Metodologie de calcul a emisiilor de substanțe nocive în atmosferă la arderea gazelor petroliere asociate în rachete. Gaz petrolier asociat: compoziție. Gaze petroliere naturale și asociate

Baza gazului petrolier asociat este un amestec de hidrocarburi ușoare, inclusiv metan, etan, propan, butan, izobutan și alte hidrocarburi care sunt dizolvate în ulei sub presiune (Figura 1). APG este eliberat atunci când presiunea scade în timpul recuperării uleiului sau în timpul procesului de separare, similar procesului de dioxid de carbon eliberat la deschiderea unei sticle de șampanie. După cum sugerează și numele, gazul petrolier asociat este produs simultan cu petrol și, de fapt, este un produs secundar al producției de petrol. Volumul și compoziția APG depind de zona de producție și de proprietățile specifice ale zăcământului. În procesul de producție și separare a unei tone de petrol, puteți obține de la 25 la 800 m3 de gaz asociat.

Arderea gazelor petroliere asociate în rachete de câmp este cea mai puțin rațională modalitate de utilizare. Cu această abordare, APG devine în esență un produs rezidual din procesul de producție a uleiului. Incinerarea poate fi justificată în anumite condiții, totuși, după cum arată experiența mondială, eficientă politici publice face posibilă atingerea unui nivel de ardere APG de câteva procente din volumul total al producției sale din țară.

În prezent, există două modalități cele mai comune de a utiliza gazul petrolier asociat, alternativă la ardere. În primul rând, aceasta este injectarea de APG în formațiunile purtătoare de petrol pentru a îmbunătăți recuperarea petrolului sau, eventual, pentru a-l conserva ca resursă pentru viitor. A doua opțiune este utilizarea gazului asociat ca combustibil pentru generarea de energie (Schema 1) și nevoile întreprinderii la locurile de producție de petrol, precum și pentru generarea de energie electrică și transmiterea acesteia la rețeaua generală de energie.

În același timp, opțiunea de utilizare a APG pentru generarea de energie este, de asemenea, o metodă de ardere a acestuia, dar este ceva mai rațională, deoarece în acest caz este posibil să se obțină efect beneficși reduce ușor impactul asupra mediu inconjurator. Spre deosebire de gazul natural, al cărui conținut de metan este în intervalul 92-98%, gazul petrolier asociat conține mai puțin metan, dar are adesea o proporție semnificativă din alte componente de hidrocarburi, care pot ajunge la mai mult de jumătate din volumul total. APG poate conține, de asemenea, componente non-hidrocarburi - dioxid de carbon, azot, hidrogen sulfurat și altele. Ca rezultat, gazul petrolier asociat nu este un combustibil suficient de eficient.

Opțiunea cea mai rațională este prelucrarea APG - utilizarea sa ca materie primă pentru gaz și petrochimie - care face posibilă obținerea de produse valoroase. Ca urmare a mai multor etape de prelucrare a gazului petrolier asociat, este posibil să se obțină materiale precum polietilenă, polipropilenă, cauciucuri sintetice, polistiren, clorură de polivinil și altele. Aceste materiale, la rândul lor, servesc drept bază pentru o gamă largă de produse, fără de care este de neconceput viața modernă oameni și economie, inclusiv: încălțăminte, îmbrăcăminte, recipiente și ambalaje, vase, echipamente, ferestre, tot felul de produse din cauciuc, bunuri culturale și de uz casnic, țevi și piese de conducte, materiale pentru medicină și știință etc. Trebuie remarcat faptul că procesarea APG face posibilă și izolarea gazului uscat stripat, care este un analog al gazului natural, care poate fi folosit ca combustibil mai eficient decât APG.

Nivelul de gaz asociat extras utilizat pentru gaze și petrochimie este o caracteristică a dezvoltării inovatoare a industriilor de petrol și gaze și petrochimice și cât de eficient sunt utilizate resursele de hidrocarburi în economia țării. Utilizarea rațională a APG necesită disponibilitatea unei infrastructuri adecvate, reglementări guvernamentale eficiente, un sistem de evaluare, sancțiuni și stimulente pentru participanții pe piață. Prin urmare, ponderea APG utilizată pentru gaz și petrochimie poate caracteriza și nivelul dezvoltare economicăţări.

Realizarea unui nivel de utilizare de 95-98% a gazelor petroliere asociate extrase în toată țara și a unui grad ridicat de prelucrare a acestuia pentru a produce produse valoroase, inclusiv gaze și petrochimice, se numără printre direcțiile importante pentru dezvoltarea industriei de petrol și gaze și petrochimice. în lume. Această tendință este tipică pentru țările dezvoltate bogate în hidrocarburi, precum Norvegia, SUA și Canada. De asemenea, este tipic pentru o serie de țări cu economii în tranziție, de exemplu Kazahstan, precum și țări în curs de dezvoltare, de exemplu Nigeria. Trebuie remarcat faptul că Arabia Saudită- liderul producției mondiale de petrol - devine unul dintre liderii industriei mondiale de gaze și petrochimie.

În prezent, Rusia ocupă primul loc „onorabil” în lume în ceea ce privește volumele de ardere APG. În 2013, acest nivel, conform datelor oficiale, era de aproximativ 15,7 miliarde m3. În același timp, conform datelor neoficiale, volumul arderilor asociate de gaze petroliere în țara noastră poate fi semnificativ mai mare - cel puțin 35 miliarde m3. În același timp, chiar și pe baza statisticilor oficiale, Rusia este semnificativ înaintea altor state în ceea ce privește volumele de ardere APG. Conform datelor oficiale, nivelul de utilizare a APG prin alte metode decât arderea la noi în 2013 a fost în medie de 76,2%. Dintre acestea, 44,5% au fost prelucrate la fabrici de procesare a gazelor.

Cererile de reducere a nivelului de ardere a APG și de creștere a ponderii procesării acestuia ca materie primă valoroasă de hidrocarburi au fost înaintate de conducerea țării noastre în ultimii ani. În prezent, este în vigoare Decretul Guvernului Rusiei nr. 1148 din 8 noiembrie 2012, conform căruia companiile producătoare de petrol sunt obligate să plătească amenzi mari pentru arderea în exces - peste nivelul de 5%.

