ГОСТ Р 55598-2013 Попутный нефтяной газ. Критерии классификации. Содержание пнг в нефти


Состав попутного нефтяного газа

 

Состав попутного нефтяного газа

 

ПНГ - углеводородный газ, находящийся в нефтяных залежах в растворенном состоянии и выделяющийся из нефти при снижении давле­ ния. Количество газов в м3, приходящееся на 1 т добытой нефти, зависит от условий формирова­ния и залегания нефтяных месторождений и мо­ жет составлять от 1-2 до нескольких тыс. м3.

Попутный нефтяной газ представляет смесь газов. Основными составляющими ПНГ являют­ ся предельные углеводороды - гомологи метана от СН4 до С6Н14(табл. 1). Суммарное содержа ние гексана (СбН]4) и более тяжелых углеводоро­ дов в попутном газе, как правило, не превышает 1 %, содержание пентана ( CsH 12 ) находится в пределах 2 %. Кроме того, в ПНГ присутствуют инертные газы, в основном, азот и углекислый газ, содержание которых изменяется от 1 до 5 %. Учитывая, что суммарное содержание тя­ желых углеводородов начиная с пентана и инертных газов не превышает 8 %, для при­ ближенной оценки основных характеристик попутного газа нужно учитывать четыре первых гомолога метана.

Табл. 1 Состав ПНГ различных месторождений

 

Компоненты

Метан

ПНГ

1

ПНГ 2

ПНГ

3

ПНГ 4

ПНГ 5

ПНГ 6

ПНГ 7

ПНГ 8

ПНГ 9

ПНГ 10

ПНГ 11

ПНГ 12

ПНГ 13

Метан (СН4), %

100

76,39

74,33

83,47

66,85

73,30

84,652

75,869

92,373

82,18

89,93

91,306

89,08

70,32

Этан (С2Н6), %

0

6,46

7,99

3,1

6,42

10,19

2,51

14,037

4,738

5,89

2,95

1,76

6,77

13,39

Пропан (С3Н8), %

0

7,82

8,23

4,78

12,06

9,62

5,126

6,093

0,774

7,19

3,95

2,03

1,44

8,4

Изо-Бутан (i-C4h20), %

0

1,62

1,56

1,14

2,65

0,96

1,314

0,76

0,02

0,75

0,91

0,62

0,13

1,53

Н-Бутан (N-C4h20), %

0

2,63

3,23

2,07

5,37

2,25

2,727

1,39

0,021

1,3

0,15

1,1

0,23

3,11

Пентан (С5Н12), %

0

1,2

0,84

1,09

1,77

0,69

1,321

0,56

0,002

0,49

0,62

0,63

0

1,76

Гексаны и выше (С6Н14), %

0

0,74

0,22

0,65

0,24

0,34

0,462

0,237

0

0,22

0,35

0,47

0

0,46

Двуокись углерода (С02), %

0

1,15

1,60

2,77

2,62

0,80

0,21

0,118

0,369

0,69

0,67

0,36

0,1

0,02

Азот (N2), %

0

1,99

2,00

0,93

2

1,85

1,608

1,216

1,643

1,29

0,5

1,675

1,93

0,97

Влагосодержание (Н20), % насыщение

0

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Плотность при 0 °С , кг/м3

0,717

1,024

1,03

0,952

1,172

1,019

0,94

0,96

0,771

0,924

0,847

0,834

0,795

1,07

Низшая теплота сгорания ( QH ), МДж/нм3

35,88

47,253

47,084

43,189

52,433

47,451

44,617

45,872

36,968

43,652

40,726

39,725

38,105

50,951

Низшая теплота сгорания ( QH ), МДж/кг

50,056

46,135

45,729

45,369

44,%5

46,568

47,447

47,776

47,954

47,265

48,095

47,645

47,93

47,604

Число Воббе ( WI ), МДж/нм3

48,19

53,092

52,763

50,334

55,077

53,452

52,318

53,227

47,876

47,876

50,325

49,47

48,595

56,001

Теоретический объем воздуха ( Vp ), hmVhm 3

9,52

12,316

12,267

11,303

13,568

12,375

11,659

11,997

9,781

11,436

10,715

10,458

10,062

13,238

www.megadomoz.ru

Утилизация ПНГ

Одну из современных проблем нефтедобывающей отрасли легко заметить, пролетая над бескрайними просторами Сибири: многочисленные горящие факелы. На них сжигают попутный нефтяной газ (ПНГ).

По некоторым оценкам на территории России функционируют несколько тысяч крупных факельных установок. С проблемами утилизации ПНГ сталкиваются все страны, занимающиеся добычей нефти. Россия находится на лидирующей позиции в этой прискорбной области, следом идут Нигерия, Иран и Ирак.

ПНГ включает в свой состав метан, этан, пропан, бутан и более тяжелые углеводородные компоненты. Кроме того, он может содержать азот, аргон, углекислый газ, сероводород, гелий. ПНГ чаще всего растворен в нефти и выделяется при ее добыче, но также может накапливаться в «шапках» нефтяных месторождений.

Утилизация ПНГ подразумевает целевое использование ПНГ и его компонентов, приносящее положительный эффект (экономический, экологический и т.п.) по сравнению с его сжиганием на факельных установках. 

Виды и способы утилизации ПНГ

Существует несколько направлений утилизации ПНГ:

- переработка на ГПЗ или малых установках на промыслах (выдача в газопровод газа по кондициям ПАО «Газпром», получение СПБТ, СПГ)

Отправка ПНГ на переработку на ГПЗ требует меньше всего капитальных затрат в случае наличия развитой инфраструктуры по транспортировки газа. Недостатком этого направления для удаленных промыслов является возможная необходимость строительства дополнительных газоперекачивающих станций.

Для промыслов с большим устойчивым дебетом ПНГ, расположенным поблизости от магистрального газопровода и сети транспортных коммуникаций актуально строительство мини-ГПЗ, на котором возможно получение пропан-бутановых фракций (СПБТ), подготовка остаточного газа до кондиций ПАО «Газпром» с выдачей в магистральный газопровод, ожижение легких компонентов с получением жидкой фракции, аналогичной СПГ. Недостатком этого направления является его неприемлемость для удаленных месторождений.

