Решение проблемы сжигания попутного нефтяного газа
Одной из наиболее острых в нефтегазовом секторе сегодня является проблема сжигания попутного нефтяного газа ПНГ. Она не только влечет за собой экономические, экологические, социальные потери и риски для государства, но становится еще более актуальной при нарастании мировой тенденции по переводу экономики к низкоуглеродному и энергоэффективному способу развития.
Одной из наиболее острых в нефтегазовом секторе сегодня является проблема сжигания попутного нефтяного газа ПНГ. Она не только влечет за собой экономические, экологические, социальные потери и риски для государства, но становится еще более актуальной при нарастании мировой тенденции по переводу экономики к низкоуглеродному и энергоэффективному способу развития.
Как известно, ПНГ представляет собой смесь углеводородов, которые растворены в нефти. Он содержится в нефтяных пластах и высвобождается на поверхность при добыче черного золота. ПНГ отличается от природного газа тем, что помимо метана состоит из бутана, пропана, этана и других более тяжелых углеводородов. Кроме того, в нем можно обнаружить и неуглеводородные составляющие, такие как гелий, аргон, сероводород, азот, углекислый газ.
Вопросы использования и утилизации ПНГ актуальны для всех нефтедобывающих стран, но в России эта проблема стоит более серьезно, ведь по данным Всемирного Банка наше государство фигурирует в числе лидеров списка стран с самыми высокими показателями сжигания ПНГ на факелах.
Один из аспектов данной проблемы — экологический. Сжигание попутного нефтяного газа сопровождается выбросом в атмосферу больших объемов вредных веществ, что влечет за собой ухудшение состояния окружающей среды, уничтожение невозобновляемых природных ресурсов, развивает негативные общепланетарные процессы, которые крайне отрицательно влияют на климат. По недавним ежегодным статистическим данным, от сжигания ПНГ только Россией и Казахстаном в атмосферу попадает более миллиона тонн загрязняющих веществ, в состав которых входят и углекислый газ, и диоксид серы, и сажевые частицы. Эти и многие другие вещества так или иначе попадают в организм человека, представляя опасность для здоровья населения страны и всей планеты.
Кроме того, бездарная потеря ценных углеводородов несет серьезные экономические убытки. Попутный нефтяной газ — важное сырье для энергетической и химической отраслей промышленности. Он обладает большой теплотворной способностью, а входящие в состав ПНГ метан и этан используются в производстве пластмасс и каучука, другие его элементы — ценное сырье для высокооктановых топливных присадок и сжиженных углеводородных газов.
Известны следующие способы полезной утилизации ПНГ:
- Закачка в пласт для повышения продолжительности добычи нефти
- Использование в качестве топливного газа подмешивание к потоку топливного газа ГТУ или ГПУ для производства электроэнергии и/или тепла
- Использование компонентов газа в качестве сырья для нефтехимического производства здесь речь идет о тяжелых УВ
Предлагаемая компанией ГЕА система позволяет отделить пригодный газ от тяжелых углеводородов, что обеспечивает получение дополнительной прибыли.
Компания ГЕА предлагает целый комплекс технологий, позволяющих не только хранить, очищать попутный газ, но и использовать его в качестве сырья для производства электроэнергии. Компания ГЕА предлагает блочный пункт подготовки газа БППГ на базе холодильной установки.
Назначение блока — очистка и осушка ПНГ с целью извлечения газового конденсата и удаления из него влаги до точки росы, исключающей гидратообразование при дальнейшей транспортировке газа потребителю или при последующем сжатии газа в компрессорных установках в технологических процессах.
Цель процесса подготовки ПНГ заключается в конденсации паров влаги при температурах до 0 °С и растворенных в газе тяжелых углеводородов при температурах до -30 °С и ниже в зависимости от входных параметров ПНГ и требуемой чистоты газа.
Определяющим фактором является температура точки росы самого тяжелого углеводородного компонента в составе очищаемого газа.
Для процесса охлаждения газа используется компактная холодильная установка на базе холодильно-компрессорных агрегатов ГЕА в блочно-контейнерном исполнении локального производства компании ГЕА на российской производственной площадке в Подмосковье г. Климовск, МО.
Повышение производительности и эффективности заводов по сжижению СПГ и регазификационных терминалов за счет реконденсации отпарного газа.
Как известно, отпарной газ остается в газообразном состоянии при охлаждении и конденсации продукта например, СПГ, а также образуется при дросселировании жидкого продукта во время загрузки или разгрузки емкостей хранения.
Как на заводах по сжижению СПГ, так и на регазификационных терминалах возможны вредные выбросы от факельного сжигания и выпуска углеводородов, равно как и неорганизованные выбросы. К основным газам, выбрасываемым этими источниками, обычно относятся оксиды азота NOX, монооксид углерода CO, диоксид углерода CO2, а если речь идет о высокосернистом газе — то и диоксид серы SO2.
