Долгое время попутный нефтяной газ не имел никакой ценности. Его считали вредной примесью при добыче нефти и сжигали непосредственно при выходе газа из нефтеносной скважины. Но время шло. Появились новые технологии, которые позволили по-другому взглянуть на ПНГ и его свойства.

Состав

Попутный нефтяной газ располагается в «шапке» нефтеносного пласта - пространстве между грунтом и залежами ископаемой нефти. Также некоторая его часть находится в растворенном состоянии и в самой нефти. По сути, ПНГ тот же природный газ, состав которого обладает большим количеством примесей.

Попутный нефтяной газ отличается большим многообразием содержания разного рода углеводородов. Главным образом это этан, пропан, метан, бутан. Также на его состав приходится и более тяжелые углеводороды: пентан и гексан. Помимо этого, нефтяной газ включает в себя некоторое количество негорючих компонентов: гелий, сероводород, углекислый газ, азот и аргон.

Стоит отметить, что состав попутного нефтяного газа крайне нестабилен. Одно и то же месторождение ПНГ способно в течение нескольких лет заметно поменять процентное содержание тех или иных элементов. Особенно это касается метана и этана. Но даже несмотря на это нефтяной газ высоко энергоемок. Один кубометр ПНГ в зависимости от типа углеводородов, которые входят в его состав, способен выделить от 9 000 до 15 000 ккал энергии, что делает его перспективным для использования в различных секаторах экономики.

По добыче попутного нефтяного газа лидируют Иран, Ирак, Саудовская Аравия, Российская Федерация и прочие страны, в которых сосредоточено основные запасы нефти. На Россию здесь приходится около 50 млрд. кубометров попутного нефтяного газа в год. Половина этого объема идет на нужды производственных сфер, 25% на дополнительную переработку, а остальная часть сжигается.

Очистка

В первозданном виде попутный нефтяной газ не применяется. Его использование становиться возможным только после предварительно очистки. Для этого слои углеводородов, имеющих разную плотность, отделяют друг от друга в специально разработанном для этого оборудовании - многоступенчатый сепаратор давления.

Всем известно, что вода в горах закипает при более низкой температуре. В зависимости от высоты температура кипения ее может опускаться до 95 ºС. Происходит это по причине разницы атмосферного давления. Этот принцип и используется в работе многоступенчатых сепараторов.

Изначально, сепаратор подает давление 30 атмосфер и через определенный промежуток времени постепенно уменьшает его значение с шагом 2-4 атмосферы. Тем самым осуществляется равномерное отделение углеводородов с различной температурой кипения друг от друга. Далее, полученные компоненты отправляют непосредственно на следующий этап очистки на заводы по переработки нефти.

Применение попутного нефтяного газа

Сейчас активно востребован в некоторых сферах производства. Прежде всего, это - химическая промышленность. Для нее ПНГ служит материалом для изготовления пластмассы и резины.

Энергетическая отрасль также неравнодушна к побочному продукту нефтедобычи. ПНГ является сырьем, из которого получают следующие виды топлива:

• Сухой отбензиненный газ.
• Широкая фракция легких углеводородов.
• Газовое моторное топливо.
• Сжиженный нефтяной газ.
• Стабильный газовый бензин.
• Отдельные фракции на основе углерода и водорода: этан, пропан, бутан и прочие газы.

Объемы использования попутного нефтяного газа были бы еще более высокими, если бы не ряд сложностей, которые возникают при его транспортировке:

• Необходимость удаления механических примесей из состава газа. Во время истечения ПНГ из скважины, в газ попадают мельчайшие частицы грунта, которые значительно снижают его транспортные свойства.
• Попутный нефтяной газ должен обязательно пройти процедуру обензинивания. Без этого сжиженная фракция выпадет в осадок в газопроводе во время его транспортировки.
• Состав попутного нефтяного газа должен подвергаться очистке от серы. Повышенное содержание серы является одной из главных причин образования очагов коррозии в трубопроводе.
• Удаление азота и двуокисей углерода для повышения теплотворной способности газа.

В силу выше названых причин долгое время попутный нефтяной газ не подвергали утилизации, а жгли непосредственно возле скважины, где залегала нефть. Особенно, за этим хорошо было наблюдать, пролетая над Сибирью, где постоянно виднелись факелы с отходящими от них черными облаками дыма. Так продолжалось пока в дело не вмешались экологи, осознав весь тот непоправимый вред, который наносится таким образом природе.

Последствия сжигания

Сжигание газа сопровождается активным термическим воздействием на окружающую среду. В радиусе 50-100 метров от непосредственного места горения наблюдается заметное снижение объема растительности, а на расстояние до 10 метров вообще полное ее отсутствие. Связано это главным образом с выгоранием питательных элементов почвы, от которых так зависят разного рода деревья и травы.