Оборудование для реализации процессов: емкостное оборудование (сепараторы, накопительные емкости), тепло-массообменное оборудование (теплообменники, ректификационные колонны), компрессоры, насосы, пароконденсационные холодильные установки, ожижители газа в блочно-модульном исполнении. 

- выработка электроэнергии (применение ГТЭС, ГПЭС)

Высокая калорийность ПНГ обуславливает его применение в качестве топлива. При этом возможно применение газа как для приводов газокомпрессорного оборудования, так и для выработки электроэнергии на собственные нужды с применением газотурбинных или газопоршневых установок. Для крупных месторождений со значительным дебитом ПНГ целесообразна организация электростанций с выдачей электроэнергии в региональные сети электроснабжения.

К недостаткам этого направления можно отнести жесткие требования широко распространенных традиционных ГТЭС и ГПЭС к составу топлива (содержание сероводорода не выше 0,1%), что требует увеличенных капитальных затрат на применение систем газоочистки и эксплуатационных затрат на техническое обслуживание оборудования. Выдача электроэнергии во внешние электросети невозможна на отдаленных месторождениях по причине отсутствия внешней энергетической инфраструктуры.

Преимущества направления заключается в обеспечении нужд промысла электроэнергией и осуществление теплоснабжения промысла без затрат на внешнюю инфраструктуру электроснабжения, компактность электрогазогенераторов. Применение современных микротурбинных установок позволяет утилизировать ПНГ с содержанием сероводорода до 4-7%.

Оборудование для реализации процессов: емкостное оборудование (сепараторы, накопительные емкости), ГТЭС или ГПЭС блочно-модульного исполнения. 

- химическая переработка (процессы «ПНГ в БТК», «Cyclar»)

Процесс «ПНГ в БТК» разработан ПАО «НИПИгазпереработка» и позволяет каталитически перерабатывать ПНГ в смесь ароматических углеводородов (преимущественно бензол, толуол и смесь ксилолов), которая может быть подмешена к основному потоку нефти и передана по существующему нефтепроводу на НПЗ. Оставшиеся легкие углеводороды по составу сходные с природным газом могут быть использованы в качестве топлива для генерации электроэнергии на нужды промысла.

Процесс «Cyclar» разработан компаниями UOP и British Petroleum и предполагает получение смеси ароматических углеводородов (во многом аналогичных процессу «ПНГ в БТК») из пропан-пентановой фракции ПНГ. Недостатком по сравнению с процессом «ПНГ в БТК» является необходимость предварительной подготовки НПГ для выделения пропан-пентановой фракции.

Недостатком направления является значительная величина капитальных затрат на расширение инфраструктуры промысла.

Оборудование для реализации процессов: емкостное оборудование (сепараторы, накопительные емкости), теплообменники, каталитические реакторы, ректификационные колонны, компрессоры, насосы. 

- газохимические процессы (процесс Фишера-Тропша)

Переработка ПНГ методом Фишера-Тропша – многостадийный процесс. Первоначально из ПНГ термическим окислением при высокой температуре получают синтез-газ (смесь CO и h3), из которого вырабатывают метанол или синтетические углеводороды, используемые для производства моторного топлива. Недостаток направления – высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Оборудование для реализации процесса: емкостное оборудование (сепараторы, накопительные емкости), теплообменники, каталитические реакторы, компрессоры, насосы. 

- применение для технологических нужд промысла (сайклинг-процесс, газлифт)

Процесс закачки ПНГ в нефтеносный пласт (сайклинг-процесс) предполагает закачку газа в газовую «шапку» месторождения для повышения внутрипластового давления, приводящего к повышению нефтеотдачи. К преимуществам способа можно отнести простоту реализации и малые капитальные затраты на реализацию процесса. Недостатком является отсутствие фактической утилизации – имеет место лишь отсрочка проблемы на некоторую перспективу.

Процесс подъема нефти с помощью газлифта заключается в использовании энергии закачиваемого в нее компримированного ПНГ. Преимущества этого способа заключаются в возможности эксплуатации скважин с большим газовым фактором, в малом влиянии на процесс добычи механических примесей, температуры, давления, в возможности гибко регулировать режим работы скважин, в простоте обслуживания и ремонта газлифтных скважин. Недостаток способа – необходимость подготовки и наземного регулирования подачи газа, что повышает капитальные затраты в обустройстве месторождения.

Оборудование для реализации процессов: емкостное оборудование (сепараторы, накопительные емкости), компрессоры, насосы. 

Причины необходимости утилизации ПНГ

Одним из результатов отсутствия инфраструктуры по утилизации ПНГ и практики бесконтрольного его сжигания является нарушение экологии. При сжигании ПНГ в атмосферу выбрасывается большое количество загрязняющих веществ: частицы сажи, углекислый газ, диоксид серы. Повышенное содержание этих веществ в атмосфере приводит к заболеваниям репродуктивной системы организма людей, наследственным патологиям, онкологическим заболеваниям.

Отсутствие в России наработанных методик по утилизации ПНГ приводит к значительным потерям в экономике. При рациональном использовании ПНГ представляет большую ценность для энергетической и химической отраслей промышленности.

По официальным данным при годовой добыче ПНГ в количестве около 55 млрд. м3 используется в химической промышленности только 15-20 млрд. м3, небольшая часть используется для повышения пластового давления, а сжигается на факелах около 20-25 млрд. м3. Подобные потери близки с потреблением всех жителей России в бытовом газе.

Однако существует ряд факторов, особо актуальных для российской нефтедобычи, препятствующих увеличению и развитию направления утилизации ПНГ:

- удаленность скважин от объектов газопереработки;

- неразвитые или отсутствующие системы сбора, подготовки и транспортировки газа;

- вариативность объемов добываемого газа;

- присутствие примесей, затрудняющих переработку;

- низкая стоимость газа в сочетании с крайне низкой заинтересованностью в финансировании подобных проектов;

- экологические штрафы за сжигание ПНГ значительно ниже затрат на его утилизацию.

