День шахтёра 2020
отмечаем здесь

Электроснабжение месторождений. На краю земли

Мессояхское месторождение нефти, эксплуатация которого началась три года назад, остаётся самым северным из российских материковых.

«Разведанные нефтеносные участки находятся в зоне суровых климатических условий. Чтобы добыть нефть Мессояхи и начать её отгрузку, потребовались работа и усилия тысяч специалистов, сложнейшие технологии и масштабные инвестиции», — так прокомментировал запуск объекта Владимир Путин.

«За Восточно-Мессояхским месторождением последует освоение и Западно-Мессояхского. Так что впереди большая, очень интересная и нужная стране работа», — добавил он.

Мессояхское месторождение нефти
Фото: mesng.ru

Мессояха — далеко не единственное российское северное месторождение. Крайний Север — это в принципе гарант сырьевой и энергетической безопасности России, а в перспективе, может быть, и мира.

Здесь добывают 90% российских и 20% мировых объёмов нефти и газа. Четверть разведанных запасов планеты сосредоточено здесь. И существенная часть российского бюджета также формируется на этих далёких и непростых для освоения территориях.

По площади территория Крайнего Севера превышает несколько европейских государств. Только не было бы тут никого кроме диких уток, оленей и медведей, если бы на глубине нескольких километров не хранилось чёрное золото — одно из главных богатств России.

В проект внесшего энергообеспечения чаядинского месторождения планируют вложить более 6 миллиардов рублей. Запланировано строительство двухцепной ЛЭП 220КВ протяженностью 75 километров с подстанцией "Чаянда"

Чтобы его извлечь, необходимо построить в этих суровых и безлюдных землях инфраструктуру цивилизации. В первую очередь, речь идёт об энергетической инфраструктуре, без которой современное оборудование просто не может функционировать.

Вопрос в том, как электрифицировать эти места, когда столбик термометра опускается ниже -50 °C, добраться до месторождения не так-то просто, да и обслуживать установленное оборудование оказывается весьма проблематично.

«Для разработки любых месторождений, независимо от климата и региона, необходимо сначала обеспечить будущий объект энергией.

Заказчик строительства ЛЭП закладывает необходимые требования и общие технические условия, которые передаются проектировщику линии.

Тот, в свою очередь, определяет, как снабжать объект энергией в зависимости от географического положения — просчитывает, нужно ли подключение к действующей высоковольтной линии и на каком расстоянии она находится от объекта, или лучше сделать местное энергообеспечение.

В последнем случае с помощью ГТУ (газотурбинной установки)», — объясняет коммерческий директор ООО ПО «РосЭнергоРесурс» Андрей Полев.

«Для разработки любых месторождений, независимо от климата и региона, необходимо сначала обеспечить будущий объект энергией.

Зима на Мессояхском месторождении длится 9 месяцев. В это время температура воздуха опускается до -50-60 градусов по Цельсию. Порывы ветра могут достигать 40м\с.

Заказчик строительства ЛЭП закладывает необходимые требования и общие технические условия, которые передаются проектировщику линии.

Тот, в свою очередь, определяет, как снабжать объект энергией в зависимости от географического положения — просчитывает, нужно ли подключение к действующей высоковольтной линии и на каком расстоянии она находится от объекта, или лучше сделать местное энергообеспечение.

В последнем случае с помощью ГТУ (газотурбинной установки)», — объясняет коммерческий директор ООО ПО «РосЭнергоРесурс» Андрей Полев.

Спасите тундру

Ключевой сложностью создания энергетической инфраструктуры на Севере специалисты называют даже не экстремальные температуры, хотя этот фактор, конечно, тоже накладывает свою специфику.

Первое, о чём заговорили наши эксперты — это логистические трудности.

«На сегодняшний день все легкодоступные регионы уже освоены, сейчас люди переходят на освоение новых удалённых земель. А сложные климатические регионы с суровым климатом и особенностями географии — это строительство на болотах, тяжёлая доставка грузов из-за отсутствия дорог, сезонные временные рамки для транспортной доступности, сильно пересечённая местность: горная, скалистая, болотистая.

И чем дальше объекты, тем затратнее их строительство и разработка», — рассказывает Андрей Полев.

Мессояхское месторождение
Фото: mesng.ru

И дело не только в существенных финансовых затратах. Создать добывающий объект нужно таким образом, чтобы нанести наименьший урон природе.

Тундра — дама, конечно, холодная и суровая, но и при этом и очень ранимая. Если это не зимник, то движение здесь возможно только на экологически безопасных вездеходах, у которых давление на почву минимальное.

А теперь сопоставим эти требования с необходимостью строительства ЛЭП. Это тяжёлая техника, это вырубка деревьев, это неизбежное вторжение в почву.

