Попутный нефтяной газ полезный способ

Использование попутного нефтяного газа

В связи с ратификацией Киотского протокола в 2004 году в России заметно усилился интерес к такой важной проблеме как утилизация попутного газа (ПНГ). «Попутка» (так нефтяники называют попутный газ) — это обязательный элемент, сопровождающий процесс добычи нефти и присутствующий на любом нефтяном, а тем более газонефтяном и газоконденсатном месторождении. Фактически, это газ, который выделяется из нефти при её добыче.

Существующее положение в области использования ПНГ

До вступления в силу в России Киотского протокола, одним из пунктов которого является обеспечение максимального уровня использования попутного нефтяного газа, этот газ мало кого интересовал. В советское время создавались мощности по его переработке, большая часть которых сейчас находится под управлением холдинга «СИБУР» — крупнейшего производителя в области нефтегазохимии. Но, несмотря на то, что крупные газоперерабатывающие комплексы (ГПК), такие как Нижневартовский, Белозёрный, Южно-Балыкский, Сургутский, Муравленковский и др. были сосредоточены в районах с максимальной нефтедобычей, факела всё равно горят. Газа оказалось значительно больше, чем предполагалось. Особенно актуальна эта проблема на Самотлоре — крупнейшем районе нефтедобычи в Западной Сибири (Нижневартовск). Тем не менее, за последние два десятилетия там не было построено ни одного нового современного комплекса по переработке попутного нефтяного газа. И только после официального обращения президента В. Путина к Федеральному Собранию в 2007 году, в котором он обозначил проблему сжигания попутного газа, началось активное движение в сторону разрешения этого актуального вопроса, а именно — рациональное использование попутного нефтяного газа.

Состав попутного нефтяного газа

Так что же такое «попутка»? Что представляет собой попутный газ и где поставить запятую в сочетании слов: «утилизировать нельзя сжечь!»? В чём сложность реализации, казалось бы, простого решения «утилизировать!»?

В отечественной и зарубежной научной литературе попутный нефтяной газ (associated gas) определяется как газ, растворённый в нефти, который извлекается из недр совместно с нефтью и отделяется от неё путём многоступенчатой сепарации на объектах добычи и подготовки нефти: дожимных насосных станциях (ДНС), установках сепарации нефти, установках подготовки нефти (УПН), центральных пунктах подготовки нефти до товарной кондиции (ЦППН). Выделение ПНГ происходит непосредственно в сепараторах нефти, установленных на данных объектах. Количество ступеней сепарации зависит от качества добываемой нефти, пластового давления, обводнённости и температуры флюида. Обычно на объектах подготовки нефти применяют две ступени сепарации, изредка одну или, наоборот, три (концевые) ступени сепарации.

Компонентный состав попутного нефтяного газа представляет собой смесь различных газообразных и жидких (находящихся в нестабильном состоянии) углеводородов, начиная от метана и заканчивая его гомологами вплоть до С₁₀₊, а также неуглеводородных газов (H₂, S, N₂, He, СO₂, меркаптанов) и других веществ. С каждой последующей ступенью сепарации выделяющийся из нефти газ становится более плотным (иногда даже более 1700 г/м 3 ) и калорийным (до 14000 ккал/м 3 ), содержащим в своём составе свыше 1000 г/м 3 углеводородов С₃₊. Связано это с уменьшением давления в сепараторе концевой ступени (менее 0,1 кгс/см 2 .) и повышением температуры подготовки нефти (до 65÷70 0 С), что способствует переходу лёгких компонентов нефти в газообразное состояние. Согласно ТУ 0271-016-00148300-2005 «Газ нефтяной попутный, подлежащий сдаче потребителям» нефтяной газ классифицируется по «жирности»:

Классификация ПНГ

Наименование	Содержание С3+, г/м 3
Тощий	менее 100
Средний	от 101 до 200
Жирный	от 201 до 350
Особо жирный	более 351