В последние годы нефтедобывающие компании начали уделять больше внимания вопросам утилизации ПНГ. Особо этому способствует принятое Правительством Российской Федерации Постановление №7 от 8 января 2009 года «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках», требующее довести уровень утилизации ПНГ до 95%. С 2012 года для расчета платежей за выбросы от сжигания объемов ПНГ, превышающих нормативные 5%, введен повышающий коэффициент 4,5, с 2013 года этот коэффициент был увеличен до 12, с 2014 года – до 25, а при отсутствии приборов учета – до 120. Дополнительным стимулом начала работ по увеличению степени утилизации ПНГ стал принятый в 2013 году процесс уменьшения платы за выбросы на величину затрат на реализацию проектов по утилизации ПНГ.

gazsurf.com

ГОСТ Р 55598-2013 Попутный нефтяной газ. Критерии классификации, ГОСТ Р от 06 сентября 2013 года №55598-2013

ГОСТ Р 55598-2013

ОКС 75.180ОКП 02.7112

Дата введения 2014-01-01

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом "НИПИгазпереработка" (ОАО "НИПИгазпереработка")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 052 "Природный и сжиженные газы"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 сентября 2013 г. N 890-ст.

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕПравила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Установленные в настоящем стандарте термины и классы попутного нефтяного газа расположены в порядке, отражающем систему понятий в области использования попутного нефтяного газа.В настоящем стандарте установлены классы попутного нефтяного газа, применение и учет которых способствуют повышению степени соответствия поставляемой продукции ее функциональному назначению, устранению технических барьеров в торговле, содействию развития торгово-экономического и научно-технического сотрудничества, повышению безопасности и конкурентоспособности на региональном и внутреннем рынках.Настоящий стандарт распространяется на горючие газы, добываемые на нефтяных, нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождениях и поставляемые с месторождений для обработки и/или переработки на головных сооружениях и газоперерабатывающих заводах.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на попутный нефтяной газ и конкретизирует определения и понятия классов в области добычи, подготовки, переработки и использования попутного нефтяного газа.Термины и понятия, установленные настоящим стандартом, рекомендуются для применения федеральными органами исполнительной власти и органами исполнительной власти субъектов Российской Федерации, субъектами хозяйственной деятельности на стадиях разработки, постановки продукции на производство, ее изготовления, подтверждения соответствия, реализации (поставки, продажи), использования (эксплуатации), хранения, транспортирования и переработки, а также при выполнении работ и оказании услуг, разработке технической документации (конструкторской, технологической, проектной), в т.ч. технических условий, каталожных листов на поставляемую продукцию (оказываемые услуги) во всех видах документации и литературы, касающихся попутного нефтяного газа, входящих в сферу работ по стандартизации и/или использующих результаты этих работ.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:ГОСТ Р 53367-2009 Газ горючий природный. Определение серосодержащих компонентов хроматографическим методомГОСТ 22387.4-77 Газ для коммунально-бытового потребления. Метод определения содержания смолы и пылиГОСТ 31369-2008 (ИСО 6976:1995) Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного составаГОСТ 31371.7-2008 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентовПримечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями и сокращениями:

3.1 негорючие компоненты: Неуглеводородные компоненты попутного нефтяного газа (ПНГ), снижающие его теплотворную способность, - азот, диоксид углерода, кислород.

3.2 механические примеси попутного нефтяного газа: Включения смолы и пыли в ПНГ, которые отрицательно сказываются на его транспортировании, подготовке, переработке и использовании.В настоящем стандарте используются следующие сокращения:ПНГ - попутный нефтяной газ;МВИ - методика выполнения измерений.

4 Классификация попутного нефтяного газа

По физико-химическим свойствам, содержанию углеводородных компонентов, сероводорода и меркаптановой серы, негорючих компонентов и механических примесей ПНГ подразделяется на типы, классы, группы и виды.

4.1 Типы попутного нефтяного газаПо содержанию целевых компонентов () ПНГ подразделяют на типы (таблица 1).Таблица 1

Тип

Наименование

Содержание , г/м

Метод испытаний

1

Тощий

100

ГОСТ 31371.7

2

Средний

101200

3

Жирный

201350

4

Особо жирный

351

Содержание углеводородов , г/м, рассчитывают по формуле:

, (1)

где - молярная доля углеводорода, % мол.;

- молярная масса углеводорода, кг/кмоль, в соответствии с таблицей 1 ГОСТ 31369;

24,055 - молярный объем ПНГ при стандартных условиях, м/кмоль;

100 - коэффициент пересчета молярных процентов в доли;

1000 - коэффициент пересчета "кг" в "г";

- число углеводородных компонентов, содержащих три атома углерода и более.

4.2 Классы попутного нефтяного газаПо содержанию сернистых соединений ПНГ подразделяют на классы (таблица 2).Таблица 2*

Класс

Наименование

Массовая концентрация

Метод испытаний

сероводорода, мг/м

меркаптановой серы, мг/м

1

Бессернистый

<0,0007

<0,0016

ГОСТ Р 53367**

2

Малосернистый

0,00070,1*

>0,0016

3

Сернистый

0,13,00*

>0,0016

4

Высокосернистый

3,01

>0,0016

* В случае попадания показателя на граничное значение параметра отнесение результатов испытания к определенному классу производится в соответствии с верхней границей доверительного интервала конкретной МВИ.

** Допускается использовать аттестованные и легитимные методики для применения в Российской Федерации.

4.3 Группы попутного нефтяного газаПо содержанию негорючих компонентов ПНГ подразделяют на группы (таблица 3).Таблица 3

Группа

Наименование

Содержание негорючих компонентов, мол., %

Метод испытаний

1

Безбалластный

менее 0,01

ГОСТ 31371.7

2

Малобалластный

0,017,0

3

Среднебалластный

7,0115,00

4

Высокобалластный

15,01

4.4 Виды попутного нефтяного газаПо содержанию механических примесей ПНГ подразделяют на виды (таблица 4).Таблица 4*

Вид

Наименование

Содержание механических примесей, г/м

Метод испытаний

1

Чистый

<0,0005

ГОСТ 22387.4

2

Слабозагрязненный

0,00050,0010

3

Загрязненный

0,00100,0025

4

Сильнозагрязненный

>0,0025

* В случае попадания показателя на граничное значение параметра отнесение результатов испытания к определенному виду производится в соответствии с верхней границей доверительного интервала конкретной МВИ.