«По территории тундры нельзя свободно ездить без разрешения экологов, так как там растёт мох, и, если тяжёлой техникой его повредить, он не сможет расти десятки лет. Специалисты запрещают ездить летом по новым направлениям — только по старым проложенным дорогам, и строго за этим следят.

Также в качестве примера можно привести задачу, которую проектировщикам необходимо решить: при проектировании ЛЭП, пролегающей по реликтовому или заповедному лесу, необходимо свести к минимуму вред, который ему наносят подобные мероприятия.

Поэтому проектировщик должен предложить оптимальное решение по уменьшению протяжённости линии и использованию высоких опор.

Последние требуют оснащения более крепкими стойками (шире и тяжелее). А это снова приведёт к существенным финансовым затратам, хотя в данном случае суровые климатические условия отсутствуют», — делится опытом г-н Полев.

Мы поедем, мы помчимся

Летом по тундре передвигаться непросто, да и банально опасно — утонешь. Так что всё оборудование перевозят по зимникам. Это полноценные дороги, здесь работает техника, организована своя логистика, можно перевозить 100 тонн груза, только вот функционируют они с января по май. Кто не успел — остаётся на второй год. Эти законы действительны для всех участников северных проектов.

«Мы отлично понимаем, что если до определённого момента не завезли оборудование, то заказчика уже подвели — проект откладывается на год.

Поэтому одна из самых главных сложностей — это время. Так что дело не только в создании специфического северного исполнения, но и в организации процесса работ», — рассуждает начальник отдела проектных продаж ООО «Завод инновационных технологий» Сергей Моляров.

«В северных регионах обычно работы по строительству производят зимой. В тёплое время года дорогая спецтехника может получить критические повреждения в ходе работы или же попросту утонуть в болотах.

На севере, когда зимник «падает», строители нанимают дорогостоящую технику, которая на гусеничном ходу может преодолеть дорогу по любой поверхности, но такой способ несёт за собой огромное увеличение расходов на разработку новых объектов», — добавляет Андрей Полев.

Северное исполнение

Конечно же, работа и монтаж всего энергооборудования на Севере имеет свою специфику — её формирует и низкая температура, и удалённость объекта.

Даже сталь: при достижении определённого температурного уровня она становится хрупкой и может не выдержать проектной нагрузки.

«Этот показатель у стали называется — ударопрочная вязкость. В суровом климате с температурными нагрузками до -65 °С нужно использовать сталь низколегированную класса С345 (марки 09Г2С).

Чем суровее климат, тем большее механическое воздействие испытывают все составляющие элементы ЛЭП», — поясняет Андрей Полев.

По объемам доказанных запасов Мессояхская группа месторождений относится к уникальным. 472,4 миллионов тонн нефти и газового конденсата. 188 миллиардов кубометров природного и попутного газа.

А провода? С ними тоже не всё гладко. В условиях низких температур они натягиваются, а при воздействии положительных — накаляются и растягиваются. И чем шире диапазон колебаний температуры от плюса к минусу, тем больше диапазон колебания провода.

Для этого при проектировании линии подбирается специальный параметр — оптимальная стрела провеса.

«Допустимое изоляционное расстояние до земли регламентируется ПУЭ7 (Правилами устройства электроустановок).

Высота пролёта до земли в ненаселённых пунктах должна составлять 6 м, в населённых — 7 м.

Это означает, что в самую жаркую погоду провод не должен опуститься ниже этой отметки, а касание до земли в принципе недопустимо», — комментирует Андрей Полев.

И это лишь несколько моментов. Добавить к этому ветра (на той же Мессояхе порывы могут достигать 40 м/с), вечную мерзлоту, несущие возможности грунта.

Кроме того, любое энергетическое оборудование нужно не просто установить — необходимо сделать так, чтобы система работала бесперебойно, причём, желательно с минимальным человеческим участием: по описанным выше причинам регулярный выезд специалистов на объект исключён.

«Мы постоянно работаем с северными объектами и поэтому отлично знаем особенности этого региона. Наше оборудование функционирует при температуре от -60 до +45 °C.

Если речь идёт об оборудовании наружного исполнения, то здесь обязательны спецрешения: особые материалы прокладок, сальников, медная обмотка вместо алюминиевой.

Но чаще всего мы работаем с блочно-модульным исполнением. Это связано с несколькими факторами.

Во-первых, технику нужно ещё и обслуживать, а при температуре -35 °C много ли наработаешь. Во-вторых, ни для кого не секрет, что часть комплектующих — импортного производства. Зарубежное оборудование не рассчитано на работу в таких условиях, как правило там температурный режим до -25 °C. Порой российских аналогов просто нет, а в некоторых случаях мы сознательно отказываемся с ними работать.

Качественные характеристики оставляют желать лучшего, наступают гарантийные замены. Не можем же мы в течение 5 лет 10 раз менять контроллеры — это вопрос нашей репутации как поставщика», — говорит Сергей Моляров.