Сфера применения попутного нефтяного газа

Большинство попутных, особенно низконапорных газов, относятся к категории жирных и особо жирных. С лёгкой нефтью обычно добывают более жирные газы, с тяжёлыми нефтями — в основном сухие (тощие и средние) газы. С увеличением содержания углеводородов С₃₊ возрастает ценность попутного нефтяного газа. В отличие от природного газа, имеющего в своём составе до 98% метана, сфера применения нефтяного газа гораздо шире. Ведь этот газ можно использовать не только для получения тепловой или электрической энергии, но и как ценное сырьё для нефтегазохимии. Ассортимент продукции, которую возможно получить из попутного газа физическим разделением, достаточно широк:

• Сухой отбензиненный газ (СОГ);
• Широкая фракция лёгких углеводородов (ШФЛУ);
• Стабильный газовый бензин;
• Газовое моторное топливо (автомобильный пропан-бутан);
• Сжиженный нефтяной газ (СНГ) для коммунально-бытовых нужд;
• Этан и другие узкие фракции, в том числе индивидуальные углеводороды (пропан, бутаны, пентаны).

Кроме этого из ПНГ могут быть выделены азот, гелий, сернистые соединения. Стоит отметить, что при каждом последующем переделе, где исходным сырьём будут служить продукты предыдущего передела (например: этан → этилен → полиэтилен → пластиковые изделия и др.), ценность новой продукции будет многократно возрастать.

Технологические сложности по использованию ПНГ

Несмотря на всю привлекательность использования попутного газа в производственных и коммерческих целях, существуют определённые технологические сложности, связанные с некоторыми особенностями данного вида сырья. Выделившийся при многоступенчатой сепарации нефти на месторождении попутный газ необходимо подготовить для транспортировки к потребителю.

Комплекс подготовки и транспортировки ПНГ

Мероприятия	Эффект
Удаление механических примесей и осушка (удаление влаги из газовой смеси)	Обеспечивают транспортные свойства газа
Отбензинивание (извлечение части углеводородов С3+)	Предотвращает «выпадение» сжиженных фракций в газопроводе и значительно облегчает транспорт до потребителя
Сероочистка (извлечение сероводорода и меркаптановой серы, которые нередко присутствует в попутном нефтяном газе)	Предотвращает коррозию газопровода и способствует его безопасной эксплуатации
Удаление негорючих компонентов газа (азот, двуокись углерода)	Способствует уменьшению «бесполезного» количества газа
Компримирование газа (сжатие, повышение давления)	Способствует стабильной подаче газа потребителю на расстояния свыше 50 км
Создание инфраструктуры (строительство разветвлённых газосборных сетей и газопроводов)	Способствует эффективному сбору, подготовке и транспортировке попутного нефтяного газа и продуктов его переработки к одному или нескольким потребителям

Состав, содержание и объём каждого мероприятия напрямую зависит от качества ПНГ, условий его транспортировки (температура, давление), расстояния от месторождения до потребителя, условий местности и требований потребителя к качеству газа, зависящих от специфики переработки газа. Следовательно, не обязательно выполнение всех этих пунктов комплекса одновременно. Тем не менее, решение нефтяными компаниями даже некоторых из представленных выше задач влечёт за собой главною проблему — увеличивается стоимость нефтяного газа и, как следствие, возможная нерентабельность мероприятий, направленных на достижение лицензионного уровня использования (95%) данного сырья.

Для определения себестоимости ПНГ существуют следующие документы:

1. Инструкция по планированию, учёту и калькулированию себестоимости добычи нефти и газа (Минтопэнерго РФ и ГП «Роснефть»: Утв. 1 нояб. 1994 г);
2. Методика по планированию, учёту и калькулированию себестоимости добычи нефти и газа (Минтопэнерго РФ: Утв. 29 дек. 1995 г).

Эти две методики имеют одно принципиальное различие по определению себестоимости ПНГ:

• по Инструкции 1994 года на себестоимость ПНГ относится пропорциональная часть всех затрат на добычу нефти;
• по Методике 1995 года на себестоимость ПНГ относятся затраты после первого сепаратора, т.е. те затраты, которые появляются после выделения попутного нефтяного газа из нефти на поверхности.