4.5 Условное обозначение классификации попутного нефтяного газаУсловное обозначение классификации ПНГ состоит из четырех цифр, разделенных точкой и соответствующих номерам типа, класса, группы и вида. На рисунке 1 представлена структура условного обозначения классификации ПНГ.

Рисунок 1 - Условное обозначение классификации ПНГ

Рисунок 1 - Условное обозначение классификации ПНГ

Пример. Класс ПНГ, содержащего 250 г/муглеводородов (тип 3), не содержащего серы (класс 1), балласта 0,5% мас. (группа 2) и механических примесей 0,5 г/м(вид 1), обозначается "3.1.2.1 ГОСТ _______".Электронный текст документаподготовлен ЗАО "Кодекс" и сверен по:официальное изданиеМ.: Стандартинформ, 2014

docs.cntd.ru

Добыча и утилизация попутного нефтяного газа как направление комплексного освоения недр: роль государства и бизнеса, технологий и экологических ограничений - Бурение и Нефть

The recovery and utilization of associated petroleum gas as the direction of comprehensive exploitation of mineral resources: the role of the state and business, technology and ecological limits

L. EDER, I. PROVORNAYA, I. FILIMONOVA, Institute of petroleum geology and geophysics SB RAS, Novosibirsk state university

Рассмотрена структура сырьевой базы и добычи попутного нефтяного газа в России. Проведен анализ региональной и организационной структуры добычи попутного нефтяного газа, рассмотрены вопросы его утилизации. Исследованы и обобщены основные перспективные направления и условия повышения уровня эффективности использования попутного нефтяного газа в России. Особое внимание уделено оценке роли государства и бизнеса в расширении квалифицированного использования попутного нефтяного газа в России с учетом экологических аспектов и необходимости развития передовых технологий.

The structure of the resource base and the production of associated petroleum gas in Russia are considered. The analysis of the regional and organizational structure of the produced associated petroleum gas, the issues of disposal are held. Researched and summarized the main directions and conditions of increase of level of efficiency of associated petroleum gas in Russia. Special attention is paid to the assessment of the role of the state and business in the extension of the qualified use of associated petroleum gas in Russia, taking into account environmental aspects and the need for the development of advanced technologies.

Уровень утилизации попутного неф­тяного газа (ПНГ) во многом определяет степень эффективности развития всего нефтегазового комплекса страны [1]. Показатель отражает позицию государ­ства и бизнеса относительно возможности и целесообразности комплексного освоения недр (КОН) и квалифицированного использования добываемого минерального сырья [2]. Кроме того, уровень утилизации ПНГ показывает степень заинтересованности государства и бизнеса в экологии и природоохранной деятельности, поскольку сжигание ПНГ в факелах приводит к значительному выбросу углекислого газа в атмосферу [3]. Квалифицированная утилизация ПНГ всегда связана с дополнительными капитальными вложениями, что часто снижает инвестиционную привлекательность проектов освоения запасов и ресурсов нефти [4], поэтому одной из главных задач государства в области регулирования процесса утилизации ПНГ – является создание организационных, административных, налоговых и финансово-экономических стимулов для эффективного развития бизнеса. В этой связи деятельность по добыче и использованию ПНГ в России есть одна из актуальных и приоритетных задач устойчивого развития нефтегазового комплекса России [5]. Добыча попутного нефтяного газа в России в 2015 г. составила 78,2 млрд м3. В структуре добычи попутного нефтяного газа более 60 % приходится на растворенный в нефти газ, остальная часть – газ газовых шапок. В организационной структуре добычи попутного нефтяного газа в России в 2015 г. на долю крупных вертикально-интегрированных компаний (ВИНК) приходится около 80 %, крупнейшие из них – «Роснефть», «Сургутнефтегаз», ЛУКОЙЛ и «Газпром нефть». Остальные 20 % объема добычи ПНГ обеспечили независимые производители, а также операторы СРП.

Экономически развитые страны (США, Канада, Норвегия) имеют высокий коэффициент утилизации ПНГ – 99 – 100 %, в то время как в России и ряде стран Ближнего Востока и Африки – высокий уровень сжигания ПНГ в факелах.

Последние годы темп роста добычи ПНГ в России превышает темп роста добычи нефти, что связано с увеличением газового фактора на зрелых нефтяных месторождениях в традиционных центрах добычи и высоким уровнем газового фактора на новых месторождениях, прежде всего в Восточной Сибири [6]. За последние 5 лет добыча ПНГ в России возросла более чем на 20 %. Наращивание добычи ПНГ происходило за счет ввода в разработку новых проектов нефтедобычи на востоке России, а также на севере Западной Сибири крупными вертикально-интегрированными компаниями, прежде всего государственными («Роснефть» и «Газпром нефть»). Западная Сибирь – крупнейший регион по добыче нефти и попутного нефтяного газа в России, прежде всего Ханты-Мансийский автономный округ (ХМАО). Однако последние годы наблюдается тенденция снижения доли этого региона в добыче ПНГ в общероссийском показателе, что связано с сокращением объема добычи нефти на крупнейших и уникальных базовых месторождениях ХМАО [7]. Вместе с тем быстрыми темпами происходит наращивание добычи ПНГ на месторождениях Восточной Сибири и Дальнего Востока. В 2013 г. вступление в силу Постановления Правительства РФ «Об особенностях исчисления платы за выбросы загрязняющих веществ, образующихся при сжигании на факельных установках и (или) рассеивании попутного нефтяного газа» позволило переломить негативную тенденцию со сжиганием ПНГ в России, и темп роста утилизации попутного нефтяного газа стал опережать темп роста его сжигания. За последние 5 лет уровень утилизации ПНГ в России возрос на 10 % – до 86,8 % в 2015 г., в том числе за последний год показатель вырос почти на 4 %. Высоких показателей утилизации ПНГ удалось достичь в Западной Сибири, а в последнее время и на востоке России, прежде всего за счет эффективного использования попутного газа на Ванкорском месторождении в Красноярском крае. Большая работа еще предстоит в Тимано-Печорской нефтегазоносной провинции, а также в ряде регионов Волго-Уральской провинции. Быстрыми темпами степень утилизации ПНГ растет у крупных ВИНК, которые широкомасштабно реализуют программы повышения эффективности его использования. Ряд компаний («Сургутнефтегаз» и «Татнефть») уже достигли или превзошли необходимый уровень утилизации ПНГ в 95 %, другие (ЛУКОЙЛ) близки к этому показателю. Низкий показатель уровня утилизации ПНГ фиксируется у государственных компаний «Роснефть» и «Газпром нефть», где рост добычи не успевает за ростом утилизации ПНГ. В последние годы крупные нефтяные компании активизировали политику в области квалифицированной утилизации ПНГ, закладывают в инвестиционные программы значительные средства на развитие и привлечение технологий по переработке попутного нефтяного газа [8]. Однако несмотря на ухудшение макроэкономической ситуации в стране и связанное с этим откладывание компаниями реализации ряда инвестиционных проектов, в том числе по утилизации ПНГ, задача государства – довести до логического завершения стратегию, направленную на полную утилизацию ПНГ [9]. Одним из главных аспектов повышения уровня утилизации ПНГ в России является развитие технологий, позволяющих эффективно использовать попутный неф­тяной газ с учетом особенностей месторождений – объема добываемого сырья, удаленности от существующей транспортной и общехозяйственной инфраструктуры, а также ряда других факторов [10]. Проведем анализ и выявим устойчивые тенденции в области государственного регулирования сектора добычи и утилизации попутного нефтяного газа в России как главного механизма обеспечения комплексного освоения недр.