Este important de menționat că acuratețea statisticilor oficiale privind ratele de reciclare este serios îndoielnică. Potrivit experților, o pondere semnificativ mai mică din APG extras este procesată - aproximativ 30%. Și nu toate sunt folosite pentru a produce gaze și produse petrochimice, o parte semnificativă este procesată pentru a produce energie electrică. Astfel, ponderea reală a utilizării efective a APG - ca materie primă pentru gaze și petrochimie - nu poate fi mai mare de 20% din volumul total de APG produs.

Astfel, chiar și pe baza datelor oficiale, luând în considerare doar volumele de ardere APG, putem concluziona că anual se pierd peste 12 milioane de tone de materii prime valoroase petrochimice, care ar putea fi obținute prin prelucrarea gazelor petroliere asociate. Din aceste materii prime ar putea fi produse produse și bunuri importante pentru economia internă ar putea deveni baza dezvoltării de noi industrii, creării de noi locuri de muncă, inclusiv în scopul înlocuirii produselor importate. Potrivit Băncii Mondiale, veniturile suplimentare pentru economia Rusiei din procesarea APG calificată ar putea ajunge la peste 7 miliarde de dolari anual, iar potrivit Ministerului resurse naturaleși ecologie, economia noastră pierde 13 miliarde de dolari în fiecare an.

Totodată, dacă luăm în considerare volumele de ardere a gazelor asociate la zăcămintele petroliere pentru propriile nevoi și generarea de energie, posibilitatea de a obține materii prime și, în consecință, beneficii suplimentare pentru economia țării noastre poate fi de două ori mai mare. .

Motive nu utilizare rațională producția de gaz asociată în țara noastră este asociată cu o serie de factori. Adesea, locurile de producere a petrolului sunt situate departe de infrastructura de colectare, transport și procesare a gazelor petroliere. Acces limitat la sistemul principal de conducte de gaz. Lipsa consumatorilor locali de produse de procesare APG, lipsa soluțiilor rentabile pentru utilizare rațională - toate acestea duc la faptul că cea mai simplă soluție pentru companiile producătoare de petrol este deseori arderea gazelor asociate în câmpuri: în rachete sau pentru genera energie electrică și nevoi casnice. Trebuie remarcat faptul că premisele pentru utilizarea irațională a gazelor petroliere asociate au fost formate din nou în etapele inițiale dezvoltarea industriei petroliere, în perioada sovietică.

În prezent, o atenție insuficientă este acordată evaluării pierderilor economice ale statului din utilizarea irațională - arderea gazelor petroliere asociate în zăcăminte. Cu toate acestea, arderea APG provoacă daune semnificative nu numai economiilor țărilor producătoare de petrol, ci și mediului. Daunele asupra mediului au cel mai adesea un caracter acumulativ și conduc la consecințe pe termen lung și adesea ireversibile. Pentru ca evaluările daunelor mediului și ale pierderilor economice să nu fie medii și unilaterale, iar motivația de rezolvare a problemei să fie semnificativă, este necesar să se țină cont de amploarea țării noastre și de interesele tuturor părților.

Multă vreme, gazele petroliere asociate nu au avut nicio valoare. A fost considerată o impuritate dăunătoare în timpul producției de petrol și a fost ars direct atunci când gazul ieșea dintr-un puț de petrol. Dar timpul a trecut. Au apărut noi tehnologii care ne-au permis să aruncăm o privire diferită asupra APG și proprietăților sale.

Compus

Gazul petrolier asociat este situat în „capacul” unei formațiuni purtătoare de petrol - spațiul dintre sol și zăcămintele de petrol fosil. De asemenea, o parte din el este în stare dizolvată în uleiul în sine. În esență, APG este același gaz natural, a cărui compoziție este o cantitate mare impurităţi.

Gazul petrolier asociat se distinge printr-o mare varietate de diferite tipuri de hidrocarburi. Acestea sunt în principal etan, propan, metan, butan. De asemenea, conține hidrocarburi mai grele: pentan și hexan. În plus, gazul petrolier include o anumită cantitate de componente neinflamabile: heliu, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, azot și argon.

Este de remarcat faptul că compoziția gazului petrolier asociat este extrem de instabilă. Același depozit APG poate modifica semnificativ procentul anumitor elemente pe parcursul mai multor ani. Acest lucru este valabil mai ales pentru metan și etan. Dar chiar și în ciuda acestui fapt, gazul petrolier este foarte consumator de energie. Un metru cub de APG, în funcție de tipul de hidrocarburi care sunt incluse în compoziția sa, este capabil să elibereze de la 9.000 la 15.000 de kcal de energie, ceea ce îl face promițător pentru utilizarea în diverse aparate de foarfece economice.

Liderii în producția asociată de gaze petroliere sunt Iran, Irak, Arabia Saudită, Federația Rusăși alte țări în care sunt concentrate principalele rezerve de petrol. Rusia are aproximativ 50 de miliarde de metri cubi de gaz petrolier asociat pe an. Jumătate din acest volum merge către nevoile zonelor de producție, 25% pentru prelucrare suplimentară, iar restul este ars.

Curatenie

Gazul petrolier asociat nu este utilizat în forma sa originală. Utilizarea sa devine posibilă numai după curățarea prealabilă. Pentru a face acest lucru, straturi de hidrocarburi cu densități diferite sunt separate unul de celălalt în echipamente special concepute în acest scop - un separator de presiune în mai multe etape.

Toată lumea știe că apa din munți fierbe la o temperatură mai scăzută. În funcție de altitudine, punctul său de fierbere poate scădea la 95 ºС. Acest lucru se întâmplă din cauza diferenței de presiune atmosferică. Acest principiu este utilizat în funcționarea separatoarelor cu mai multe etape.

Inițial, separatorul furnizează o presiune de 30 de atmosfere și după o anumită perioadă de timp își reduce treptat valoarea în trepte de 2-4 atmosfere. Acest lucru asigură separarea uniformă a hidrocarburilor cu puncte de fierbere diferite unele de altele. Apoi, componentele rezultate sunt trimise direct la următoarea etapă de purificare către instalațiile de rafinare a petrolului.