Примечательно, что затраты по Методике 1995 года почти в 10 раз ниже, чем затраты по Инструкции 1994 года. Однако, несмотря на то, что Инструкция была отменена с 1996 года, некоторые нефтяные компании предпочитают пользоваться именно ей. В результате повышается стоимость нефтяного газа

Уровень использования нефтяного газа

Что касается 95%-ного уровня использования ПНГ, то здесь тоже стоит обратить внимание на существующий подход к решению проблемы. В России на каждом лицензионном участке требуется использовать 95% всего объёма извлечённого попутного нефтяного газа вне зависимости от того, большое месторождение или маленькое, с существующей инфраструктурой или нет. В советский период государство само устанавливало высокие уровни использования попутного газа и само выделяло средства на строительство соответствующих объектов. Эффективность мероприятий рассчитывалась без возврата инвестиций и без процента ставок за кредиты. Объекты по использованию ПНГ считались экологическими и имели налоговые льготы. И, кстати, уровень использования ПНГ успешно увеличивался. Сегодня ситуация обстоит иначе. Нефтяные компании теперь вынуждены самостоятельно заниматься вопросами повышения уровня использования ПНГ, что часто влечёт за собой необходимость строительства неэффективных объектов и, возможно, даже без возврата капиталовложений от проведения данных мероприятий. Причина проста: на старых обустроенных месторождениях с развитой инфраструктурой объёмы ПНГ используются в большинстве случаев на 95% (в основном, поставка на ГПЗ), в отличие от новых, удалённых месторождений, которые сейчас вводятся в разработку всё больше и больше ввиду истощения запасов на старых. Естественно, новые нефтяные месторождения должны быть связаны между собой газотранспортной системой, должны быть построены объекты для подготовки и переработки газа, получения продуктов газохимии, т.е. должно быть повышение уровней «передела» нефтяного газа с целью более эффективной экономической деятельности.

Зарубежный опыт по использованию ПНГ

Подводя итог, хотелось бы отметить, что основной особенностью объектов подготовки нефти и газа на зарубежных промыслах является их органическая связь со всем комплексом нефтяного месторождения. Практически во всех развитых странах применяется совместная обработка нефти и газа, что позволяет значительно уменьшить территорию объектов за счёт сокращения и объединения многих узлов общего назначения и снизить капиталовложения и энергозатраты на 25-30 процентов, по сравнению с вариантом раздельной подготовки нефти и газа на технологически и организационно автономных объектах. В США, Канаде, Франции и других странах, приняты законы, запрещающие добычу и подготовку нефти без утилизации попутного нефтяного газа. Таким образом использование попутного нефтяного газа в этих странах достигает максимального уровня. Однако это не означает, что использоваться должен в обязательном порядке весь объём добываемого газа. Используются только экономически целесообразные или промышленные объёмы попутного газа.

Данную публикацию я подготовил на основе моей статьи «Попутный нефтяной газ — «попутка» или ценный ресурс?», которая была опубликована в следующем журнале:

Нефть, газ и бизнес №12, 2009

Источник

Попутный нефтяной газ, состав, использование и переработка

Попутный нефтяной газ, состав, использование и переработка.

Попутный нефтяной газ – это полезное ископаемое, природный углеводородный газ, растворенный в нефти или находящийся в «шапках» нефтяных и газоконденсатных месторождений.

Попутный нефтяной газ:

Попутный нефтяной газ – это полезное ископаемое, природный углеводородный газ, растворенный в нефти или находящийся в «шапках» нефтяных и газоконденсатных месторождений .

Для обозначения попутного нефтяного газа используют аббревиатуру ПНГ.

В английском языке попутный нефтяной газ называется как «associated petroleum gas», сокращённо – APG. В дословном переводе означает «связанный, объединённый нефтяной газ».

Попутный нефтяной газ, как и природный газ , – это смесь газов и парообразных углеводородных и неуглеводородных компонентов.

По сути, попутный нефтяной газ этот тот же самый природный газ, но с большим количеством примесей. Поэтому по своим физическим свойствам попутный нефтяной газ аналогичен природному газу.

