Скидка на подшипники из наличия!
Уже доступен
Попутный нефтяной газ (ПНГ) — это смесь углеводородных газов, которая растворена в нефти и выделяется при её добыче и подготовке. В отличие от природного газа, ПНГ содержит значительное количество тяжёлых углеводородов: этан, пропан, бутан и пентан. Основной компонент — метан, его доля составляет от 30 до 80 процентов в зависимости от месторождения. Согласно Постановлению Правительства РФ № 7 от 8 января 2009 года, нефтедобывающие компании обязаны утилизировать не менее 95 процентов добываемого попутного газа, превращая побочный продукт в ценное сырьё для энергетики и нефтехимической промышленности.
Попутный нефтяной газ представляет собой природный углеводородный газ, который добывается совместно с нефтью. Согласно ГОСТ Р 54973-2012, ПНГ определяется как газообразная смесь углеводородных и неуглеводородных компонентов, добываемая совместно с нефтью через нефтяные скважины и выделяющаяся из нефти в процессе её промысловой подготовки.
На глубине залегания нефтяных пластов, где давление достигает десятков мегапаскалей, газ полностью растворён в жидких углеводородах. При подъёме нефти на поверхность давление снижается, и газ начинает выделяться из раствора подобно тому, как углекислый газ выходит из открытой бутылки с газированной водой.
Попутный газ извлекается из двух источников: растворённый в нефти газ и свободный газ из газовых шапок нефтяных залежей. На начальных стадиях разработки месторождения преобладает газ из шапок с высоким содержанием метана, а при длительной эксплуатации возрастает доля растворённого газа с повышенным содержанием тяжёлых компонентов.
Принципиальное различие между попутным нефтяным и природным газом заключается в компонентном составе. Природный газ состоит преимущественно из метана (до 98 процентов объёмной доли), тогда как ПНГ содержит существенные количества более тяжёлых углеводородов. Эта особенность делает попутный газ ценным сырьём для нефтехимической промышленности, где требуются пропан, бутан и другие компоненты фракции С2 и выше.
Компонентный состав ПНГ значительно варьируется в зависимости от типа месторождения и ступени сепарации. ГОСТ Р 55598-2013 устанавливает критерии классификации попутного нефтяного газа по содержанию углеводородных компонентов, сероводорода, негорючих компонентов и механических примесей. Даже на одном месторождении состав может изменяться в процессе эксплуатации.
Теплотворная способность попутного нефтяного газа составляет от 9000 до 15000 ккал на кубометр, что выше показателей природного газа благодаря присутствию тяжёлых углеводородов. Содержание компонентов С3+ может изменяться от 100 до 600 граммов на кубометр в зависимости от месторождения и условий сепарации.
Неуглеводородные примеси в составе ПНГ:
Процесс сепарации представляет собой разделение нефтегазоводяной смеси, поступающей из скважины, на отдельные фазы. Сепарация проводится в несколько ступеней с постепенным снижением давления для максимального извлечения газа и получения стабильной нефти.
На дожимных насосных станциях первая ступень сепарации работает при давлении 0,6-1,0 МПа (6-10 бар), что обеспечивает бескомпрессорную транспортировку газа до газобензиновых заводов. Вторая ступень осуществляется при среднем давлении, третья — при низком давлении или атмосферном, где нефть окончательно дегазируется. Каждая ступень даёт газ различного состава: на первой ступени выделяется более лёгкий газ с высоким содержанием метана, на последующих — более тяжёлый с повышенной концентрацией пропана и бутана.
Гравитационные сепараторы используют разницу плотностей для разделения фаз. В горизонтальных цилиндрических сепараторах нефтегазовая смесь движется по наклонным перегородкам, позволяя воде опускаться вниз, нефти занимать среднее положение, а газу подниматься вверх и отводиться через газовый патрубок.
Постановление Правительства РФ от 8 января 2009 года № 7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» устанавливает целевой показатель утилизации ПНГ на уровне не менее 95 процентов от объёма добытого газа. Это означает, что сжигать на факелах разрешено не более 5 процентов.
Для стимулирования выполнения норматива введены повышающие коэффициенты при расчёте платы за негативное воздействие на окружающую среду. С 2012 года применялся коэффициент 4,5, с 2013 года — 12, с 2014 года — 25. При отсутствии приборов учёта газа коэффициент составляет 120, что стимулирует компании устанавливать системы измерения объёмов ПНГ.
Основные способы полезного использования ПНГ:
Газоперерабатывающий завод (ГПЗ) — это комплекс технологических установок для разделения попутного газа на ценные компоненты. Основные продукты переработки: сухой отбензиненный газ (СОГ), широкая фракция лёгких углеводородов (ШФЛУ), сжиженные углеводородные газы и стабильный газовый конденсат.