По состоянию на начало 2016 г. предписываемый уровень эффективной утилизации попутного нефтяного газа 95% в России достигли «Татнефть»(100%) и приблизились «Сургутнефтегаз»(99%), ЛУКОЙЛ(92 %).

Запасы попутного нефтяного газа в России

Попутный нефтяной газ – это природный углеводородный газ, растворенный в нефти или находящийся в «шапках» нефтяных и газоконденсатных месторождений. Особенностью оценки сырьевой базы ПНГ является то, что весь объем запасов растворенного газа, учитываемого Государственным балансом России, относится к категории попутного нефтяного газа. Только часть газа газовых шапок можно классифицировать как ПНГ (что содержится в преимущественно нефтяных месторождениях), а основная часть газа газовых шапок (газовых месторождений) относится к категории свободного газа. Попутный нефтяной газ представляет собой смесь газо- и парообразных углеводородных и неуглеводородных компонентов, выделяющихся из пластовой неф­ти при ее разгазировании. Основными компонентами попутных нефтяных газов являются углеводороды от метана до гексана, включая изомеры C4–C6. Неуглеводородные компоненты попутных нефтяных газов могут быть представлены азотом, углекислым газом, гелием, аргоном, а также сероводородом, количество которого достигает иногда нескольких процентов, в ряде случаев встречается водород.Основная часть попутного нефтяного газа в России добывается в виде растворенного в нефти газа, запасы которого оцениваются по категории АВС1С2 чуть менее 3 трлн м3 (табл. 1).Поскольку попутный нефтяной газ добывается в основном из газа, растворенного в нефти, то прослеживается прямая связь между запасами нефти и ПНГ. В соответствии со структурой запасов нефти основная часть запасов растворенного газа находится в Уральском федеральном округе (более 60 %, или 1,7 трлн м3) на территории ХМАО и ЯНАО. Значительные запасы попутного газа локализованы также в Сибирском федеральном округе – 417,5 млрд м3 (14,4 %), прежде всего в Красноярском крае и Иркутской области. На Приволжский и Северо-Западный федеральные округа – крупнейшие центры добычи нефти и попутного нефтяного газа приходится 216,0 млрд м3 (7,4 %) и 129,4 млрд м3 (4,5 %) соответственно. На континентальном шельфе России запасы попутного газа составляют 161,7 млрд м3 и сосредоточены, в основном, на шельфе Охотского моря. Запасы попутного нефтяного газа, сосредоточенные в газовых шапках месторождений, значительно превышают объем запасов растворенного в нефти газа, и основная их часть находится в ЯНАО, а также в Красноярском крае в рамках Ванкорской и Юрубчено-Тохомской нефтегазовых зон, в Республике Саха (Якутия) и на шельфе дальневосточных морей.

Добыча попутного нефтяного газа

Добыча попутного нефтяного газа в России в 2015 г. составила 78,2 млрд м3, в том числе 67,8 млрд м3, или 86,7 %, было добыто и использовано, а 10,4 млрд м3, или 13,3 %, – учтено как газ, сожженный в факелах (табл. 2). В структуре добычи попутного нефтяного газа 61,5 % (42,2 млрд м3) приходится на растворенный газ, а остальная часть 38,5 % (26,4 млрд м3) – газ газовых шапок. В ЯНАО только около 5 % (2,8 млрд м3 из 52,0 млрд м3) добычи природного газа из газовых шапок относится к ПНГ.

Организационная структура добычи ПНГ в РоссииДобычу ПНГ в России, так же как и нефти, ведут вертикально-интегрированные компании (ВИНК), независимые производители и операторы соглашения о разделе продукции (СРП). В соответствии со структурой добычи нефти основная часть всего его добывается крупными вертикально-интегрированными компаниями – 61,4 млрд м3, или 78,1 %. На первые четыре крупнейшие нефтегазовые компании («Роснефть», «Сургутнеф­тегаз», ЛУКОЙЛ и «Газпром нефть») приходится более 70 % (57,7 млрд м3) всей добычи попутного газа в России, на независимых производителей – 18,8 % (14,8 млрд м3), на операторов СРП – 3,1 % (2,4 млрд м3).Добыча попутного нефтяного газа в России за последние 5 лет возросла более чем на 20 % (с 65,2 млрд м3 в 2010 г. до 78,6 млрд м3 в 2015 г.), при этом в 2015 г. прирост добычи ПНГ составил 8,4 %. Основной прирост добычи ПНГ произошел у крупных государственных ВИНК – у «Роснефти» почти в три раза и у «Газпром нефти» почти в два раза, что связано с вводом в разработку в этот период крупных добывающих проектов компаний на востоке страны и севере Западной Сибири. Стимулирование добычи нефти в Восточной Сибири и Республике Саха (Якутия) стало возможно благодаря запуску в 2008 г. магистрально

burneft.ru

ПНГ Википедия

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти; выделяющихся в процессе добычи и подготовки нефти. К нефтяным газам также относят газы, выделяющиеся в процессах термической переработки нефти (крекинга, риформинга, гидроочистки и др.), состоящие из предельных и непредельных (метана, этилена) углеводородов. Нефтяные газы применяют как топливо и для получения различных химических веществ. Из нефтяных газов путём химической переработки получают пропилен, бутилены, бутадиен и др., которые используют в производстве пластмасс и каучуков.