ПНГ не имеет ни цвета, ни запаха. Легче воздуха в 1,8 раза. Горюч и взрывоопасен. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Попутный нефтяной газ растворен в самой нефти , а также находится в пространстве между горной породой и залежами нефти, именуемой «шапкой». При вскрытии нефтяных пластов обычно сначала начинает фонтанировать газ нефтяных шапок. Впоследствии основную часть добываемого ПНГ составляют газы, растворенные в нефти .

ПНГ является побочным продуктом при добыче нефти. Так, только на одну тонну извлекаемой нефти в зависимости от района добычи и месторождения приходится от 25 до 800 м 3 извлекаемого ПНГ.

Долгое время его считали вредной примесью нефти, и ПНГ просто сжигался непосредственно в месте добычи нефти на нефтеносной скважине, загрязняя окружающую среду. Однако не так давно признали, что попутный нефтяной газ, хотя и сопутствует добыче нефти, является ценным сырьем для дальнейшей переработки. Поэтому нефтяные компании стали все больше уделять внимание рациональному использованию попутного газа.

Попутный нефтяной газ подразделяется на:

– типы – по содержанию целевых компонентов – углеводородов от С₃ и выше: тощий, средний, жирный и особо жирный,

– классы – по содержанию содержанию сернистых соединений: бессернистый, малосернистый, сернистый и высокосернистый,

– группы – по содержанию негорючих компонентов: безбалластный, малобалластный, среднебалластный и высокобалластный,

– виды – по содержанию механических примесей: чистый, слабозагрязненный, загрязненный и сильнозагрязненный.

Химический состав попутного нефтяного газа:

Попутный нефтяной газ, как и природный газ, является газообразной смесью углеводородных и неуглеводородных компонентов.

Его состав разнится от месторождения к месторождению, от характера самого месторождения, от стадии освоения месторождения. Кроме того, одно и то же месторождение в течение нескольких лет способно существенно поменять процентное соотношение входящих в него компонентов. Попутный нефтяной газ, находящийся в газовых «шапках» и извлекаемый в начале эксплуатации месторождения, является более «легким» по составу (с большим содержанием метана и с меньшей долей – тяжелых углеводородных газов) в отличие от растворенного в нефти газа. В дальнейшем при эксплуатации месторождения газ из газовых шапок сокращается и уступает место растворенному в нефти попутному газу, содержащему большую долю тяжелых углеводородов.

Так как попутный газ извлекается из нефти (или газового конденсата) при ее (его) сепарации (3 ступени), то состав получаемого попутного нефтяного газа также будет отличаться после каждой ступени сепарации.

Возможны как сезонные, так и разовые колебания состава ПНГ.

Углеводородные компоненты попутного нефтяного газа представлены метаном СН₄ и его гомологами: этаном С₂Н₆, пропаном С₃Н₈, бутаном С₄Н₁₀, пентаном С₅Н₁₂, гексаном С₆Н₁₄, гептаном С₇Н₁₆, октаном С₈Н₁₈, нонаном С₉Н₂₀, деканом С₁₀Н₂₂ и т.д. вплоть до доказана С₂₂Н₄₆.

Неуглеводородные компоненты попутного нефтяного газа: Ar, H₂, He, N₂, H₂S, водяные пары – H₂O, CO, CO₂ и пр. серосодержащие соединения и инертные газы.

От обычного природного газа ПНГ отличается большим разнообразием и большой долей содержащихся в нем тяжелых углеводородов.

Примерный состав попутного нефтяного газа, извлекаемого из нефтяного месторождения, приведен ниже в таблице.

Состав	% объема*
Метан	45,6
Этан	16,6
Пропан	21,1
Бутан	7,8
Пентан	3,7
Гексан	1,1
Гептан	0,4
Прочие тяжелые углеводороды	3,2
Прочие примеси	0,5

* В таблице приведен один из примеров. Реальный состав добываемого ПНГ из конкретного нефтяного месторождения может существенно отличаться от приведенного примера.

Таким образом, получается, что ПНГ, извлекаемый из нефтяного месторождения в представленном примере, – это жирный (сырой) природный газ.

В газонефтяных и нефтегазоконденсатных месторождениях доля метана значительно больше, а доля тяжелых углеводородов соответственно меньше.

