Какие продукты выделяют из попутного нефтяного газа

Попутный нефтяной газ (ПНГ) образуется во время добычи нефти. Этот невосполнимый природный ресурс в США, России и других нефтяных державах на протяжении многих лет уничтожали путём сожжения в факельных установках. Но утилизация при помощи сожжения опасна для здоровья людей и влияет на биосферу. Для уменьшения наносимого ущерба разработаны технологии, позволяющие перерабатывать данный ресурс. Переработка ПНГ позволяет рационально использовать сырьё и сократить урон, наносимый экологии.

Необходимость утилизации ПНГ

Большинство нефтедобывающих объектов расположено в удалённых регионах. Отсутствие инфраструктуры мешает утилизировать ПНГ безопасными методами. Бесконтрольное сожжение ресурсов наносит ущерб окружающей среде. При горении происходит выброс:

• диоксида серы;
• углекислого газа;
• сажи;
• бутана;
• пропана и др.

Повышение концентрации опасных веществ в атмосфере – причина усиления парникового эффекта, влияющего на климат. Вредные элементы негативно сказываются на здоровье населения, вызывают генетические патологии и рак.

Неразумное сжигание природных ресурсов ведёт к экономическим потерям. Рациональная утилизация ПНГ способствует развитию нефтяной промышленности. Обработанное сырьё служит топливом и используется для работ на станции.

Россия занимает первое место по объёмам неконтролируемого сжигания ПНГ. Это связано с:

1. Большими расстояниями между скважинами и пунктами переработки.
2. Отсутствием организованного сбора и перевозки газовых ресурсов.
3. Присутствием в сырье примесей, которые усложняют переработку.
4. Невысокой стоимостью полученного продукта.
5. Штрафы за сжигание в факельных установках ниже, чем расходы на переработку.

Из-за ухудшения экологической ситуации правительство РФ неоднократно обсуждало методы решения проблемы нефтяного газа. Вводятся новые правила и штрафы. С 2009 года действует постановление о мерах по снижению объёмов сожжения ПНГ на факельных установках.

Состав нефтяного газа

Состав нефтяного газа может быть различным. От чего он зависит? Специалисты выделяют следующие факторы, влияющие на состав нефтяного газ:

состав нефти, в которой растворён газ условия залегания и формирования залежей, которые отвечают за устойчивость природных нефтегазовых систем возможность естественной дегазации.

Большинство попутных газов, в зависимости от региона добычи, могут содержаться даже неуглеводородные составляющие, к примеру, сероводород и меркаптаны, углекислый газ, азот, гелий и аргон. Если в составе нефтяных газов преобладают углеводороды (95-100%) их называют углеводородными. Также бывают газы с примесью углекислого газа (CO2 от 4 до 20%), или азота (N2 от 3 до 15%). Углеводородно-азотные газы имеют в своем составе до 50% азота. По соотношению метана и его гомологов выделяют:

• сухие (метана более 85%, С2Н6 + высшие 10-15%)
• жирные (CH4 60-85%, С2Н6 + высшие 20-35%).

Исходя из геологических характеристик, выделяют попутные газы газовых шапок, а также газы, которые растворены непосредственно в нефти. В процессе вскрытия нефтяных пластов чаще всего начинает фонтанировать газ нефтяных шапок. Далее главный объем получаемого ПНГ составляют газы, которые растворены в нефти. Газ из газовых шапок, его еще называют свободным газом, имеет более «легкий» состав. Он содержит меньшее количество тяжелых углеводородных газов, чем выгодно отличается от растворенного в нефти газа. Получается, что первые этапы разработки месторождений зачастую имеют большие ежегодные объемы добычи ПНГ с преобладанием метана в своем составе. Однако, со временем дебет попутного нефтяного газа снижается, и увеличивается объем тяжелых составляющих. Чтобы выяснить, сколько газа содержится в определенной нефти и какой его состав, специалисты осуществляют дегазацию пробы нефти, отобранной на устье скважины или в пластовых условиях при помощи глубинного проботборника. Вследствие неполной дегазации нефтей в призабойной зоне и подъёмных трубах нефтяной газ, взятый из устья скважины, имеет в своем составе более высокое количество метана и меньший объем его гомологов, в сравнении с газом из глубинных проб нефтей.
Состав попутного нефтяного газа различных месторождений Западной Сибири

Продукты переработки попутного нефтяного газа

ПНГ имеет высокую энергетическую ценность. Сфера применения:

• Источник топлива и электроэнергии.
• Переработанное сырьё используется для обслуживания технического оборудования.
• Продукты ПНГ в России применяют для отопления труднодоступных вахтовых поселений, подогрева нефти.