Попутный нефтяной газ является побочным продуктом нефтедобычи, получаемым в процессе сепарации нефти.

Состав

Попутный нефтяной газ — смесь газов, выделяющаяся из нефти, состоящая из метана, этана, пропана, бутана и изобутана, содержащая растворенные в ней высокомолекулярные жидкости (от пентанов и выше) и различного состава и фазового состояния.

Пример компонентного состава ПНГ[1]

Компоненты газовой смеси Обозначение компонента Нефтяной газ в % объёма
1 ступень 2 ступень 3 ступень
Метан Ch5 61,7452 45,6094 19,4437
Этан C2H6 7,7166 16,3140 5,7315
Пропан C3H8 17,5915 21,1402 4,5642
И-Бутан iC4h20 3,7653 5,1382 4,3904
Бутан C4h20 4,8729 7,0745 9,6642
И-Пентаны iC5h22 0,9822 1,4431 9,9321
Пентан C5h22 0,9173 1,3521 12,3281
И-Гексаны iC6h24 0,5266 0,7539 13,8146
Гексан C6h24 0,2403 0,2825 3,7314
И-Гептаны iC7h26 0,0274 0,1321 6,7260
Бензол C6H6 0,0017 0,0061 0,0414
Гептан C7h26 0,1014 0,0753 1,5978
И-Октаны iC8h28 0,0256 0,0193 4,3698
Толуол C7H8 0,0688 0,0679 0,0901
Октан C8h28 0,0017 0,0026 0,4826
И-Нонаны iC9h30 0,0006 0,0003 0,8705
Нонан C9h30 0,0015 0,0012 0,8714
И-Деканы iC10h32 0,0131 0,0100 0,1852
Декан C10h32 0,0191 0,0160 0,1912
Углекислый газ CO2 0,0382 0,1084 0,7743
Азот N2 1,3430 0,4530 0,1995
Сероводород h3S 0,0000 0,0000 0,0000
Молекулярная масса, г/моль 27,702 32,067 63,371
Плотность газа, г/м3 1151,610 1333,052 2634,436
Содержание углеводородов С3+В, г/м3 627,019 817,684 2416,626
Содержание углеводородов С5+В, г/м3 95,817 135,059 1993,360

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, также 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 2187 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.

Способы разделения

Основная особенность попутного газа заключается в высоком содержании тяжелых углеводородов.

Сегодня в мире существуют три основные технологии газоразделения, которые позволяют разделить попутный газ на ценные составляющие: (СОГ, СУГ, конденсат)

  1. Криогенные технологии (низкотемпературная сепарация, конденсация, ректификация)
  2. Мембранная технология
  3. Адсорбционная технология

Технологии утилизации ПНГ

Газовый факел в западносибирской тайге в начале 1980-х годов

До недавнего времени попутный газ в подавляющем большинстве случаев просто сжигался на факелах, что наносило значительный вред окружающей среде и приводило к значительным потерям ценного углеводородного сырья.

К основным направлениям утилизации ПНГ можно отнести:

Для этого проводится подготовка газа для магистральных газопроводов ОАО «Газпром» в соответствии с СТО Газпром 089-2010

  • использование ПНГ на энергетических установках для выработки электроэнергии.

Широкое распространение получили газотурбинные (ГТЭС) и газопоршневые (ГПЭС) энергоустановки. Однако, наличие тяжелых углеводородов в составе попутного газа негативно сказывается на их работе, что приводит к снижению номинальной производительности и межремонтного пробега. В этой связи, использование микротурбинных энергоустановок позволит более эффективно использовать попутный нефтяной газ в качестве топлива[2].

  • закачка ПНГ в пласт для интенсификации нефтеотдачи.

Газ может закачиваться в газовую шапку месторождения с целью поддержания пластового давления, также ограниченно применяется использование «газлифта». Перспективным направлением является также и совместная закачка в пласт газа и воды (водогазовое воздействие).

  • химическая переработка ПНГ с получением жидких углеводородных продуктов, т.н. GTL - методы.

Мембранное газоразделение

Существуют мембранные установки очистки газа от примесей, таких как пары воды, серосодержащие примеси и тяжёлые углеводороды. Данные устройства предназначены для подготовки попутного нефтяного газа к транспортировке потребителю. Нефтяной газ содержит обычно множество веществ, недопустимых нормами газотранспортной компании (например СТО Газпром 089-2010), и очистка является необходимым условием для предотвращения разрушения газопроводов или обеспечения экологичности сжигания газа. Мембранная очистка широко применяется в комбинации с другими процессами газоочистки, так как не может обеспечить высокую степень очистки, но позволяет существенно сократить эксплуатационные затраты[3].

Схема распределения газовых потоков в мембранном модуле

По своей конструкции мембранная установка представляет собой цилиндрический блок со входом ПНГ и выходами очищенного газа и примесей в виде воды, сероводорода, тяжелых углеводородов. Общая схема работы картриджа показана на рисунке. Внутри блока находится эластичная полимерная мембрана, которая, по утверждениям некоторых производителей[4], пропускает конденсирующиеся (сжимаемые) пары, такие как C3+ углеводороды и тяжелее, ароматические углеводороды и воду, и не пропускает неконденсируемые газы, такие как метан, этан, азот и водород. Таким образом сквозь мембрану вытесняется «грязный» газ, а остаётся газ, очищенный от примесей; такая схема работы называется тангенциальной фильтрацией потока газа (также называемая перекрестной фильтрацией потока, англоязычные термины cross-flow filtration или tangential flow filtration). Компоненты газового потока, прошедший сквозь мембрану, называют пермеатом, а оставшийся газ – ретентатом.

Конфигурация установки мембранного газоразделения в каждом конкретном случае определяется специально, так как исходный состав ПНГ может сильно разниться.