Получение и добыча попутного нефтяного газа:

Добыча попутного нефтяного газа осуществляется на любой стадии добычи и переработки нефти. Эта особенность обусловлена неразрывной связью ПНГ с нефтью.

В первую очередь извлекается попутный нефтяной газ, который содержится в нефтяных «шапках». Он сам выходит из скважины из-за разницы давления. После этого, происходит извлечение газа из самой нефти путем ее сепарации на специальных установках – многоступенчатых сепараторах за счет различного давления и температуры.

Переработка, использование и применение попутного нефтяного газа:

Извлеченный из нефти попутный нефтяной газ представляет собой смесь различных легких и тяжелых углеводородов, а также механических примесей (частиц пыли и грунта). Причем доля тяжелых углеводородов высока, а механические и неуглеводородные примеси снижают функциональные свойства ПНГ.

В первозданном виде ПНГ практически не применяется (если не рассматривать его обратную закачку в нефтяной пласт). Чтобы использовать ПНГ по назначению, необходимо удалить механические примеси, серу, двуокись углерода, азот и извлечь из него тяжелые углеводородные фракции. Достигается это различными способами: с помощью криогенной, мембранной , адсорбционной технологий или с помощью технологии 3s сепарации .

Конечными продуктами переработки ПНГ являются природный газ, сухой отбензиненный газ, сжиженный газ , газовый конденсат, широкая фракция легких углеводородов, стабильный газовый бензин, газовое моторное топливо, отдельные фракции тяжелых углеводородов.

Соответственно они могут быть использованы следующим образом:

– в качестве топлива , в т.ч. для выработки электроэнергии на энергетических установках,

– как ценное химическое сырье в химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности.

Кроме того, попутный нефтяной газ может быть использован путем его обратной закачки в нефтеносный пласт с целью интенсификации нефтеотдачи. К сожалению, после извлечения нефти и этот закаченный газ также следует переработать, т.к. обратная закачка лишь отсрочивает проблему утилизации и рационального использования газа.

Оптимальный вариант применения попутного нефтяного газа зависит от размера месторождения: малого, среднего или крупного, от доступа к транспортной инфраструктуре или наличия модульных мобильных установок очистки, переработки и сжижения газа .

Утилизация и сжигание попутного нефтяного газа:

Сжигание попутного нефтяного газа в факелах нефтеносных скважин не только причиняет непоправимый вред окружающей среде, нарушает экологическую обстановку в нефтепромысловых районах и в целом по всем мире, но и приводит к существенным экономическим потерям, составляющим сотни миллиардов рублей в год.

Во-первых, при сжигании газа помимо диоксида углерода образуется твердые отходы в виде активной сажи, объем которой за год накапливается до 0,5 миллионов тонн.

Во-вторых, при сжигании газа образуется лишний СО₂, который увеличивает количество парниковых газов на планете Земля .

В-третьих, метан, содержащийся в ПНГ, полностью не сгорает при сжигании. В итоге он попадает в атмосферу и еще больше способствует росту парникового эффекта . Помимо несгоревшего метана в атмосферу попадают окись азота, сернистый ангидрид и прочие несгоревшие тяжелые углеводороды, опасные для человека, растений и животных .

В-четвертых, вокруг факела нефтеносной скважины радиус термического разрушения почв колеблется в пределах 10-25 метров, растительности – от 50 до 150 метров.

В итоге, такое нерациональное использование – утилизация попутного нефтяного газа приводит к значительным выбросам твердых загрязняющих веществ, к ухудшению экологической обстановки в нефтепромысловых районах и во всем мире, к увеличению заболеваемости местного населения: раком легких, бронхов, поражениям печени и желудочно-кишечного тракта, нервной системы, зрения.

Постановлением Правительства России от 8 января 2009 г. № 7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» был установлен целевой показатель сжигания попутного нефтяного газа в размере не более 5 процентов от объема добытого попутного нефтяного газа. По предварительным оценкам экспертов ежегодно в России сжигается порядка 25 миллиардов м3 попутного нефтяного газа. Хотя и эта цифра может быть существенно занижена из-за отсутствия на многих месторождениях узлов учета газа.

Источник