Глобальное сжигание газов в мире превысило уровень, который ранее наблюдался в 2009 году. Объем сжигания газа, согласно спутниковым данным, достиг 145 миллиардов кубических метров в 2018 году и увеличился до 150 миллиардов кубометров в
В четверку стран с наибольшим сжиганием газа входят Россия, Ирак, США и Иран, на их долю приходится около 45% общемирового сжигания газов за три прошедших года (с
Образованное Всемирным банком партнерство по уменьшению сжигания газа (World Bank’s Global Gas Flaring Reduction Partnership (GGFR) продолжает работу с правительствами стран, нефтяными компаниями и иными организациями с целью оказания помощи по идентификации технических и законодательных барьеров, которые препятствуют уменьшению сжигания газов, развитию соответствующих программ, специфических в каждой стране, проведению исследований и способствуют совместному использованию положительных практик в этой области. Немаловажное значение имеют также инициативы данной организации по совершенствованию мониторинга сжигания газов и выполнению достоверной отчетности. GGFR выпускает регулярные отчеты (Global Gas Flaring Tracker Report) в которых, в частности, приводятся данные о том, что за период с 1996 по 2019 год добыча нефти увеличилась на 37%, сжигание газа уменьшилось на 9%.
В таблице представлены объемы сжигания газа в основных нефтедобывающих странах (в миллиардах кубометров), а также общие данные за последние пять лет.
Партнерство (GGFR) совместно с National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) использует объективные данные по сжиганию газов, получаемые со спутников, оснащенных современными автоматическими датчиками с высокой разрешающей способностью, определяющими эмиссию тепла газовыми факелами в инфракрасном диапазоне на газовых и нефтяных месторождениях. Датчики способны различать высокотемпературное сжигание непосредственно газов от иных источников сжигания, например биомассы или вулканов. Спутники для данного мониторинга были выведены на орбиту в 2012 году. За последние годы эксплуатации спутники в автоматическом режиме мониторили примерно 16 тысяч источников сжигания газов ежегодно. При поддержке Oil and Gas Climate Initiative (OGCI) создается интернет-сайт, запланировано, что данные с этих спутников по мониторингу сжигания газов будут находиться в открытом доступе в интернете примерно с 2022 года.
Для России проблема сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) не является новой. Она входит в число приоритетных как для государства, так и для общественных объединений, включая Всемирный фонд дикой природы (WWF), который уже более десяти лет ведет в РФ независимый мониторинг ситуации с ПНГ, составляет рейтинг экологической ответственности нефтегазовых компаний, также призывает наладить в нашей стране систему космического мониторинга за факелами. Как известно, Минприроды и Минэнерго России в 2018 году поддержали инициативу WWF России по верификации методики дешифровки данных спутникового мониторинга, используемого Всемирным банком и GGFR, а также инициативу о достижении нулевого сжигания ПНГ к 2030 году в России и Казахстане, осуществлении открытого диалога по этому вопросу с нефтяными компаниями.
С точки зрения парникового эффекта сжигание ПНГ не является столь значимым, так как основные углеводородные составляющие попутного нефтяного газа — пропан ) и бутан ( — не приводят к парниковому эффекту, однако при существенных объемах добычи нефти вклад от сжигания ПНГ в ухудшение экологии значительный, не говоря уже о неиспользовании ценного сырья и немалых экономических потерях. Официальные данные по сжиганию попутного газа в России и реальные данные могут расходиться в несколько раз. Например, по данным Росстата, в 2009 году утилизация попутного газа составила 80%, сжигалось 15 миллиардов кубометров, однако, по информации зарубежных источников, объемы сжигания попутного нефтяного газа на факелах в несколько раз превышают ведущийся кадастровый учет.
Законодательным и экономическим стимулом к повышению полезной утилизации ПНГ является постановление Правительства РФ от 8 ноября 2012 года, которое установило с 1 января 2013 года предельно допустимое значение показателя сжигания ПНГ на фа кельных установках в размере не более 5% от объема добытого ПНГ.
По данным Национальной ассоциации нефтегазового сектора России, в период с 2013 по 2017 год крупнейшие нефтяные компании страны инвестировали в проекты по использованию ПНГ более 266 миллиардов рублей. Таким образом, ежегодно инвестиции росли на 27,5% в сравнении с тремя годами, предшествующими принятию данного постановления. В тот период Россия, по данным Всемирного банка, стала едва ли не мировым лидером по темпам снижения объемов сжигания ПНГ. Общемировой объем сжигания ПНГ в 2017 году снизился на 7,1 миллиарда кубометров. В тот же период две крупнейшие нефтегазовые компании России — «ЛУКОЙЛ» и «Газпром нефть» — присоединились к инициативе Всемирного банка по обнулению сжигания ПНГ к 2030 году. В 2017 году в «ЛУКОЙЛе» ПНГ утилизировался на уровне 95,2%. «Сургутнефтегаз» известил о том, что на конец 2019 года утилизация ПНГ в компании превышает 99%, ПНГ используется в основном для выработки электроэнергии. Очевидно, что тенденции последнего времени могут внести более пессимистичные коррективы.