Aplicarea gazelor petroliere asociate

Acum este în mod activ solicitat în unele zone de producție. În primul rând, aceasta este industria chimică. Pentru ea, APG servește ca material pentru producția de materiale plastice și cauciuc.

Industria energetică este, de asemenea, parțială față de produsul secundar al producției de petrol. APG este materia primă din care sunt produse următoarele tipuri de combustibil:

• Gaz uscat.
• Fracție mare de hidrocarburi ușoare.
• Combustibil pentru motor pe gaz.
• Gaz petrolier lichefiat.
• Benzină stabilă.
• Separați fracții pe bază de carbon și hidrogen: etan, propan, butan și alte gaze.

Volumul de utilizare a gazelor petroliere asociate ar fi și mai mare dacă nu ar fi o serie de dificultăți care apar în timpul transportului acestuia:

• Necesitatea de a elimina impuritățile mecanice din compoziția gazului. Când APG iese dintr-un puț, intră gazul particule minuscule sol, care îi reduc semnificativ proprietățile de transport.
• Gazul petrolier asociat trebuie să fie supus unei proceduri de tratare a petrolului. Fără aceasta, fracția lichefiată va precipita în conducta de gaz în timpul transportului său.
• Compoziția gazului petrolier asociat trebuie purificată din sulf. Conținutul crescut de sulf este unul dintre principalele motive pentru formarea de pete de coroziune în conductă.
• Îndepărtarea azotului și a dioxidului de carbon pentru a crește puterea de încălzire a gazului.

Din motivele de mai sus, gazul petrolier asociat nu a fost folosit mult timp, ci a fost ars direct în apropierea puțului în care se afla petrolul. A fost deosebit de bine să urmărești acest lucru în timp ce zbura peste Siberia, unde torțe cu nori negri de fum care emanau din ei erau vizibile în mod constant. Acest lucru a continuat până când au intervenit ecologiștii, realizând tot răul ireparabil care i se provoca naturii în acest fel.

Consecințele arderii

Arderea gazelor este însoțită de un impact termic activ asupra mediului. Pe o rază de 50-100 de metri de locul imediat de ardere, se constată o scădere vizibilă a volumului vegetației, iar la o distanță de până la 10 metri există o absență completă a vegetației. Acest lucru se datorează în principal arderii nutrienților din sol, de care depind atât de mult diferite tipuri de copaci și ierburi.

O torță aprinsă servește ca sursă de monoxid de carbon, aceeași care este responsabilă pentru distrugerea stratului de ozon al Pământului. În plus, gazul conține dioxid de sulf și oxid de azot. Aceste elemente aparțin grupului de substanțe toxice pentru organismele vii.

Astfel, persoanele care locuiesc în zone cu producție activă de ulei prezintă un risc crescut de a dezvolta diverse tipuri de patologii: oncologie, infertilitate, imunitate slăbită etc.

Din acest motiv, la sfârşitul anilor 2000 a apărut problema utilizării APG, pe care o vom analiza mai jos.

Metode de utilizare a gazelor petroliere asociate

Pe acest moment Există multe opțiuni pentru eliminarea deșeurilor de petrol fără a dăuna mediului. Cele mai frecvente sunt:

• Trimis direct la rafinăria de petrol. Este cea mai optimă soluție, atât din punct de vedere financiar, cât și din punct de vedere al mediului. Dar cu condiția să existe deja o infrastructură dezvoltată de gazoduct. În lipsa acestuia, va fi necesară o investiție semnificativă de capital, care se justifică doar în cazul depozitelor mari.
• Reciclare prin utilizarea APG ca combustibil. Gazul petrolier asociat este furnizat centralelor electrice, unde se produc turbine cu gaz energie electrica. Dezavantajul acestei metode este necesitatea de a instala echipamente pentru pre-curățare, precum și transportul acestuia la destinație.
• Injectarea de APG uzat în rezervorul de petrol subiacent, crescând astfel factorul de recuperare a petrolului din sondă. Acest lucru se întâmplă din cauza creșterii sub stratul de sol. Această opțiune se caracterizează prin ușurința de implementare și costul relativ scăzut al echipamentului utilizat. Există un singur dezavantaj aici - lipsa utilizării efective a APG. Există doar o întârziere, dar problema rămâne nerezolvată.

Orice câmp petrolier dezvoltat astăzi este o sursă nu numai de aur negru, ci și de numeroase produse secundare care necesită eliminare în timp util. Cerințe moderne cerințele pentru nivelul de ecologicitate a operatorilor forței de producție să inventeze metode din ce în ce mai eficiente de procesare a gazelor petroliere asociate. În ultimii câțiva ani, această resursă a fost prelucrată și este utilizată pe scară largă împreună cu.

Gazul petrolier asociat, sau pe scurt APG, este o substanță găsită în câmpurile petroliere. Se formează deasupra rezervorului principal și în grosimea acestuia ca urmare a scăderii presiunii la niveluri sub presiunea de saturație a uleiului. Concentrația sa depinde de adâncimea în care se află uleiul și variază de la 5 m 3 la stratul de deasupra până la câteva mii de m3 în partea inferioară.

De regulă, la deschiderea unui rezervor, lucrătorii petrolieri dau peste așa-numitul „capac” gazos. Gazele de hidrocarburi există independent și sunt prezente în uleiul însuși sub formă lichidă, fiind separate de acesta în timpul rafinării. Gazul în sine constă în principal din metan și hidrocarburi mai grele. Compoziția sa chimică depinde de factori externi, cum ar fi geografia formațiunii.

Principalele tipuri

Valoarea gazelor petroliere asociate și perspectivele de utilizare ulterioară a acestuia sunt determinate de proporția de hidrocarburi din compoziția sa. Astfel, substanța eliberată din „capac” se numește gaz liber, deoarece constă în principal din metan ușor. Pe măsură ce vă scufundați mai adânc în formațiune, cantitatea acesteia scade semnificativ, dând loc altor gaze de hidrocarburi mai grele.