Он ещё раз подчеркнул важность такого показателя, как надёжность оборудования. Это требование актуально везде, но на Севере — особенно. ЗИТ практикует жёсткий контроль качества, дважды проходит приёмо-сдаточные испытания.

«При шефмонтаже и пусконаладке оборудования присутствует представитель заказчика, параллельно с этими процессами мы проводим необходимое обучение, чтобы в случае внештатной ситуации он смог оперативно принять меры и, по меньшей мере, обезопасить себя.

Также прямо на месте даём необходимую информацию по поводу софта, на дополнительные вопросы отвечаем удалённо — в режиме конференции или по электронной почте», — уточняет г-н Моляров.

Источники энергии

Затронем немного и другой важный вопрос: какие источники энергии возможно использовать на подобных месторождениях? На самом деле, это отдельная большая тема.

На первом этапе, когда месторождение только обустраивается, как правило, работают временные источники — дизельные электростанции. Это агрегаты небольшой мощности, зато разворачивается такая инфраструктура быстро.

Но это именно временно решение: при полноценной работе объекта затраты оказываются огромными. По данным специалистов ПАО «Газпром нефть», это 10-12 рублей за кВт. Ведь ДТ нужно не только закупить, но и доставить на месторождение.

Фото: mesng.ru

Дальше — по ситуации. Если готовая энергосетевая инфраструктура поблизости есть, конечно, разумно подключиться ко внешним сетям.

Скажем, Чаяндинское нефтегазоконденсатное месторождение в ближайшем будущем получит такую возможность. Дальневосточная энергетическая управляющая компания реализует проект его внешнего энергообеспечения.

«В результате длительных обсуждений и расчётов мы пришли к единому пониманию с «Газпромом» о том, что внешнее энергоснабжение для этого месторождения не только необходимо с точки зрения надёжности, но и выгодно с точки зрения экономики.

Мы начинаем реализацию этого проекта, уже готовится конкурентная процедура для разработки проектно-сметной документации.

Оценочная стоимость проекта — в районе 6—6,5 млрд рублей со сроком реализации к 2022 году», — сообщил генеральный директор ДВЭУК Дмитрий Селютин.

А вот на Мессояхе сети сегодня отсутствуют, никаких проектов по их созданию пока анонсировано не было. И это более распространённая ситуация: как правило, энергосетевые компании не заинтересованы в подобных проектах. Поэтому в данном случае «Газпрому» необходимо справляться собственными силами.

На Восточно-Месояхском месторождении компания запустила газотурбинную электростанцию мощностью 84 МВт. И опять рекорд: это самая северная материковая ГТЭС в России. Строили два года — со всеми вышеописанными сложностями. Доставляли по зимникам, а монтировали на сваях в двух метрах над землёй — вечная мерзлота.

Вариант альтернативной энергетики также на повестке дня, и «Газпром» рассматривает ветро-солнечную генерацию как перспективную.

Но тут появляется целый список барьеров. Это нерегулируемые источники, точно спрогнозировать производство энергии невозможно.

К тому же, понадобятся большие площади, чтобы установить те же солнечные батареи, в этом случае ПНГ придётся утилизировать, что добавляет лишние рубли к стоимости киловатт-часа. Поэтому такие источники сегодня, конечно, рассматривают, но не как основные, а дополнительные для объектов небольшой мощности.

Например, для электрифицированных узлов запорной арматуры. Впрочем, нетрадиционные источники энергии постоянно совершенствуются.

ЭКСПЕРТ


Андрей Полев,
коммерческий директор ООО ПО «РосЭнергоРесурс»

Андрей Полев,
коммерческий директор ООО ПО «РосЭнергоРесурс»

«Энергетическая отрасль не стоит на месте. Разрабатывают новейшее оборудование по инновационным технологиям, направленным на развитие современной «умной энергетики». Появляется и уже внедряется роботизированная продукция, которая качественно увеличивает продуктивность энергетических линий и вовремя определяет неполадки.

Например, регистраторы короткого замыкания (РКЗ), которые предназначены для сокращения поиска места замыкания на землю на воздушных линиях электропередачи, применительно к сетям класса напряжений 6-35кВ.

РКЗ легко монтировать, они могут непрерывно круглосуточно работать при температуре от —40 °С до +60 °С. Использование РКЗ приводит к существенной экономии денежных средств и трудовых затрат (например, на линии пропускной способностью 720 тыс. кВт в месяц при замыкании и отключении на 10 часов потери составят около 40 тыс. рублей плюс расходы на выезд поисковой бригады).

Также в качестве примера можно привести новую разработку — продукцию РМК-20. Это разрядник на основе мультикамерной системы.

Предназначен для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10-15-20 кВт от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий, рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре от — 60 °С до +50 °С в течение 30 лет».


Текст: Анна Кучумова

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Статья опубликована в журнале Добывающая промышленность №3, 2019

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.