы преимущества и недостатки двух модификаций фонтанных елок, а именно: выпускающийся за рубежом моноблок в виде Y-образной 45°-ной крестовины и отечественной разработки в виде ^образной фланцевой крестовины с ввернутыми шпильками и навесными задвижками.
На отработавших нормативный срок фонтанных арматурах на скважинах Астраханского ГКМ наиболее часто встречаются следующие дефекты:коррозионные повреждения поверхностей в области канавок концевых соединений, уплотнительной поверхности «корпус - седло»; коррозионные повреждения поверхностей в области подкрышечных и фланцевых уплотнительных колец; трещины в корпусе моноблоков.
После изучения данных дефектов, а также с учетом преимущества V-образной фланцевой крестовины с ввернутыми шпильками и навесными задвижками приоритет был отдан последней.
Рассмотрим преимущества и недостатки конструкций фонтанных елок в коррозионностойком исполнении КЗ отечественного и импортного производства, при-
меняемых на скважинах Астраханского ГКМ.
Вариант 1: импортное изделие (рис. 1а). Елка фонтанной арматуры выполнена в форме моноблока в виде Y-образной крестовины с боковыми отводами под 45°. В мо -ноблок встроены 5 задвижек: коренная механическая, центральная пневмоприводная, буферная механическая и две боковые механические.
Вариант 2: отечественное изделие (см. рис. 1б). Елка фонтанной арматуры выполнена в виде V-образной фланцевой крестовины под 45° с ввернутыми шпильками. Все вышеперечисленные задвижки являются навесными.
Для варианта 1 отмечаются следующие недостатки по сравнению с вариантом 2: меньшее число соединений (4 ед.); ремонт корпусных задвижек возможен только при глушении скважины. В свою очередь, вариант 2 обладает следующими преимуществами по сравнению с вариантом 1: большое число соединений (8 ед.); ремонт задвижек возможен при закрытых клапане-отсе -кателе и коренной задвижке, при этом можно проводить монтаж и демонтаж задвижек, не снимая полностью елки и не производя глушения скважины.
На Астраханском ГКМ предложили при комплектовании скважин рассмотреть вариант 2 как преимущественный. В целях унификации парка фонтанных арматур по варианту 2 созданы фон -танные елки всех вышеуказанных отечественных заводов-изготовителей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время по результатам проведенных опытно-конструкторских и изыскательских работ компоновка эксплуатационной скважины Астраханского ГКМ (комплект подземного оборудования, обсадные, эксплуатационные и насосно-компрессорные трубы, колонные головки,трубные головки, елки фонтанные) выполне-
Елка фонтанная
Трубная головка
Оборудование для обвязки обсадных колонн *■■
Кондуктор
Оборудование 1000 подземное
2000
Обсадные трубы
Насосно-компрессорные трубы
4000
Рис. 2. Схема комплектации скважин Астраханского газоконденсатного месторождения оборудованием российского производства
ны с применением отечественных материалов и технологий (рис. 2).
Специфические условия эксплуатации оборудования и его компоновок определяют характерные конструктивно-технические требования,которые необходимо соблюдать при его совершенствовании. Отечественные заводы-изготовители выполнили следующие требования: достаточно высокий уровень общей функциональной надежности оборудования в различных неблагоприятных условиях эксплуатации; высокий класс точности изготовления деталей и сборки сопряжений; повышенные качество и точность изготовления, к которым предъявляются высокие требования герметичности; высокое качество широко используемых герметизирующих и уплотнительных элементов, от надежности которых зависит работоспособность оборудования; устойчивость параметров технических характеристик во времени и сохранение работоспособности в течение технологически замкнутого цикла эксплуатации; высокий уровень ремонтопригодности оборудования и взаимозаменяемости, и в первую очередь для наиболее уязвимых быстроизнашивающих-
ся деталей и узлов; ограниченные минимально необходимым числом типоразмеров конструктивно-нормализованные ряды изделий.
Применение внутренних наплавок из упрочняющих сталей, изготовление деталей в соответствии с требованиями API к материалам и повышенный гарантийный срок эксплуатации являются основными преимуществами отечественного оборудования по сравнению с импортными аналогами. Данное предложение обосновывается и подтверждается проведенными стендовыми и опытно-промышленными испытаниями на эксплуатационных скважинах Астраханского ГКМ.
Проведенные экономические расчеты показали значительное сокращение затрат на поддержание в исправном состоянии основных средств производства за счет снижения стоимости их закупки, ремонта, обслуживания и эксплуатации, а также за счет естественного снижения логистических издержек при поставке технических устройств, запасных частей, материалов и принадлежностей. Экономический эффект при замене импортного оборудования разработанными отечественными аналогами составил более 2,8 млрд руб.
Таким образом, в ООО «Газпром добыча Астрахань» подготовлены и внедрены в производство различные виды отечественного оборудования для добычи и подготовки пластовой смеси из газа и газоконденсата, содержащей в большом количестве коррози-онно-агрессивные и токсичные компоненты, опыт эксплуатации которого является уникальным для газовой и машиностроительной областей промышленности. ■
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 20295-85. Трубы стальные сварные для магистральных газонефтепроводов. Технические условия (с Изменениями № 1, 2) [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-20295-85 (дата обращения: 22.08.2018).
м