În mod convențional, gazul petrolier asociat este împărțit în mai multe grupuri, în funcție de cât de „hidrocarbură” este:

• pur, conținând 95–100% hidrocarburi;
• hidrocarbură cu un amestec de dioxid de carbon (de la 4 la 20%);
• hidrocarbură cu un amestec de azot (de la 3 la 15%);
• hidrocarbură-azot, în care azotul reprezintă până la 50% din volum.

Diferența fundamentală dintre gazele petroliere asociate și gazele naturale constă în prezența componentelor vaporoase, a lichidelor cu molecul mare și a substanțelor care nu sunt incluse în grupa de hidrocarburi:

• sulfat de hidrogen;
• argon;
• dioxid de carbon;
• azot;
• heliu etc.

Metode de prelucrare a gazelor petroliere asociate

Pe la mijlocul secolului trecut, APG, obținut inevitabil în timpul procesului de producție a petrolului, era aproape complet ars în rachete. Prelucrarea acestui produs secundar a fost considerată atât de neprofitabilă încât consecințe negative Arderea lui nu a primit multă vreme atenția cuvenită din partea publicului. Cu toate acestea, concentrarea produselor de ardere în atmosferă a determinat o deteriorare semnificativă a sănătății publice, ceea ce a reprezentat o sarcină dificilă pentru industria chimică: prelucrarea APG și a acestuia. uz practic. Există câteva metode cele mai populare pentru utilizarea gazului petrolier asociat.

Metoda fracționată

Această metodă de procesare APG implică separarea gazului în componente. În urma procesului, se obțin gaze uscate purificate și o fracțiune largă de hidrocarburi ușoare: acestea și alte produse sunt foarte populare pe piața mondială. Un dezavantaj semnificativ al acestei scheme este nevoia de utilizatori finali prin conductă. Deoarece GPL, PBT și NGL sunt mai grele decât aerul, ele tind să se acumuleze în zone joase și să formeze nori explozivi care, dacă explodează, pot provoca distrugeri semnificative.

Gazul petrolier asociat este adesea folosit pentru a crește recuperarea petrolului în câmpuri prin reinjectarea acestuia în rezervor - acest lucru crește presiunea și se pot produce 10 mii de tone mai mult petrol dintr-un puț. Această metodă de utilizare a gazului este considerată costisitoare, deci nu este utilizată pe scară largă în Federația Rusă și este folosită în principal în Europa. Principalul avantaj al metodei este costul redus: compania trebuie doar să cumpere echipamentul necesar. În același timp, astfel de măsuri nu utilizează APG, ci doar întârzie problema pentru ceva timp.

Instalarea unităților de alimentare

Un alt domeniu semnificativ de exploatare a gazelor asociate este furnizarea de energie centralelor electrice. În funcție de compoziția necesară a materiilor prime, metoda diferă Eficiență ridicatăși este foarte popular pe piață.

Gama de instalații este largă: companiile au lansat atât producția de unități de putere cu turbine cu gaz, cât și cu piston. Aceste dispozitive fac posibilă asigurarea întregii funcționări a stației cu posibilitatea de reciclare a căldurii generate în timpul producției.

Tehnologii similare sunt introduse în mod activ în industria petrochimică, deoarece companiile se străduiesc să devină independente de sursele de energie electrică RAO. Cu toate acestea, fezabilitatea și rentabilitatea ridicată a schemei pot fi determinate doar de locația apropiată a centralei electrice de câmp, deoarece costurile de transport APG vor depăși potențialele economii de costuri. Pentru funcționarea în siguranță a sistemului, gazul trebuie să fie pre-uscat și curățat.

Metoda se bazează pe un proces de compresie criogenică folosind un ciclu de refrigerare cu un singur flux. Lichefierea APG preparată are loc prin interacțiunea sa cu azotul în condiții create artificial.

Potențialul metodei luate în considerare depinde de o serie de condiții:

• performanța instalării;
• presiunea gazului sursă;
• alimentare cu gaz;
• conținut de hidrocarburi grele, compuși etan și sulf etc.

Schema va fi cea mai eficientă dacă complexele criogenice sunt instalate la stațiile de distribuție.

Curățarea membranei

Una dintre cele mai promițătoare tehnologii în acest moment. Principiul de funcționare al metodei este viteza diferită cu care componentele gazului asociat trec prin membrane speciale. Odată cu apariția materialelor cu fibre goale, metoda a dobândit multe avantaje față de moduri traditionale purificare și filtrare APG.

Gazul purificat este lichefiat și apoi este supus unei proceduri de separare în două segmente industriale: pentru a produce combustibil sau materie primă petrochimică. Procesul produce de obicei gaz stripat, care este ușor de transportat, și lichide de gaz natural, care sunt trimise la fabrici pentru producția de cauciuc, materiale plastice și aditivi pentru combustibili.

Domeniul de aplicare al APG

PNG, așa cum am menționat mai sus, este excelentă alternativă surse tradiționale de energie pentru centralele electrice, care este extrem de prietenoasă cu mediul și permite întreprinderilor să economisească bani semnificativi. Un alt domeniu este producția petrochimică. Dacă aveți finanțare, este posibil să supuneți gazul unei procesări profunde, cu separarea ulterioară de el a substanțelor care sunt foarte solicitate și jucate. rol important atât în ​​industrie, cât și în viața de zi cu zi.

Pe lângă faptul că este folosit ca sursă de energie în centralele electrice și pentru producția în industria petrochimică, gazul petrolier asociat este folosit și ca materie primă pentru producerea de combustibili sintetici (GTL). Această tehnologie abia începe să se impună și se preconizează că va deveni destul de eficientă din punct de vedere al costurilor dacă prețurile combustibilului continuă să crească.

Până în prezent, 2 proiecte mari au fost implementate în străinătate și sunt planificate încă 15 În ciuda perspectivelor aparent enorme, schema nu a fost încă testată în condiții climatice dure, de exemplu, în Yakutia și, cu puține probabilități, poate fi implementată într-un astfel de proiect. regiuni fără modificări semnificative. Cu alte cuvinte, chiar dacă situația din Rusia este bună, această tehnologie nu va fi răspândită în toate regiunile.