Необходимо принять все разумные меры для достижения максимальной энергетической эффективности и проектирования сооружений с минимальным потреблением энергии. Общая задача должна состоять в снижении выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и выборе экономически оправданных и технически осуществимых вариантов для снижения вредных выбросов.
Факельное сжигание и выпуск газа служат важной мерой обеспечения безопасности, используемой на объектах СПГ для обеспечения безопасного сброса газа при аварийных ситуациях, отключении питания и отказе оборудования или возникновении других нештатных условий на установке. Сжигание на факельных установках и выпуск газа следует применять только при аварийных ситуациях или возникновении других нештатных условий на установке. Постоянный выпуск или факельное сжигание отпарного газа при эксплуатации установок СПГ в обычном режиме считаются неприемлемой практикой, которой следует избегать.
Отпарной газ следует собирать с помощью соответствующей системы рекуперации паров например, компрессорной системы. Именно такие системы и предлагает компания ГЕА своим заказчикам.
В составе установок для реконденсации отпарного газа обычно используются следующие варианты исполнения компрессора: винтовой маслозаполненный компрессор; винтовой компрессор сухого сжатия; поршневой компрессор.
Компания ГЕА предлагает технологию с использованием винтового маслозаполненного компрессора, которая обеспечивает строгое соответствие стандартам надежности, а также возможность работы при минимальных температурах и приносит существенную экономию электроэнергии суммарно за год за счет использования регулируемой внутренней объемной степени сжатия винтового компрессора-Vi. Компрессор имеет возможность плавного регулирования производительности от 10% до 100%.
Кроме того, закупка и обслуживание маслозаполненного компрессора более экономична по сравнению с безмасляным.
Компания ГЕА предлагает технические решения, обеспечивающие доступность и ремонтопригодность, а также соответствие высоким стандартам директив в области охраны здоровья и безопасности и международным стандартам контроль уровня шума и пожаробезопасность.
Источник
Утилизация попутного газа до электромагнитных помех
В чем проблема?
Нефть, которая находится в глубинах Земли, представляет собой достаточно хлополное вещество. В процессе её добычи используются различные буровые растворы, химические вещества, ПАВы. Недра Земли изрезаны водными пластами, а самое проблематичное — растворенные в нефти газы, основным из которых является метан. Также в нефти растворены и более старшие углеводороды, такие как пропан, бутан, парафины. Нефть требует тщательной очистки для дальнейшей её транспортировки. Поэтому по пути перекачки нефти стоят специальные станции, задачи которых «доводить» нефть до строгих экспортных стандартов. Одна из задач станции очистки (если не основная задача) — извлекать из нефти растворенный в ней газ. Газ этот девать некуда, поэтому самый простой способ его утилизации простое сжигание.
В принципе, в процессе сжигания попутного газа нет ничего зазорного. Я, как ярый сторонник истиной экологии, даже очень рад, что таким способом в планетарную биосистему возвращается углерод через эмиссию CO2. Куда хуже неконтролируемый выброс метана — чрезвычайно опасного парникового газа, который удерживается в атмосфере многие годы и не участвует в необходимых Планете биологических процессах. Метан надо сжигать! Конечно, сжигать его в простых факелах просто не по-хозяйски. Любое его полезное сжигание, например в когенераторе, для природы также полезно, ведь углекислый газ выделяется в том же объеме, но при этом можно получить в добавок электричество и тепло.
Сколько в России сжигается попутного газа?
Удивительно, но достоверной информации о количестве сжигаемого газа никто не знает. Существуют лишь ориентировочные оценки, которые существенно разнятся. Так, к примеру, по оценке спутников «шпионов», которые с орбиты Земли наблюдают за горящими российскими факелами, суммарно сжигается порядка 60 миллиардов кубических метров газа в год. По официальным оценкам экологов — примерно 13 миллиардов. По оценкам компаний по добыче нефти не более 10 миллиардов, а на одном из заседаний Президент РФ Владимир Путин озвучил цифру в 20 миллиардов кубических метров. А вот любопытные данные Счетной палаты (источник). Так, в 2009 году, по её данным, только семь крупнейших нефтяных компаний («Роснефть», «Лукойл», ТНК-BP, «Газпром нефть», «Русснефть», «Башнефть» и «Славнефть») сожгли в факелах 19,96 млрд м³ попутного нефтяного газа, что составило 64,3 %(!) общей его добычи. В любом случае, даже средневзвешенные оценки показывают, что в факелах каждый год сгорает такое количество газа, которое сопоставимо с третью (!) объема экспорта газа в Европу. Что-же делать с этим огромным ресурсом, который не приносит никакой прибыли, да еще и съедает дополнительные деньги? Вопрос пока остается открытым.