Основным продуктом, производимым на нефтяных кустах, является товарная нефть, побочными и неотъемлемыми компонентами добычи нефти является попутный нефтяной газ и пластовая вода. Попутный нефтяной газ — это составная часть пластовой смеси углеводородов, выделяющихся при снижении давления. Состав ПНГ меняется от месторождения к месторождению в широком интервале. Даже на одном месторождении состав газа не остается постоянным. ПНГ выделяется из нефти в процессе ее дегазации, то есть в процессе доведения параметров непосредственно жидкой нефти до товарного вида. Содержание растворенного в нефти попутного газа изменяется от 20 до сотен м³/т. Добычу попутного нефтяного газа невозможно регулировать, так как он выделяется при добыче нефти из растворенного в ней состояния. Расход получаемого ПНГ может колебаться в диапазоне
При увеличении газового фактора месторождения выход товарной нефти уменьшается, выход ПНГ увеличивается. Чем выше газовый фактор месторождения, тем легче нефть, как пластовая, так и разгазированная. Свойства ПНГ определяются свойствами и содержанием составляющих. Основные компоненты ПНГ: метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, также серосодержащие компоненты: сероводород и меркаптановая сера, углекислый газ, водород, механические примеси и некоторые другие. ПНГ в отличие от природного газа, добываемого на газовых и газоконденсатных месторождениях, характеризуется повышенным содержанием этана, пропан-бутановых и пентановых фракций; наличием гексанов, гептанов, также еще более тяжелых углеводородов, включая ароматические; наличием нафтеновых соединений, неуглеводородных компонентов: азота, углекислого газа с примесью сероводорода и инертных газов, в частности гелия; иногда наличием водорода.
По содержанию сернистых соединений ПНГ подразделяется на бессернистый при концентрации сероводорода (СВ) < 0,0007 мг/м3, меркаптановой серы (МС) < 0,0016 мг/м3, малосернистый (СВ = 0,007 — 0,1, МС > 0, 0016), сернистый (СВ = 0,1 — 3,00; МС > 0.0016) и высокосернистый (СВ Тощим называют ПНГ с содержанием тяжелых углеводородов 100 г/м3), средним ( = 101 — 200), жирным ( = 201 — 350) и особо жирным ( 351).
Виды ПНГ по содержанию механических примесей: чистый газ (мех. примеси < 0,0005 г/м), слабозагрязненный (0,0005 — 0,001), загрязненный (0,001 — 0,0025), сильнозагрязненный (> 0,0025). Негорючие компоненты попутного нефтяного газа подразделяют его на группы согласно их содержанию: безбалластный ПНГ — негорючих компонентов < 0,01 мол. %, малобалластный (0,01 — 7,0), среднебалластный (7,01 — 15,00), высокобалластный ( 15,01). ПНГ условно также можно разделить на высоконапорный — это газ с давлением более 0,5 МПа, получаемый, как правило, на первой ступени сепарации нефти; и низконапорный ПНГ (менее 0,5 МПа), получаемый на второй и последующих ступенях сепарации. Использование высоконапорного и низконапорного ПНГ имеет существенные технологические отличия, также значимыми факторами, определяющими технологии переработки ПНГ, являются его состав, параметры и добываемый объем.
Разгазирование скважинной продукции производится, как правило, на трех и более ступенях сепарации. ПНГ, отделенный на первой ступени сепарации, имеет сравнительно высокое давление и в ряде случаев может использоваться для дальнейшей транспортировки или переработки. С этой ступени сепарации ПНГ напрямую (при хорошем качестве) либо после дополнительной подготовки может использоваться как горючее для силовых установок генерации электрической и тепловой энергии. Давление на ступенях сепарации колеблется от
Низконапорный ПНГ, полученный на второй и последующих ступенях сепарации нефти, содержит значительно большее количество тяжелых углеводородов в виде пропан-бутановых и пентановых фракций, чем ПНГ, выделенный на первой ступени, что обуславливает его преимущественное использование в качестве топлива на технологических промысловых системах, например в печах подогрева нефти. Существенное количество ПНГ низкого давления сжигается на факелах, так как при сравнительно малых объемах такого газа, малых давлениях и отягощенности тяжелыми газовыми фракциями углеводородов иные варианты полезной утилизации технологически и экономически остаются малоэффективными. Для утилизации ПНГ низкого давления требуется его компримирование, это предполагает использование маслозаполненных винтовых компрессоров, наряду с дополнительными схемами его очистки и осушки, либо иных технологических схем, возвращающих такой ПНГ в цикл дегазации нефти, например с использованием газожидкостных эжекторов. Утилизация ПНГ является особенно затруднительной на низкодебетовых месторождениях.