Una dintre cele mai moderne metode de utilizare industrială eficientă a gazului asociat este numită „gas lift”. Această tehnologie face posibilă reglarea cu ușurință a modului de funcționare al unui puț, simplificarea întreținerii acestuia și extragerea cu succes a petrolului din câmpuri cu un factor de gaz ridicat. Dezavantajul tehnologiei este că avantajele enumerate măresc semnificativ costurile de capital ale echipamentelor de sondă.

Domeniul de aplicare al APG prelucrat ar trebui să fie determinat de dimensiunea câmpului din care a fost obținut. Astfel, este indicat să se folosească gazul din puțurile mici la nivel local ca combustibil, fără a cheltui bani pentru transportul acestuia, în timp ce materiile prime la scară mai mare pot fi procesate și utilizate în întreprinderile industriale.

Pericol pentru mediu

Relevanța problemei utilizării și utilizării aplicate a gazului asociat este asociată cu efectul negativ pe care îl are dacă este pur și simplu ars. Prin această metodă, industria nu numai că pierde materii prime valoroase, ci și poluează atmosfera cu substanțe nocive care sporesc Efect de sera. Toxinele și dioxidul de carbon dăunează atât mediului, cât și populațiilor locale, crescând riscul de dezvoltare boală gravă, inclusiv cele oncologice.

Principalul obstacol pentru dezvoltare activă infrastructura care ar fi implicată în purificarea și procesarea gazelor petroliere asociate, este discrepanța dintre valoarea impozitului pe gazul arse și costurile acesteia aplicare eficientă. Majoritatea companiilor petroliere preferă să plătească o amendă decât să dedice bugete semnificative inițiativelor de mediu care se vor plăti singure ani mai târziu.

În ciuda dificultăților asociate cu transportul și purificarea APG, îmbunătățirea în continuare a tehnologiilor pentru eliminarea corectă a acestei materii prime va rezolva probleme ecologice multe regiuni și va deveni baza pentru o întreagă industrie la scară națională, al cărei cost în Federația Rusă, conform celor mai conservatoare estimări ale experților, va fi de aproximativ 15 miliarde de dolari.

Compus

Gazul petrolier asociat este un amestec de gaze eliberate din hidrocarburi în orice stare de fază, constând din Metan, Etan, Propan, Izobutan și Butan, care conține lichide cu greutate moleculară mare dizolvate în el (din pentani și mai mari în seria omoloagă) și impurități de diverse compoziții și stări de fază.

Compoziția aproximativă a APG

chitanta

APG este o componentă valoroasă de hidrocarburi eliberată din mineralele care conțin hidrocarburi extrase, transportate și prelucrate în toate etapele ciclului de viață al investiției înainte de vânzarea produselor finite către consumatorul final. Astfel, particularitatea originii gazului petrolier asociat este că acesta este eliberat în orice etapă de la explorare și producție până la vânzarea finală, din petrol, gaze (alte surse sunt omise) și în procesul de prelucrare a acestora din orice stare incompletă a produsului. la oricare dintre numeroasele produse finale.

O caracteristică specifică a APG este de obicei consumul scăzut al gazului rezultat, de la 100 la 5000 Nm³/oră. Conținutul de hidrocarburi C3+ poate varia în intervalul de la 100 la 600 g/m³. În același timp, compoziția și cantitatea de APG nu este o valoare constantă. Sunt posibile atât fluctuațiile sezoniere, cât și cele unice (modificările normale ale valorilor sunt de până la 15%).

Gazul din prima etapă de separare este de obicei trimis direct la instalația de procesare a gazelor. Apar dificultăți semnificative atunci când încercați să utilizați gaz cu o presiune mai mică de 5 bar. Până de curând, un astfel de gaz în marea majoritate a cazurilor a fost pur și simplu ars, cu toate acestea, acum, din cauza schimbărilor în politica statului în domeniul utilizării APG și a unui număr de alți factori, situația se schimbă semnificativ. În conformitate cu Decretul Guvernului Rusiei din 8 ianuarie 2009 nr. 7 „Cu privire la măsurile de stimulare a reducerii poluării aerului prin produsele de ardere a gazelor petroliere asociate în ardere”, a fost un indicator țintă pentru arderea gazelor petroliere asociate. stabilite în cantitate de cel mult 5 la sută din volumul produs de gaz petrolier asociat. ÎN în prezent Volumele extrase, utilizate și arzate nu pot fi estimate din cauza lipsei stațiilor de contorizare a gazelor la multe câmpuri. Dar, conform estimărilor aproximative, aceasta este aproximativ 25 miliarde m³.

Căi de eliminare

Principalele modalități de utilizare a APG sunt procesarea la fabricile de procesare a gazelor, generarea de energie electrică, arderea pentru nevoi interne și injectarea înapoi în rezervor pentru a îmbunătăți recuperarea petrolului (metoda de ridicare a gazelor).

Tehnologia de utilizare APG

Principala problemă în utilizarea gazului asociat este conținutul ridicat de hidrocarburi grele. Astăzi, există mai multe tehnologii care îmbunătățesc calitatea APG prin eliminarea unei părți semnificative a hidrocarburilor grele. Una dintre ele este prepararea APG folosind unități membranare. La utilizarea membranelor, numărul de metan al gazului crește semnificativ, puterea termică inferioară (LHV), echivalentul termic și temperatura punctului de rouă (atât hidrocarburi, cât și apă) sunt reduse.

Unitățile de hidrocarburi cu membrană pot reduce semnificativ concentrația de hidrogen sulfurat și dioxid de carbon în fluxul de gaz, ceea ce le permite să fie utilizate pentru a purifica gazul din componentele acide.

Proiecta

Diagrama de distribuție a fluxului de gaz în modulul cu membrană

Prin designul său, membrana de hidrocarburi este un bloc cilindric cu permeat, ieșiri de gaz de produs și o intrare APG. În interiorul blocului se află o structură tubulară din material selectiv care permite trecerea doar unui anumit tip de moleculă. Schema generala debitul în interiorul cartuşului este prezentat în figură.

Principiul de funcționare

Configurația instalării în fiecare caz specific este determinată în mod specific, deoarece compoziția inițială a APG poate varia foarte mult.