Низкотемпературная конденсация (НТК) — основной метод извлечения тяжёлых углеводородов из ПНГ. Газ охлаждается до температуры минус 30 до минус 60 градусов Цельсия, при которой пропан, бутан и более тяжёлые компоненты конденсируются и отделяются от метана. Процесс позволяет извлечь до 98 процентов целевых фракций при правильно подобранном режиме.
Низкотемпературная абсорбция (НТА) применяется для более глубокого извлечения углеводородов С2 и выше. Газ контактирует с холодным абсорбентом, который поглощает целевые компоненты. Затем абсорбент регенерируется нагревом, выделяя уловленные углеводороды, и возвращается в цикл.
Сухой отбензиненный газ состоит преимущественно из метана с небольшой примесью этана. Он подаётся в газотранспортную систему или используется как топливо на электростанциях. Коэффициент извлечения целевых компонентов на современных установках НТК достигает 96-99 процентов.
Широкая фракция лёгких углеводородов (ШФЛУ) представляет собой смесь этана, пропана, бутанов и пентанов. Она направляется на нефтехимические предприятия для производства пластмасс, каучуков и других полимерных материалов. Производительность крупных ГПЗ по ШФЛУ достигает более одного миллиона тонн в год, как например на Южно-Балыкском ГПЗ.
Попутный газ активно применяется на газотурбинных электростанциях (ГТЭС) и газопоршневых электростанциях (ГПЭС) для выработки электроэнергии. Это обеспечивает энергоснабжение нефтяных промыслов и прилегающих населённых пунктов, снижая зависимость от внешних источников энергии.
Однако наличие тяжёлых углеводородов в составе ПНГ может негативно влиять на работу энергетического оборудования, снижая его производительность и межремонтный пробег. Решением становится применение микротурбинных установок, менее требовательных к качеству топлива и способных эффективно работать с переменным составом газа.
Из компонентов попутного газа производят широкий спектр химических продуктов. Этан служит сырьём для получения этилена — основы производства полиэтилена. Пропан и бутан используются для синтеза пропилена и бутадиена, необходимых в производстве синтетических каучуков.
Продукция из переработанного ПНГ:
Для малых и средних месторождений разработаны мобильные блочно-модульные установки отбензинивания. Они позволяют перерабатывать газ непосредственно на промысле без строительства крупного стационарного завода. Такое оборудование компактно, требует минимальных капитальных вложений и может быть перемещено при истощении месторождения.
Мембранные системы обеспечивают разделение газовой смеси на основе различной проницаемости компонентов через полимерные мембраны. Установки работают в широком диапазоне температур, потребляют минимум энергии и позволяют довести утилизацию до 100 процентов. Они особенно эффективны на удалённых месторождениях с нестабильным составом газа и низким давлением сырья.
Современные комплексы по утилизации ПНГ включают блоки подготовки газа (очистка от сероводорода и осушка), энергетические блоки для выработки электричества и тепла, а также системы контроля и автоматизации процессов переработки.
Эффективная утилизация попутного нефтяного газа решает экологические задачи, устраняя выбросы углекислого газа, оксидов азота, сажи и других загрязняющих веществ от факельного сжигания. Продукты сгорания ПНГ на факелах наносят вред окружающей среде и здоровью людей, вызывая заболевания дыхательных путей.
Переработка ПНГ обеспечивает дополнительную товарную продукцию: сжиженные газы для бытовых нужд, нефтехимическое сырьё, электроэнергию для промысловых объектов. Это повышает общую рентабельность нефтедобычи и создаёт новые рабочие места на перерабатывающих предприятиях.
Факторы, затрудняющие утилизацию ПНГ:
Попутный нефтяной газ из побочного продукта нефтедобычи превратился в ценное сырьё для энергетики и химической промышленности. Законодательное требование утилизации 95 процентов добываемого ПНГ, установленное Постановлением Правительства РФ № 7 от 8 января 2009 года, стимулирует внедрение современных технологий переработки. Газоперерабатывающие заводы обеспечивают получение широкой фракции лёгких углеводородов для нефтехимии, сжиженных газов для бытовых нужд и сухого отбензиненного газа для энергетики. Блочно-модульные и мембранные установки позволяют эффективно утилизировать газ даже на удалённых малых месторождениях. Рациональное использование ПНГ способствует защите окружающей среды, экономии природных ресурсов и повышению общей эффективности нефтегазового комплекса.
Данная статья носит исключительно информационно-ознакомительный характер и предназначена для технических специалистов нефтегазовой отрасли. Информация представлена в соответствии с актуальными техническими нормативами, ГОСТами (ГОСТ Р 54973-2012, ГОСТ Р 55598-2013, ГОСТ Р 57975.1-2017) и законодательством Российской Федерации. Автор не несёт ответственности за решения, принятые на основании материалов статьи. Для проектирования, строительства и эксплуатации объектов переработки ПНГ следует руководствоваться действующими нормативными документами и привлекать квалифицированных специалистов.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.