Советуем почитать: Геотермальные электростанции: плюсы и минусы выработки электроэнергии ГеоТЭС
Переработка непосредственно на скважине повышает скорость нефтедобычи. После прохождения всех стадий обработки образуется ценный продукт, пригодный для дальнейшего использования. Основные продукты переработки попутного нефтяного газа:

• сухой отбензиненный газ;
• газообразный метан;
• технический пропан-бутан;
• газовый конденсат;
• синтетическое топливо.

Современные методы переработки ПНГ

Для переработки и утилизации попутного газа сейчас используются следующие методы:

• энергетический, при котором попутный газ используется в качестве топлива;
• нефтехимический, при котором из попутного газа создается промышленное сырье.

В первом случае попутный газ проходит подготовку, после чего появляется возможность применять его в качестве топлива для газотурбинных электростанций и котельных, которые обслуживают предприятия или месторождения. Пройдя несколько этапов обработки и сжижения, этот вид топлива становится альтернативой традиционному бензину и природному газу.

Во втором случае попутный газ успешно используется в переработке нефти и нефтепродуктов. Он становится основой для создания полимеров, пластика и каучука. На сегодняшний день в России существует несколько крупных заводов по переработке газа, нефти и газового конденсата в нефтехимические продукты.

Виды и способы утилизации ПНГ

Существуют различные методы утилизации попутного нефтяного газа. Выбор метода утилизации зависит от объёмов добычи, расположения станции, её размеров и топлива, которое планируется получить в результате переработки. В России используют такие методы, как передача отходов нефтегазовой промышленности на ГПЗ, выработка электроэнергии, химическая переработка, создание газлифта или сайклинг-пресса.

Основная проблема утилизации – высокая стоимость оборудования. Затраты компенсирует получение электроэнергии. Этот способ переводит станцию на самообеспечение, что важно для объектов, расположенных в труднодоступных местах.

Переработка на ГПЗ

При наличии инфраструктуры в месте добычи отправка попутного газа в ГПЗ (газоперерабатывающий завод) – наиболее простой метод утилизации. Возможно строительство мини-ГПЗ для нефтедобывающих станций с большими объёмами добычи. Метод не подходит для удалённых скважин.

Потребуется установка следующего оборудования:

• пароконденсационные холодильные установки;
• теплообменники;
• сепараторы;
• Компрессоры и т.д.

Выработка электроэнергии (применение ГТЭС, ГПЭС)

Благодаря своей энергетической ценности переработанный попутный газ служит техническим топливом. Полученное в результате данного способа утилизации попутного нефтяного газа топливо служит для газокомпрессорного оборудования и производства электричества для газотрубных установок. На масштабных нефтедобывающих станциях целесообразно создание электростанций и передача электричества в районные электросети (при наличии вблизи месторождения городов, посёлков, деревень и т.д.).

Для получения электроэнергии сырьё подвергают дополнительной очистке. Потребуется установка сепаратора, ГТЭС или ГПЭС.

Химическая переработка

При помощи технологий, разработанных ПАО «НИПИгазпереработка», сырьё перерабатывается в бензол, толуол и другие ароматические углеводороды, которые соединяют с основным потоком нефти и пускают в нефтепровод. Но для внедрения метода химической утилизации на месторождении необходимо развитие инфраструктуры. Расходы на установку оборудования высокие.

Газохимические процессы

Метод Фишера-Тропша – сложный газохимический процесс. Этот метод переработки позволяет получать из попутного нефтяного газа синтетические углеводороды, которые применяют в производстве топлива. Сырьё обрабатывают термическим окислением в высоких температурных условиях. Потребуется установка теплообменников, сепараторов, каталитических реакторов и т.д.

Советуем почитать: Как утилизируют самолеты и другие воздушные судна?

Применение для технологических нужд промысла сайклинга (Газлифт)

Сайклинг – технология создания нефтяного пласта внутри месторождения. Пласт вызывает повышение давления в скважине. Это увеличивает скорость добычи нефтяных продуктов. Метод отличается простотой в применении и невысокими денежными расходами. При этом не происходит окончательная утилизация нефтяного газа, поэтому потребуются дополнительные меры по переработке.

Газлифт – технология, в которой энергия ПНГ используется для выкачки нефти из недр. Для установки газлифта скважину обустраивают сепараторами, насосами, компрессорами и другим оборудованием.