Schema de instalare în configurația de bază:

Schema de presiune pentru prepararea APG

) nu a fost printre prioritățile companiilor de petrol și gaze. APG a fost separat de petrol în timpul pregătirii sale pentru transport și a fost pur și simplu ars în rachete direct pe câmp.

Timp de mulți ani, flăcările acestor torțe au luminat cerul nopții peste regiunile producătoare și au fost unul dintre simbolurile industriei petroliere rusești. Cu toate acestea, astăzi Rusia este liderul mondial în arderea gazelor asociate. Cum sunt rezolvate în prezent problemele utilizării raționale a APG?

În ultimul deceniu, grupul CREON 1 a atras atenția autorităților guvernamentale asupra problemei utilizării iraționale a gazelor asociate. În 2007, materialele analitice ale grupului au fost folosite pentru a pregăti un mesaj către Adunarea Federală a Președintelui Federației Ruse, care sa concentrat pe această problemă. După aceasta, grupul a organizat prima platformă a țării pentru o discuție substanțială și cuprinzătoare a problemelor procesării eficiente a APG, care a contribuit ulterior la adoptarea unei legi care obligă toate companiile petroliere să asigure utilizarea utilă de 95% a gazelor petroliere asociate la toate acestea. domenii până în 2012.

Odată cu intrarea în vigoare a Decretului Guvernului Federației Ruse nr. 1148 din 8 noiembrie 2012 „Cu privire la specificul calculării taxelor pentru impact negativ asupra mediului din cauza eliberării de poluanți în aerul atmosferic rezultat din arderea și (sau) dispersarea gazelor petroliere asociate”, situația a început să se schimbe. Ca urmare a introducerii indicator standard arderea APG într-o cantitate care nu depășește 5% din volumul de gaz extras și o creștere semnificativă a amenzilor pentru arderea în exces a APG, precum și o creștere a coeficienților de creștere în anii următori (Tabelul 1), companiile petroliere au preluat serios problema utilizării raționale a APG.

Tabel 1. Coeficient de creștere de plată pentru volumele de APG arse care depășesc ținta de 5%

Din 2012 până în 2015, volumul APG ars a scăzut cu peste 60%, în timp ce extracția de gaz asociată a crescut cu 9% în aceeași perioadă.

În 2016 piata ruseasca APG s-a dezvoltat inegal: creșterea producției și a prelucrării nu a fost însoțită de o scădere a factorului de eficiență și de întreruperi ale producției de la producători independenți și operatori de acorduri de partajare a producției (PSA).

PJSC NOVATEK și-a dublat cifrele de producție față de 2015. Creșterea intensivă a producției de APG a avut și consecințe negative din punct de vedere al mediului - volumul de gaz ars a crescut brusc, dar despre asta vom vorbi puțin mai târziu.

O reducere vizibilă a producției de APG a fost observată în rândul micilor producători independenți (-8%) și al operatorilor de acorduri de partajare a producției (PSA) (-8%).

Figura 1. Producția APG în 2016 pe grupuri de producători, milioane m3

Scăderea producției din august (Figura 1) este asociată cu o reducere a extracției APG în rândul companiilor petroliere integrate vertical și cu o oprire aproape completă a producției de către operatorii PSA din cauza opririlor pentru reparații la zăcăminte. și lipsa lucrărilor de pompare a APG recuperabil în rezervor

Pentru majoritatea companiilor petroliere integrate vertical, situația cu APG a fost pozitivă: creșterea producției în 2016 a fost de 7,8%, iar ponderea acestora în producția totală a ajuns la 80% din piață.

Mai mult de jumătate din producția totală de APG în rândul companiilor petroliere integrate vertical revine NK (Figura 3). Recuperarea medie lunară a APG a companiei de stat este de 2,9 miliarde m3.

Locul 2 și 3 ca volum de producție este împărțit de și.

Figura 2. Structura producției de APG în rândul companiilor petroliere integrate vertical în 2016, %

Principalul rezultat negativ al anului 2016 a fost prima deteriorare din 2012 a volumului de gaz asociat ars și a factorului de eficiență APG.

Volumul gazelor asociate arse a crescut cu 18,5% față de 2015. În același timp, companiile petroliere integrate pe verticală și-au redus performanța și întreaga creștere a volumelor arse de gaz asociat a fost asigurată de micii producători independenți și NOVATEK.

Creșterea intensivă a extracției APG la zăcămintele NOVATEK a dus la o creștere a volumului de gaz ars și, ca urmare, la o scădere bruscă a eficienței gazelor petroliere (la 67,2%). Să sperăm că este o chestiune de timp și NOVATEK va găsi opțiuni pentru utilizarea benefică a materiilor prime valoroase.

Dintre companiile petroliere integrate pe verticală, doar companiile Surgutneftegaz, Tatneft, NK RussNeft și (Independent Oil and Gas Company) au atins obiectivul de 95% din utilizarea utilă a APG (Figura 3).

Figura 3. Ratele de utilizare a APG în rândul companiilor petroliere integrate vertical

Cea mai bună rată de creștere a indicatorului a fost remarcată de Rosneft Oil Company +2,6% pentru 2016

Dinamica negativă au fost înregistrate de companii (-1,6%) și Bashneft (-4,6%). Nivelul de utilizare utilă a APG pentru compania Bashneft a scăzut brusc de la 74% la 70% în aprilie 2016. În această lună, compania a început, împreună cu LUKOIL, dezvoltarea unui nou domeniu în Districtul Nenets.

Ministerul Energiei al Federației Ruse se aștepta inițial ca companiile petroliere să atingă ținta de 95% până în 2014, acum așteptările s-au mutat în 2020

După cum sa menționat mai devreme (Tabelul 1), în 2020 industria se așteaptă la o altă creștere, chiar mai semnificativă decât în ​​2014, de patru ori a coeficienților crescând pentru arderea în exces a gazelor asociate și s-ar putea presupune că acest lucru va forța toate companiile petroliere să atingă obiectivul pentru utilizarea gazelor asociate până în 2020. Acest lucru este parțial adevărat și o creștere a amenzilor ar trebui într-adevăr să ducă la o creștere bruscă a utilizării utile a gazului asociat, cu toate acestea, această regulă are și excepțiile sale, care decurg din specificul legislației, trăsături obiective și subiective ale industriei ruse de petrol și gaze.

Specificații Legislația rusă Există mai multe tipuri de concesii:

1. companii care au început recent să dezvolte domenii (mai puțin de trei ani de la începutul funcționării) și nu au stabilit încă metode de utilizare benefică a gazului;
2. utilizatorii subsolului care trimit gaz asociat spre prelucrare către uzinele de prelucrare a gazelor (GPP) în perioada lucrărilor de reparații și întreținere la GPP;
3. către companiile miniere în timpul vânzărilor proiecte de investitii De utilizare benefică APG într-o sumă care nu depășește costurile suportate.

Excepțiile descrise mai sus sunt necesare pentru o reglementare echitabilă a industriei, dar, de fapt, rachetele de la câmpuri continuă să ardă, iar eficiența gazului asociat continuă să scadă.

Printre motivele obiective consider subdezvoltarea infrastructurii în unele zone de producție de petrol, dificultatea accesului la sistemul de transport al gazelor și investițiile mari necesare implementării proiectelor de utilizare benefică a APG. Este deosebit de dificil pentru companiile mici independente care nu fac parte din structuri integrate vertical să implementeze proiecte de investiții. Motivele subiective includ mentalitatea și mentalitatea rusă, care caută constant cea mai simplă soluție la o problemă. Și dacă problema este înțeleasă nu ca poluare a mediului, ci ca amenzi impuse de stat, atunci se găsesc diverse tipuri de soluții care fac posibilă ocolirea controlului de supraveghere și sustragerea plăților care sunt inaccesibile pentru majoritatea companiilor pentru arderea în exces APG.

O altă problemă a jucătorilor din industria rusă este lipsa dorinței de cooperare și asistență reciprocă. În unele cazuri, puteți auzi invitații din partea companiilor mari de a furniza gaz asociat capacităților subutilizate ale fabricilor lor de procesare a gazelor, dar cel mai adesea monopoliștii dictează condiții aspre și nefavorabile de cooperare și există doar câteva proiecte comune de prelucrare a gazelor.

Autoritățile de reglementare și liderul informal al pieței pot fi autoritățile regionale, care sunt capabile să reprezinte și să unească interesele diferitelor companii miniere și de prelucrare pentru a îmbunătăți bunăstarea regiunii. Nu doar cu amenzi și control, ci și cu subvenții și propuneri de raționalizare pentru consolidarea eforturilor de promovare a implementării proiectelor de investiții care vizează utilizarea benefică a gazelor petroliere asociate.

Figura 4. Dinamica producției și arderii APG pe districtele federale în perioada 2014-2016, milioane m 3 /lună.

Figura 4 arată în mod clar că Districtul Federal Siberian, cu o pondere relativ mică din producția APG, a fost lider în ardere în Rusia timp de câțiva ani. Pentru a fi corecți, trebuie menționat că raionul compensează restanța într-un ritm accelerat, iar conform rezultatelor anului 2016, cel mai prost indicator al utilizării benefice a APG (75%) s-a înregistrat în Nord-Vest. District federal.

Cei mai buni indicatori au fost observați în districtele federale din Orientul Îndepărtat (95%), Ural (93%) și sudic (95%). Statistici despre Crimeea District federal Nu încă.

Problema utilizării raționale a APG în unele regiuni și companii individuale, în special în rândul micilor producători independenți, rămâne. Și în ciuda creșterii amenzilor în 2020, puteți fi sigur că nu toată lumea va putea atinge indicatorul țintă pentru utilizarea benefică a gazului asociat. După cum a arătat un sondaj la conferința APG 2017, realizat de CREON Energy, doar 18% dintre experții de piață consideră că așteptările Ministerului Rus al Energiei de a atinge obiectivul de utilizare benefică a gazului asociat vor fi atinse până în 2020.

Pentru a înțelege în ce direcție ar trebui să se îndrepte piața pentru a crește eficiența APG, vom lua în considerare metodele de utilizare a gazelor asociate și potențialul lor de creștere.

Printre domeniile de utilizare benefică a APG se numără procesarea gazelor la uzinele de procesare a gazelor, utilizarea gazelor pentru nevoile proprii ale câmpului (în principal generarea de energie), furnizarea consumatorilor locali pentru încălzire și generarea de energie, reinjectarea gazului în rezervor pentru creșterea in situ. presiune și creșterea randamentului petrolului, alimentarea sistemului de transport gaz () Gazprom (Figura 4).

Figura 5. Distribuția APG extrasă pe domenii de utilizare în 2015, %

Jumătate din gazul petrolier asociat extras merge la instalația de procesare a gazelor, unde este procesat în gaz uscat stripat (DSG) și o mare parte de hidrocarburi ușoare (NGL) pentru procesare ulterioară în adâncime la unitățile de fracționare a gazelor (GFU), unde combustibilul ( Se obțin GPL) și alte materii prime pentru industria petrochimică.

Volumul procesării gazelor rusești în anul trecut este în creștere doar datorită creșterii în procesarea APG. Ponderea APG la uzinele de prelucrare a gazelor a ajuns în 2016 la 47,1%, iar în aprilie 2016 a constituit un record de 51,8%. De asemenea, este de remarcat faptul că gazul asociat, în multe cazuri, este o materie primă mai valoroasă pentru chimia gazelor decât gazul natural, deoarece bogat în fracții C2+.

Cel mai mare jucător de pe piața de procesare a gazelor este SIBUR Holding, în plus, companiile petroliere integrate pe verticală și Gazprom au capacități de procesare a gazelor. Micii participanți independenți din industrie, în cea mai mare parte, se uită doar la instalații de procesare a gazelor cu tonaj mic și mediu și de fracționare a gazelor, care sunt relativ noi pe piață.

În 2016, unele companii petroliere (LUKOIL, NK Rosneft) au implementat proiecte de comprimare a APG, care vor simplifica logistica consumatorilor finali, deoarece gazul comprimat în butelii ocupă mult mai puțin spațiu și poate fi livrat pe drum.