Напорная схема подготовки ПНГ с применением мембран

Схема установки в принципиальной конфигурации:

Вакуумная схема подготовки ПНГ c применением мембран
  • Предварительный сепаратор для очистки от грубых примесей, крупной капельной влаги и нефти,
  • Ресивер на входе,
  • Компрессор,
  • Холодильник для доохлаждения газа до температуры ниже от +10 до +20 °C,
  • Фильтр тонкой очистки газа от масла и парафинистых соединений,
  • Углеводородный мембранный блок,
  • Система утилизации конденсата (из сепараторов),
  • Система утилизации пермеата,
  • Выброс.

Существует две схемы подготовки ПНГ: напорная и вакуумная.

См. также

Примечания

Ссылки

wikiredia.ru

Компонентный состав попутного нефтяного газа // Добыча и переработка // Наука и технологии

Термин «нефтяной газ» с давних времен сопровождается в нашей стране прилагательным «попутный». Не исключено, что такое «попутное» отношение к ценнейшему природному ископаемому изначально определило его незавидную судьбу в России. Однако времена меняются, и нефтяной газ в нашей стране переходит в категорию экономически рентабельного углеводородного сырья.

В отличие от природного газа, компонентный состав попутного нефтяного газа (ПНГ) может сильно различаться в зависимости от месторождения. Более того, даже на одном и том же нефтяном месторождении в разные периоды времени компонентный состав ПНГ будет разный. В данной статье приведены примеры компонентного состава газа по разным типам месторождений и ступеням сепарации.

СОСТАВ ПНГ ПО ТИПАМ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Компонентный состав ПНГ по типам месторождений представлен в сравнении с компонентным составом природного газа. Такое сравнение помогает наглядно оценить различия между объёмным содержанием компонентов в природном газе и объёмным содержанием компонентов в попутном нефтяном газе. Ведь, в отличие от природного газа, ПНГ может использоваться не только как энергетический газ. Переработка ПНГ по газо- и нефтехимическому профилю - это главное направление его полезного использования. Состав попутного газа представлен по трём ступеням сепарации нефти: выделившийся газ после 1 ступени, после 2 ступени и после 3 ступени - концевой.

В составе попутного газа нефтяного месторождения содержание метана почти в 2 раза меньше, чем в составе природного газа. Причём с каждой последующей ступенью содержание этого компонента уменьшается. Это связано с тем, что метан является самым лёгким углеводородным газом, поэтому выделяется он из нефти значительно быстрее, чем его гомологи. При этом объёмное содержание гомологов метана, наоборот, с каждой ступенью сепарации только возрастает. Выделению этих компонентов из нефти способствует повышенная температура (подогрев нефти) и низкое давление в сепараторах на объектах подготовки нефти. Также стоит обратить внимание на то, что плотность ПНГ с каждой ступенью сепарации увеличивается (выделяются более тяжёлые компоненты). Если сравнить плотность природного газа и попутного газа нефтяного месторождения, можно заметить, что разница более чем в 1,5 раза, а на 2 и 3 ступени - в 2 и 4 раза соответственно. Самое важное, что определяет ценность попутного нефтяного газа - это суммарное содержание компонентов, начиная с пропана (С3+выше). Из таблицы видно, что количество ценных химических компонентов (пропан, бутаны и др.) почти в 30 раз больше, чем в природном газе. Чем выше показатель С3+выше нефтяном газе, тем больше продуктов можно получить при переработке данного вида сырья.

Для газонефтяных месторождений характерно высокое содержание газа в нефти. Содержание метана в компонентном составе газа этого типа месторождений приблизительно равно количеству метана в природном газе. Что касается других компонентов, то попутный газ газонефтяного месторождения гораздо «богаче» в этом плане, чем природный газ. Из таблицы 2 видно, что объёмное содержание пропана, бутанов и других компонентов в нефтяном газе на порядок выше.

На нефтегазоконденсатных месторождениях количество метана в газовой смеси почти такое же, как и в природном газе. Примечательно, что даже на 2 и 3 ступени метан выделяется в значительном объёме. Фактически, выделившийся попутный газ состоит в основном из метана и преобладает в компонентном составе ПНГ. Тем не менее, в отличие от природного газа, попутный газ нефтегазоконденсатного месторождения содержит ценные углеводородные компоненты.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОМПОНЕНТОВ

Резюмируя вышеприведённые данные по компонентному составу ПНГ, можно представить следующую выборку важных показателей, на которые следует обратить внимание при сравнительном анализе.

Для определения компонентного состава углеводородных газов применяется специальный прибор - газовый хроматограф. Химик-хроматографист проводит исследование пробы газа и выдаёт результат, на основании которого можно сделать выводы о качестве попутного нефтяного газа, а также о характере его происхождения - либо это чисто нефтяной газ, либо это смесь газов дополнительных источников (газ газовых шапок, газ возврата и пр.). Здесь важно отметить, что анализ желательно проводить сразу же на месте отбора пробы газа, т.к. в этом случае на стенках пробоотборника сконденсируется наименьшее количество тяжёлых компонентов и, следовательно, хроматограмма отобразит более точную картину. Данные по компонентному составу газа позволяют рассчитать его плотность и содержание углеводородов С3+выше (Сn+выше). Чем выше эти показатели, тем более ценен нефтяной газ.

Что касается азота и углекислого газа в составе ПНГ, то эти компоненты не представляют энергетической ценности, поскольку не обладают теплотворной способностью. Однако по этим показателям можно охарактеризовать месторождение, а точнее, внутрипластовые процессы, протекающие в нём (например, внутрипластовое горение). Более того, с увеличением обводнённости продукции скважин, содержание неуглеводородных компонентов в нефтяном газе возрастает, а компонентный состав «утяжеляется». Обычно это связано с закачкой рабочего агента (вода, газ, пар) и его влиянием на физико-химические параметры пластового флюида.

Повышенное содержание сероводорода в составе ПНГ говорит о том, что оборудование и газопроводы подвергаются усиленной коррозии и, следовательно, на объекте необходимо проводить мероприятия по сероочистке. Из-за значительного коррозионного износа оборудование, как правило, гораздо быстрее вырабатывает свой ресурс, что обычно снижает экономическую эффективность объекта нефтегазоподготовки. В большинстве случаев для увеличения срока службы газопроводов используются трубы из коррозионностойкого металла.

ЗНАЧЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТАВА ПНГ

Зная компонентный состав попутного нефтяного газа, можно оценить не только его рыночную стоимость, но и рассчитать варианты рационального использования: поставлять ПНГ как энергетический газ, либо как сырьё для нефтегазохимии. В любом случае важно правильно подобрать оборудование при обустройстве объектов добычи и подготовки нефти и газа.

В частности, на основе данных об объёме и компонентном составе ПНГ принимаются решения о комплектовании объектов добычи и нефтегазоподготовки необходимым оборудованием как по мощности, так и по набору используемых установок. Ведь процесс подготовки нефти и газа складывается из целого комплекса технологических операций.

Качественная подготовка нефти и газа снимает ряд проблем, характерных для объектов нефтегазодобычи. Например, недозагруженность сепарационного оборудования (более чем в 2,5 раза) часто является причиной неэффективного отделения газа от капельной жидкости. Отсутствие же газосепараторов приводит к повышенному накоплению жидкости в газопроводах, что создает «пробки» - механические отложения на стенках трубы, уменьшающих пропускную способность газопровода. Причём, чем «тяжелее» будет газ (высокий показатель С3+выше), тем больше жидкости (конденсата) окажется в газопроводе. Всего этого можно избежать, используя эффективное оборудование подготовки нефти и газа и строго соблюдая технологические условия его эксплуатации. Это позволяет максимально использовать имеющиеся ресурсы ПНГ и значительно сократить потери.

Итак, для каждого объекта нефтедобычи компонентный состав газа будет разный. И может значительно отличаться от представленного в таблицах, ведь компонентный состав нефти и другие её характеристики (плотность, обводнённость, давление насыщения и пр.) для каждого месторождения индивидуальны. Однако данные, представленные в таблицах, помогут определить структуру распределения газа в газовой смеси на разных типах нефтяных залежей.

В английской нефтегазовой терминологии определение «нефтяного газа» дается как «associated petroleum gas», сокращенно APG. В дословном переводе - «связанный, объединенный нефтяной газ». В мировой практике уже утвердилась профессиональная традиция комплексной разработки месторождений, когда нефть и нефтяной газ добывают и пускают в дело с одинаковой рачительностью, связанной экономической выгодой и объединенной максимальной экологической безопасностью.

Планетарный опыт воспринят сегодня и нефтяниками России. Все реже звучит словосочетание «утилизация ПНГ», все чаще мы слышим сообщения о рациональном применении нефтяного газа. Рациональном - значит разумном, продуманном, расчетливом использовании этого уникального углеводородного сырья.

А.В.Филиппов

neftegaz.ru

ПНГ - это... Что такое ПНГ?

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — смесь углеводородов получаемых при добычи и разгазации нефти.

Состав

Попутный нефтяной газ – смесь газов, выделяющаяся из углеводородов любого фазового состояния, состоящая из Метана, Этана, Пропана, Изобутана и Бутан, содержащая растворенные в ней высокомолекулярные жидкости (от пентанов и выше по росту гомологического ряда) и различного состава и фазового состояния примеси.

Приблизительный состав ПНГ

Метан (Ch5) Этан (C2H6) Пропан (C3H8) Изо-бутан (i-C4h20) Н-бутан (n-C4h20) Азот (N2) Углекислый газ (CO2) Другие -
Компоненты газа Объемная доля, %
81
5
6
2.5
1.5
1
0.15
2.85

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 на любой из стадий от разведки и добычи до конечной реализации, из нефти, газа, (другие источники опущены) и в процессе их переработки из любого неполного продуктового состояния до любого из многочисленных конечных продуктов.

Получают ПНГ путем 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 РНГ определяется технологией сепарирования смеси вода—нефть—газ, поступающей со скважины.

Специфической особенностью ПНГ является обычно незначительный расход получаемого газа, от 100 до 5000 нм³/час. 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, отправляется непосредственно на газоперерабатывающий завод. 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 невозможно оценить в связи с отсутствием на многих месторождениях узлов учета газа. Но по приблизительным оценкам это порядка 25 млрд м³.

Пути утилизации

Основными путями утилизации ПНГ являются переработка на ГПЗ, генерация электроэнергии, сжигание на собственные нужды, закачка обратно в пласт для интенсификации нефтеотдачи (газлифтный способ).

Технология утилизации ПНГ

Основная проблема при утилизации попутного газа заключается в высоком содержании тяжелых углеводородов. На сегодняшний день существует несколько технологий, повышающих качество ПНГ за счет удаления значительной части тяжелых углеводородов. Одна из них — подготовка ПНГ с помощью мембранных установок. При применении мембран метановое число газа значительно повышается, низшая теплотворная способность (LHV), тепловой эквивалент и температура точки росы (как по углеводородам, так и по воде) снижаются.

Мембранные углеводородные установки позволяют значительно снизить концентрацию сероводорода и диоксида углерода в потоке газа, что позволяет использовать их для очистки газа от кислых компонентов.

Конструкция

Схема распределния газовых потоков в мембранном модуле

По своей конструкции углеводородная мембрана представляет собой цилиндрический блок с выходами пермеата, продуктового газа и входа ПНГ. Внутри блока находится трубчатая структура селективного материала, который пропускает только определенный вид молекул. Общая схема потока внутри картриджа показана на рисунке.

Принцип работы

Конфигурация установки в каждом конкретном случае определяется специально, так как исходный состав ПНГ может сильно разнится.

Схема установки в принципиальной конфигурации:

Напорная схема подготовки ПНГ Вакуумная схема подготовки ПНГ
  • Предварительный сепаратор для очистки от грубых примесей, крупной капельной влаги и нефти,
  • Ресивер на входе,
  • Компрессор,
  • Холодильник для доохлаждения газа до температуры от +10 до +20°C,
  • Фильтр тонкой очистки газа от масла и парафинистых соединений,
  • Углеводородный мембранный блок,
  • КИПиА,
  • Система управления, включая поточный анализ,
  • Система утилизации конденсата (из сепараторов),
  • Система утилизации пермеата,
  • Контейнерная поставка.

Контейнер должен быть изготовлен в соответствии с требованиями пожаро- взровобезопасности в нефтяной и газовой промышленности.

Существует две схемы подготовки ПНГ: напорная и вакуумная.

dic.academic.ru