В России многие нефтяные месторождения в совокупности обладают огромными запасами условно бесплатного попутного нефтяного газа, требующего эффективного использования вместо его сжигания и ухудшения экологии. Однако полезная утилизация ПНГ является сложной задачей, которая требует знания свойств и составов ПНГ, проведения научных исследований по переработке и подготовке такого газа. Особенно актуальными являются такие исследования для сравнительно небольших объемов добываемого ПНГ
Основными направлениями полезной утилизации попутного газа являются: нефтехимия (выработка автопропана, СПГ, СОГ, СПБТ, СГБ, газохимические технологии переработки с выработкой метанола отработаны только для природного газа, для ПНГ — еще нет); закачка в пласт для увеличения извлечения нефти и местная энергетика. Нефтехимические направления требуют больших объемов ПНГ, прокладки трубопровода до ближайшего газоперерабатывающего завода, что на многих, особенно отдаленных месторождениях, на Севере России, в арктической зоне, на морских буровых установках, может быть практически нереально. Использование попутного газа для обратной закачки в пласт с целью увеличения коэффициента извлечения нефти там, где это целесообразно, может проводиться, однако таким образом не утилизируется весь добываемый объем ПНГ. Кроме того, закачанный обратно в пласт попутный газ практически полностью будет возвращаться с добываемой нефтью, и опять возникнет задача его утилизации.
Известно, что до половины себестоимости нефти составляют затраты на энергию, необходимую для обеспечения технологического процесса добычи, сепарации и транспортирования товарной нефти. Обеспечение энергией особенно отдаленных месторождений — весьма затратная задача. Цена выработки электроэнергии на дизельных генераторах в условиях завоза топлива на отдаленные месторождения может в
Ряд исследований показывают, что при объеме добычи ПНГ до 50 миллионов кубометров в год и при расстоянии до ГПЗ или компрессорной станции свыше 40 километров наиболее приемлемой технологией утилизации является автономная выработка тепловой и электрической энергии; при объеме добычи ПНГ до 100 миллионов кубометров в год и при расстоянии до инфраструктуры (КС, ГПЗ) более 50 километров — автономная выработка энергии и некоторые виды нефтехимии, закачка в пласт; при расстояниях свыше 75 километров до инфраструктуры практически целесообразна только выработка местной электрической и тепловой энергии.
Наиболее эффективным способом выработки электрической и тепловой энергии в диапазоне мощностей
Игнорирование этих факторов нефтяниками, привело к немалому количеству неудавшихся попыток генерации энергии на ПНГ, причем с использованием дорогостоящих когенерационных импортных установок, которые не вырабатывали и четверти ресурса на ПНГ, постоянно аварийно останавливались. Зарубежные исследования данного вопроса не столь существенны, вероятнее всего, потому, что за границей нет такого количества ПНГ и таких отдаленных месторождений от инженерной инфраструктуры, в основном для переработки ПНГ применяются направления нефтехимии.
В условиях российской действительности вопрос малой энергетики на ПНГ весьма актуален и технически вполне разрешим. Однако требуется проведение научных исследований по созданию систем компримирования и очистки ПНГ от механических примесей, серы, тяжелых углеводородов и капельной жидкости. Кроме того, необходимо понимать, что некоторые составы ПНГ с серой и забалластированные, даже после очистки не могут быть применены; очистка ПНГ приведет к частичной потере газа и дополнительным затратам энергии на реализацию технологии очистки исходного ПНГ до уровня топливного газа, что снизит экономические показатели. В таком случае возможность применения ПНГ в качестве горючего может быть либо при его смешении с другим «чистым» газом, например с природным, либо применение цикла раздельного использования рабочих тел с промежуточным парогенератором и паровой турбиной.
Архитектура энергетической установки на ПНГ, цифровое моделирование должны быть предметом разработок, которые в итоге благоприятно скажутся как на экономике нефтедобычи, так и на экологической обстановке, позволят загрузить малые и средние предприятия бизнеса выработкой электроэнергии сравнительно небольшой мощности на условно бесплатном ПНГ. Целесообразной также является разработка классификации методов подготовки ПНГ для его использования в качестве горючего газа в котлах, вырабатывающих тепло и пар, и для его использования в газогенераторах для дальнейшей подачи в газовую или парогазовую турбины; разработка классификации схемных вариантов автономной выработки энергии на ПНГ в зависимости от качества и свойств попутного газа. Научные исследования по данным направлениям могли бы финансироваться как усилиями государственного бюджета, так и непосредственно нефтяными компаниями. Техническую реализацию, на радость экологам всего мира, мог бы взять на себя бизнес, последовательно гасящий газовые факела и направляющий попутный газ в мирное энергетическое русло малой энергетики.
Виталий СТАРКОВ
Спасибо за оставленую заявку!
Менеджер свяжется с Вами
в ближайшее время.