Анализ технологий утилизации природного газа
Рассмотрим существующие технологии утилизации природного газа. Так, как это моя статья, поэтому выскажу свое мнение, что все они практически бесперспективны. Но все-же.
Закачка попутного газа обратно в Землю
Данную технологию пытаются внедрять некоторые нефтяные компании. Этот метод позволяет повысить внутрипластовое давление, что увеличивает выход нефти из скважины. Но это до поры до времени. Все это больше от безысходности, так как Правительство собирается существенно (в десятки раз) поднять штрафы за сжигание газа. При этом технология требует сложного оборудования, которое в России не производится. Импортное оборудование очень дорого, и требует дополнительной квалификации персонала. Также к недостаткам можно отнести то, что данный метод не применим для малых и разбросанных по большой территории скважин и может быть как-то эффективно применен только на очень крупных месторождениях.
Подача попутного газа в газовые трубопроводы
Казалось бы, нет ничего проще попутный газ закачивать в газовые трубопроводы. Однако газовая труба проложена не везде, да и Газпром предъявляет очень жесткие требования к его очистке. Действительно, газ требуется разделить на фракции, осушить его (используется метанол) и тем самым подготовить его на ввод в магистраль. Еще не известно, что дороже — платить штрафы за сжигание или очищать газ по требованием газовиков. При этом цена газа полностью подготовленного к закачке не превышает 20-30 долларов за 1000 м3, что само по себе очень невыгодно, да и эмоционально не комфортно, так как ваш же газ будет продан минимум в десять раз дороже. Ну это эмоции, но все-же…
Получение электрической и тепловой энергии
С этим на месторождении проблем нет. Все залито светом, всем тепло. Только вот промышленное получение электроэнергии бессмыслено. Как его передавать потребителям? Даже если имеются рядом ЛЭП, это не решит проблемы. Электроэнергетика и добыча нефти очень разные вещи. Состыковать в промышленном масштабе их очень сложно.
Получение жидких моторных топлив
Попутный газ и достаточное количество энергии — и вот решение проблемы! Синтезировать жидкое моторное топливо. Однако, эта технология требует очень серьезного оборудования химического синтеза. Более того, для промышленного синтеза требуется дополнительные расходные вещества. Но это не решает главной задачи — куда девать полученное вещество? Вопрос транспортировки остается открытым. В целом технология получается дорогая и не рентабельная.
Существует ещё ряд технологий (получение газового конденсата, гидрида метана и т.д.), которые также не решают принципиально проблему утилизации газа. Необходимы новые оригинальные подходы и технологии, которые позволят взглянуть на проблему с другой точки зрения. Попытаемся их проанализировать.
Поиск оригинальных технологий утилизации природного газа. Мозговой штурм
1. Газ, который имеет в своем молекурном составе атом углерода С и четыре атома водорода H
2. Газ способен окисляться (гореть) с выделением энергии порядка 39 МДж на 1 м3
3. Метан обладает рядом химических свойств. Об этом надо не забыть.
1. Транспортировать не выгодно.
2. Сжигать накладно. Штрафы, экологи, да и не безопасно.
С этими входящими данными была сформулирована задача предложить оригинальную технологию утилизации попутного газа для четырех групп студентов одного из технических вузов Томска (5 человек 4-го курса в каждой группе). Мозговой штурм проводился 1 час. Представить требовалось только одну идею.
Итоги штурма были такие. В первой группе предложили получать сажу для химических производств и получения резины, вторая — синтезировать алмазы, так как много энергии и алмазы легко вывести на материк как очень дорогое сырье, а третья группа предложила производить гидрид метана, создавая озера твердого метана для будущих поколений.
Нестандартную технологию предложили участники четвертой группы. Суть их идеи — разворачивание на месторождениях специальных контейнеров, которые укомплектованы генераторами электричества, работающими на газе или топливными элементами, а также мощными импульсными магнетронами, способными формировать микроволновое излучение и направленными антенными устройствами. Такие установки по мнению студентов могли бы быть сконфигурированы в сеть, которая могла бы обеспечить оригинальную систему связи, а так-же быть источниками сверх мощных электронных помех для обеспечения стратегической безопасности России. Также в характеристике таких модулей ребята заложили функцию сбора метеорологических данных и передачи этой информации на спутники. Во время презентации также прозвучала идея утилизировать попутный газ в виде накачки мощных лазеров и передавать в окнах прозрачности атмосферы эту энергию на спутник, который мог бы перенаправить эту энергию в необходимое место, но в последствие от этой идеи они отказались.
Действительно, если уж ничего кроме сжигания в факелах на месторождении не придумано, не утилизировать ли его до электромагнитных помех? А может у вас, дорогие читатели, есть идеи, как решить эту задачу? Тогда прошу комментировать.
Часть материалов поста взято из этого видео.
Всем хорошего дня!
Источник