Получение[ | ]

ПНГ является ценным углеводородным компонентом, выделяющимся из добываемых, транспортируемых и перерабатываемых содержащих углеводороды минералов на всех стадиях инвестиционного цикла жизни до реализации готовых продуктов конечному потребителю. Таким образом, особенностью происхождения нефтяного попутного газа является то, что он выделяется из нефти на любой из стадий от разведки и добычи до конечной реализации, так же, как и в процессе нефтепереработки.

Получают ПНГ путём сепарирования от нефти в многоступенчатых сепараторах. Давление на ступенях сепарации значительно отличается и составляет 16—30 бар

на первой ступени и до 1,5—4,0
бар
на последней. Давление и температура получаемого ПНГ определяется технологией сепарирования смеси вода—нефть—газ, поступающей со скважины.

Специфической особенностью ПНГ является переменный расход получаемого газа, от 100 до 5000 нм³/час

.[
источник не указан 2856 дней
] Содержание углеводородов СЗ+ может изменяться в диапазоне от 100 до 600
г/м³
. При этом состав и количество ПНГ не является величиной постоянной. Возможны как сезонные, так и разовые колебания (нормальное изменение значений до 15 %).

Газ первой ступени сепарации, как правило, высокого давления и легко находит свое применение — отправляется непосредственно на газоперерабатывающий завод, используется в энергетике или химической конверсии. Значительные трудности возникают при попытках использовать газ с давлением менее 5 бар

. До недавнего времени такой газ в подавляющем большинстве случаев просто сжигался на факелах, однако, сейчас ввиду изменений политики государства в области утилизации ПНГ и ряда других факторов ситуация значительно изменяется. В соответствии с 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. В настоящий момент объемы добываемого, утилизируемого и сжигаемого ПНГ невозможно оценить в связи с отсутствием на многих месторождениях узлов учета газа. Но по приблизительным оценкам это порядка 25
млрд м³
.

Добыча

Вопреки распространённому мнению, природный газ может находиться под землёй не только в пустотах, извлечение из которых не требует значительных материальных и энергозатрат. Зачастую он концентрируется внутри горных пород с настолько мелкой пористой структурой, что человеческим глазом её не увидеть. Глубина залежей может быть небольшой, но иногда достигает нескольких километров.

Процесс добычи газа включает в себя несколько стадий:

• Геологические работы, в результате проведения которых точно определяются места залежей.
• Бурение добывающих скважин. Осуществляется на всей территории месторождения, что важно для равномерного уменьшения давления газа в пласте. Максимальная глубина скважин составляет 12 км.
• Добыча. Процесс осуществляется благодаря разному уровню давления в газоносном пласте и земной поверхности. По скважинам газ стремится наружу – туда, где давление меньше, сразу попадая в систему сбора. Кроме того, осуществляется добыча попутного газа, являющегося сопутствующим продуктом при добыче нефти. Он также представляет ценность для многих отраслей промышленности.
• Подготовка к транспортировке. Добытый газ содержит многочисленные примеси. Если их количество несущественно, газ транспортируется с помощью танкеров или трубопровода на завод для последующей переработки. От значительного количества примесей природный газ очищается на установках комплексной подготовки, которые строятся рядом с месторождением.

Сжиженный нефтяной газ

Полная характеристика нефтяных газов в сжиженном состоянии дает возможность использовать их в качестве высококачественного полноценного топлива для автомобильных моторов. Главными составляющими сжиженного нефтяного газ являются пропан и бутан, которые являются побочными продуктами добычи или переработки нефти на газо-бензинных предприятиях. Газ прекрасно соединяется с воздухом с формированием однородной горючей смеси, что гарантирует высокую теплоту сгорания, а также позволяет избежать детонации в процессе сгорания. В газе имеется минимальное количество компонентов, которые способствуют нагарообразованию и загрязнению системы питания, а также вызывают коррозию. Состав сжиженного нефтяного газа дают возможность создавать моторные свойства газового топлива. В процессе перемешивания пропана можно обеспечить подходящее давление насыщенных паров в газовой смеси, что имеет большое значение для использования газобаллонных автомобилей в разных климатических условиях. Именно по этой причине присутствие пропана очень желательно. Цвет и запах у сжиженного нефтяного газа отсутствует. Из-за этого для гарантии безопасной эксплуатации на автомобилях ему придают специальный аромат — одорируют.

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )