Рассмотрены основные технологии по утилизации попутного нефтяного газа, среди которых: получение электроэнергии и тепла для собственных нужд нефтепромыслов с использованием газотурбинных и газопоршневых электроагрегатов; переработка нефтяного газа в дорогостоящую продукцию нефтехимии на малотоннажных блочно-модульных установках; получение синтетической нефти, метанола; использование газа для газлифтной добычи нефти; закачка газа в пласт для его хранения или для поддержания давления пласта.
Ключевые слова: анализ, утилизация попутного газа, газлифт, закачка газа в пласт, получение электроэнергии при помощи ПНГ.
В отличие от природного газа, добычу которого можно регулировать в зависимости от объема его потребления, нефтяной газ извлекается из недр вместе с нефтью, независимо от того, имеются или отсутствуют условия для его использования
Для обеспечения использования нефтяного газа на промыслах необходимо осуществить следующий ряд технологических операций
− собрать излишки газа со всех месторождений и ступеней сепарации;
− построить установки сбора и подготовки газа для извлечения из газа влаги, неуглеводородных примесей и тяжелых углеводородов;
− проложить трубопроводы, построить компрессорные и насосные станции для транспорта газа и продуктов его подготовки или переработки;
− подготовить потребителей к приему газа и продуктов его переработки (подготовки).
В практике известны традиционные и нетрадиционные технологии использования газа
Традиционно принятая в России схема утилизации нефтяного газа предполагает строительство крупных газоперерабатывающих заводов (применяемая на них технология экономически эффективна лишь на крупных производствах), строительство разветвленной сети газопроводов для сбора и доставки нефтяного газа. Реализация традиционной схемы требует значительных капитальных затрат и времени и, как показывает опыт, практически всегда на несколько лет не успевает за освоением месторождений
В настоящее время в России 70 % от общего числа разрабатываемых нефтяных месторождений составляют малодебитные месторождения с суточной добычей нефтяного газа до 100 тыс. м 3 . На их долю приходится до 40 % всех потерь нефтяного газа. Поэтому сбор и использование газа таких месторождений имеет существенное значение для достижения снижения потерь нефтяного газа
Эти месторождения, как правило, разбросаны на значительные расстояния друг от друга, что существенно затрудняет сбор, транспорт и переработку нефтяного газа. Многие из этих месторождений расположены в районах Севера Российской Федерации с особыми климатическими условиями и неразвитой инфраструктурой. Из общего количества нефтяного газа, теряемого на малых месторождениях, на эти районы приходится более половины.
К практическим методам утилизации попутного газа применительно к отдаленным от развитой инфраструктуры месторождениям с небольшими запасами нефти и газа с учетом накопленного отечественного и зарубежного опыта относятся:
− получение электроэнергии и тепла для собственных нужд нефтепромыслов с использованием газотурбинных и газопоршневых электроагрегатов;
− переработка нефтяного газа в дорогостоящую продукцию нефтехимии на малотоннажных блочно-модульных установках;
− получение синтетической нефти, метанола;
− использование газа для газлифтной добычи нефти;
− закачка газа в пласт для его хранения или для поддержания давления пласта.
1. Получение электроэнергии и тепла для собственных нужд нефтепромыслов и близлежащих населенных пунктов.
К настоящему времени одним из наиболее перспективных методов использования нефтяного газа на местах его добычи является использование его в качестве топлива на энергоагрегатах для выработки электроэнергии Большинство компаний, ведущих добычу углеводородов, имеют программы по размещению на промыслах энергоагрегатов.
Лидером среди использования НПГ для генерирования энергии среди отечественных недропользователей является НК «Сургутнефтегаз», на долю которого приходится более 27 % общероссийской добычи нефтяного газа, в настоящее время на его месторождениях функционируют 13 ГТЭС общей мощностью 343,5 МВт
По данным ОАО «Сургутнефтегаз» электроэнергия, произведенная на собственных электростанциях с использованием НПГ обходится недропользователю в 1,5 раза дешевле, чем при её покупке. Срок окупаемости ГТЭС, производимых на базе отечественных авиадвигателей, составляет 2,5–3 года.
Достичь полной утилизации попутного газа на отдельно взятом месторождении с помощью лишь автономных электростанций практически невозможно, и связано это, в первую очередь, с несовпадением графика объемов добычи нефтяного газа с графиком электропотребления, то есть, потребностью в нефтяном газе как в топливе. В годы максимальной добычи нефти будет наблюдаться избыток газа, в период снижения объемов добычи нефти возникнет дефицит нефтяного газа.
2. Переработка нефтяного газа на малотоннажных блочно-модульных установках.
В настоящее время существует множество технологий, позволяющих переработать нефтяной газ с получением целевых продуктов: бензиновых фракций, сжиженных газов, метанола, авиационного топлива, синтетической нефти и т. д. [4, 5]. Чем выше глубина переработки газа, тем более рентабелен метод использования газа. Однако осуществление транспорта нефтяного газа до существующих ГПЗ для многих недропользователей остается практически не выполнимой задачей. Строительство собственных ГПЗ является дорогостоящим мероприятием для недропользователей, разрабатывающих удаленные, малодебитные месторождения.
Перспективным направлением в области утилизации нефтяного газа на малодебитных, удаленных месторождениях является разработка и внедрение дешевых малогабаритных установок. Установки предназначены для переработки нефтяного газа с получением всевозможных продуктов в виде топливного метана, газового автомобильного бензина и пропан-бутановой фракции, дизельного топлива, ароматических углеводородов и т. д. А непосредственно на нефтяных месторождениях для использования на собственные транспортные, технологические и топливные нужды.
Данное оборудование благодаря своей компактности легко транспортируется и устанавливается на месте эксплуатации, сводя к минимуму затраты на монтаж и пусконаладочные работы.
3. Получение синтетической нефти, метанола из НПГ.
Получение из нефтяного газа на мини-установках синтетической нефти и метанола — новое слово в обустройстве месторождений средствами по утилизации нефтяного газа
В основе получения синтетической нефти лежит технология GTL (gas to liquid), т. е. газ в жидкость (ГВЖ), использующая процесс Фишера-Тропша. Метод основывается на двухстадийном процессе: получение синтез-газа и собственно конечного продукта.
Получение из нефтяного газа непосредственно на месторождении синтетической нефти дает возможность смешать её с обычной нефтью и, используя традиционные транспортные маршруты — нефтепроводы, доставлять до НПЗ. Синтетическая нефть не содержит мазуто-битумных фракций, её можно дальше перерабатывать в чистые нефтепродукты. Этот способ использования нефтяного газа наиболее выгоден при небольших запасах газа и удаленности месторождения от инфраструктуры.
Кроме того, при небольших изменениях в технологии процесс Фишера-Тропша можно сместить в сторону получения метанола, альфа-олефинов, дизельного топлива и т. д. вплоть до получения масляных фракций.
Метанол также может использоваться на собственные нужды для осушки газа. На химических заводах из него производят формальдегид, карбамид-формальдегидные смолы, олефины и т. д.
По оценкам многих фирм, на реализацию проектов ГВЖ требуется в несколько раз меньше капвложений, чем на реализацию проектов сжиженного природного газа при одинаковом объеме переработки исходного сырьевого газа.
Переработка неиспользованных нефтяных и природных газов в жидкие моторные топлива позволяет также резко сократить выбросы СО2 и других продуктов сжигания на факелах.
4. Закачка нефтяного газа в продуктивные пласты с целью поддержания пластового давления.
Нефтяной газ, будучи, растворенным в нефти, в пластовых условиях является источником энергии пласта, благодаря которой происходит движение нефти из пласта к устью нефтяных скважин и извлечение её на поверхность
Как правило, компенсация потерь энергии пласта производится искусственным путем — закачкой воды в пласт, давление которой уравновешивает падение пластового давления. Проведение дорогостоящих мероприятий по ППД путем закачки воды не всегда дает положительный результат.
Применение нефтяного газа в качестве агента ППД позволит сократить, а в некоторых случаях и ликвидировать закачку воды в пласты. Это уменьшит темпы обводнения продукции нефтегазодобывающих скважин, сократит затраты на добычу и подготовку нефти, уменьшит объемы сточных вод на промыслах и затраты на их очистку и утилизацию, борьбу с коррозией нефтепромыслового оборудования.
Кроме этого, сохранение ресурсов нефтяного газа путем закачки его в пласты позволит обеспечить сырьевыми и топливными ресурсами в будущем, и, наконец, это более рациональное использование полезных ископаемых, а также охрана воздушного бассейна от загрязнений углеводородными газами и продуктами его сгорания.
Опыт применения нефтяного газа в системе ППД для интенсификации добычи нефти имеется в нашей стране и за рубежом.
Внедрение метода закачки газа в пласт на крупных месторождениях дает ощутимый экономический эффект за счет увеличения нефтеотдачи пласта, сохранения ресурсов газа и снижения отрицательного влияния на окружающую среду. Однако использование этого метода на мелких, удаленных месторождениях с небольшими объемами извлекаемого газа экономически не окупается из-за его высокой капиталоемкости и особых требований к скважинам, предназначенным под закачку газа.
Этого недостатка в значительной мере лишена закачка в продуктивные пласты водогазовых смесей, так и циклическая закачка газа и воды.
В этом случае отпадает необходимость бурения специальных скважин, оборудованных под закачку газа, стоимость которых значительно превышает стоимость обычных эксплуатационных скважин. Водогазовые смеси можно закачивать через обычные нагнетательные скважины.
5. Использование газа для газлифтной добычи нефти.
Применение газлифтного способа эксплуатации нефтегазодобывающих скважин не предполагает использование нефтяного газа по его потребительским свойствам в процессе добычи. Нефтяной газ в данном случае рассматривается как источник энергии для подъема жидкости на поверхность и движения его по нефтесборным сетям, его применение здесь дает определенный экономический эффект в процессе добычи нефти и её сбора
При газлифтном способе добычи нефти определенный объем извлекаемого нефтяного газа циркулирует в системе и, принося полезный эффект, не теряется, а постоянно используется в процессе добычи, до тех пор, пока не прекращается газлифтная эксплуатация скважин. Таким образом, часть ресурсов нефтяного газа в потребляемом для этой цели объеме сохраняется, не теряя своих основных качеств, и может быть использована в последующем.
Использование нефтяного газа для газлифтной эксплуатации скважин — это временная мера по сохранению его ресурсов, которая может быть эффективна при применении в последующем других направлений использования нефтяного газа.
Обзор существующих технико-технологических решений по утилизации нефтяного газа показал, что на сегодня технически можно утилизировать газ любого месторождения, однако технические средства для утилизации газа на малых удаленных месторождениях, расположенных в районе с неразвитой инфраструктурой с остаточными запасами, развиты недостаточно.
Литература:
- Абботт Дж. Плавучая метанольная установка // Нефтегазовые технологии.- 1997.- № 5.-С. 55.
- Андреева Н. Н. В России и мировом сообществе имеются необходимые технологии, техника и материальные ресурсы для экономически эффективного использования нефтяного газа // Нефтяное хозяйство. — 2006. -№ 1.С. 86–89.
- Антипьев В. Н. Утилизация нефтяного газа. — М.: Недра, 1983.
- Ануфриев В. П., Ярков С. Н. Использование современных технологий для утилизации нефтяного попутного газа // Нефть, газ и бизнес. — 2005.-№ 8.-С. 67–68.
- Арапов К. А. и др. Переработка попутного нефтяного газа с использованием плазменных технологий // Наука и техника в газовой промышленности. — 2008. — № 1. — С. 52–60.
- Бараз В. И. Добыча нефтяного газа. — М.: Недра, 1983. — 252 с.
- Быков В. Н. Технологические методы предотвращения потерь углеводородов на промысле. — М.: Недра, 1988.
- Ваньков А. А., Нургалеев Р. Г., Червин Ю. А., Зацепин В. В. Опыт промышленной реализации технологии водогазового воздействия с закачкой водогазовой смеси в пласт // Нефтепромысловое дело. — 2007. — № 3. -С.10–13.