În general, se poate vorbi despre o creștere sistematică a livrărilor de gaz asociat pentru procesare, dar, din păcate, situația cu alte tipuri de utilizare a APG este mai complicată. Din motive tehnologice, volumul de APG care poate fi pompat în sistemul de transport de gaze nu poate depăși 5% din volumul de gaz natural pompat prin conductă, în plus, sistemul de transport de gaze existent este aproape complet încărcat.

Injectarea în rezervor rămâne tehnologic într-un mod complicat Utilizarea APG cu costuri mari de capital și operare. Nu toate gazele asociate injectate anterior în rezervor sunt supuse extracției ulterioare, iar creșterea recuperării petrolului nu este vizibilă în toate etapele dezvoltării câmpului.

Potențialul de utilizare a gazului asociat pentru nevoile proprii ale câmpului este limitat. Pentru a reduce amenzile, lucrătorii petrolieri au căutat adesea generatoare electrice pe gaz cu o eficiență minimă, apoi „au luminat pădurea”. Dar chiar și cu acest caz de utilizare, nu a fost posibil să se utilizeze toate APG-urile extrase din câmpuri.

Furnizarea de gaze către consumatorii locali este o activitate necorespunzătoare pentru companiile petroliere, pe care rareori își doresc să se aprofundeze și să-i dedice timp.

Treptat, se dezvoltă scheme la intersecția celor două metode de utilizare a APG descrise mai sus: externalizarea furnizării de energie electrică a câmpului și furnizarea de gaze și energie electrică către producătorii locali. O companie independentă încheie un acord cu un utilizator al subsolului pentru achiziționarea de gaz asociat și se angajează să alimenteze câmpul cu energie electrică. După aceea, în apropiere este amplasat un complex bloc-modular pentru tratarea gazelor și producerea de energie electrică.

În consecință, compania minieră scapă de amenzile pentru utilizarea abuzivă a APG și transferă costurile de capital și riscurile de defectare a echipamentului către o companie terță. Iar organizația de exploatare are un client obișnuit pentru energie electrică și poate construi o afacere menită să satisfacă nevoile din apropiere aşezăriîn căldură și electricitate și, în viitor, să modernizeze echipamentele și să se angajeze în procesarea mai profundă a gazelor asociate.

Ce pot face participanții de pe piață?

Organismele guvernamentale reprezentate de ministere pot folosi în mod tradițional simplu și metoda eficienta morcov si bat. Și dacă nu există loc pentru a înăspri pedepsele, atunci ar trebui să trecem la îmbunătățirea controlului și la căutarea „evasiva”. Morcovul ar putea fi subvenții pentru procesatorii de gaze (în special start-up-uri ale companiilor mici), finanțare pentru cercetarea științifică în domeniul utilizării benefice a APG și un moratoriu asupra noilor schimbări globale în reglementarea de stat a sectorului petrolului și gazelor, care forțează minerit. companiilor să „economisească efortul” și să amâne proiectele de investiții.

Autoritățile regionale sunt capabile să ofere subvenții la nivel local, dar principalul lucru este că pot deveni un nucleu care unește lucrătorii petrolier (inclusiv între ei), rafinării și institutele de cercetare. Nu uitați că autoritățile locale, pe lângă îmbunătățirea indicatorilor de mediu, industriali și sociali ai regiunii, primesc o rentabilitate a investiției sub formă de impozite indirecte.

Organizațiile publice ar trebui să își schimbe abordarea în comunicarea cu actorii de pe piață de la acuzații dure la oferte de cooperare. De asemenea, merită să atragem atenția asupra problemei ardării de gaze asociate prin mediatizare pe scară largă și prin organizarea de evenimente speciale. Un exemplu bun O cooperare similară este evaluarea „Common Sense” de responsabilitate ecologică a companiilor de petrol și gaze, care este realizată în comun de WWF Rusia și grupul CREON. Evaluarea, realizată anual, compară și premiază cele mai mari companii miniere din următoarele domenii:

Nivelul impactului asupra mediului al companiilor pe unitatea de producție,

gradul de deschidere și accesibilitate a informațiilor semnificative din punct de vedere ecologic,

Calitatea politicilor de mediu și managementul companiilor, respectarea celor mai bune standarde și practici,

Încălcări ale legislației de mediu de către companie în zona de implementare a proiectului,

Eficiența utilizării resurselor minerale.

Un alt exemplu pozitiv este program mondial„Oprirea completă a arderii regulate a gazelor asociate până în 2030” (Inițiativa Zero Routine Flaring by 2030), care a fost lansată în comun în 2015 de secretarul general al ONU, Ban Ki-moon, și de președintele Băncii Mondiale, Jim Yong Kim. Participanții la program își asumă responsabilitatea de a folosi cele mai bune tehnologii și de a depune toate eforturile pentru a atinge emisii zero APG, au acces la practici tehnologice avansate și pot conta pe condiții privilegiate din partea organizațiilor bancare internaționale care finanțează proiecte legate de producția de petrol; Din păcate, nicio companie minieră rusă nu s-a alăturat programului.

Procesatorii trebuie să invite mai activ furnizorii terți la capacitățile subutilizate ale fabricilor de procesare a gazelor, să elaboreze împreună logistica aprovizionării și, cel mai important, să ofere condiții comerciale echitabile pentru serviciile lor.

Companiile miniere trebuie să devină mai deschise. Vorbim nu numai despre includerea unei secțiuni de mediu în rapoartele anuale, ci despre furnizarea efectivă a părților interesate de date privind nivelul de utilizare a APG în fiecare domeniu. Acum, astfel de informații sunt un secret comercial, dar datorită accesului deschis la informație, întreprinderile mici și mijlocii vor putea găsi oportunități promițătoare pentru utilizarea benefică a materiilor prime valoroase și vor lua inițiativa, oferind lucrătorilor petrolieri o soluție la problemă. a utilizării gazelor asociate.

În concluzie, merită să spunem că problema utilizării raționale a APG este dificil de rezolvat de către o companie individuală. Cheia succesului este colaborarea.