Горящий факел служит источником окиси углерода, того самого, который ответственен за разрушение озонового слоя Земли. Помимо всего в газе содержатся сернистый ангидрид и оксид азота. Эти элементы относятся к группе ядовитых веществ для живых организмов.

Так, у людей, проживающих в районах с активной добычей нефти, наблюдается повышенный риск развития разного рода патологий: онкологии, бесплодия, ослабления иммунитета и т.д.

По этой причине в конце 2000-х годов встал остро вопрос об утилизации ПНГ, который мы и рассмотрим ниже.

Способы утилизации попутного нефтяного газа

На данный момент существует множество вариантов удаления отходов нефти без нанесения вреда окружающей среде. Наиболее распространенными из них являются:

• Отправка непосредственно на завод по переработки нефти. Является наиболее оптимальным решением, как с финансовой, так и экологической точки зрения. Но при условии, если уже имеется развитая инфраструктура газопроводов. При ее отсутствии потребуется значительное вложение капитала, что обоснованно только в случае крупных месторождений.
• Утилизация путем использования ПНГ в качестве топлива. Попутный нефтяной газ поставляется электростанциям, где с помощью газовых турбин из него производят электрическую энергию. Минусом такого способа является необходимость установок оборудования для предварительно очистки, а также его транспортировка до пункта назначения.
• Закачка отработанного ПНГ в залегающий пласт нефти, тем самым повышая коэффициент нефтеотдачи скважины. Происходит это за счет увеличения под слоем грунта. Данный вариант отличается простотой реализации и относительно низкой стоимостью используемого оборудования. Минус здесь только один - отсутствие фактической утилизации ПНГ. Происходит только ее отсрочка, но проблема так и остается нерешенной.

Занимает попутный нефтяной газ. Раньше этот ресурс никак не применялся. Но сейчас отношение к этому ценному природному ископаемому изменилось.

Что являет собой попутный нефтяной газ

Это углеводородный газ, который выделяется из скважин и из пластовой нефти в процессе ее сепарации. Он являет собой смесь парообразных углеводородных и неуглеводородных составляющих природного происхождения.

Его количество в нефти может быть разным: от одного кубометра до несколько тысяч в одной тонне.

По специфике получения попутный нефтяной газ считается побочным продуктом нефтедобычи. Отсюда и происходит его название. Из-за отсутствия необходимой инфраструктуры для сбора газа, транспортировки и переработки большое количество этого природного ресурса теряется. По этой причине большую часть попутного газа просто сжигают в факелах.

Состав газа

Попутный нефтяной газ состоит из метана и более тяжелых углеводородов - этана, бутана, пропана и т. д. Состав газа в разных месторождениях нефти может немного отличаться. В некоторых регионах в попутном газе могут содержаться неуглеводородные составляющие - соединения азота, серы, кислорода.

Попутный газ, который фонтанирует после вскрытия нефтяных пластов, отличается меньшим количеством тяжелых углеводородных газов. Более «тяжелая» по составу часть газа находится в самой нефти. Поэтому на начальных этапах освоения месторождений нефти, как правило, добывается много попутного газа с большим содержанием метана. В процессе эксплуатации залежей эти показатели постепенно уменьшаются, а большую часть газа составляют тяжелые компоненты.

Природный и попутный нефтяной газ: в чем разница

Попутный газ по сравнению с природным содержит меньше метана, но имеет большое количество его гомологов, в том числе пентана и гексана. Другое важное отличие - сочетание структурных компонентов в разных месторождениях, в которых добывают попутный нефтяной газ. Состав ПНГ даже может меняться в разные периоды на одном и том же месторождении. Для сравнения: количественное сочетание компонентов всегда постоянное. Поэтому ПНГ может использоваться в разных целях, а природный газ применяется только как энергетическое сырье.

Получение ПНГ

Попутный газ получают методом сепарирования от нефти. Для этого используют многоступенчатые сепараторы с разным давлением. Так, на первой ступени сепарации создается давление от 16 до 30 бар. На всех последующих ступенях давление постепенно понижают. На последнем этапе добычи параметр снижают до 1,5-4 бар. Значения температуры и давления ПНГ определяются технологией сепарирования.

Газ, полученный на первой ступени, сразу отправляется на Большие трудности возникают при использовании газа с давлением ниже 5 бар. Раньше такой ПНГ всегда сжигался в факелах, но в последнее время изменилась политика утилизации газа. Правительство начало разрабатывать стимулирующие меры по сокращению загрязнений внешней среды. Так, на государственном уровне в 2009 году был установлен показатель сжигания ПНГ, который не должен превышать 5% от общей добычи попутного газа.

Применение ПНГ в промышленности

Раньше ПНГ никак не использовался и сразу после добывания сжигался. Сейчас ученые разглядели ценность этого природного ресурса и ищут пути его эффективного использования.

Попутный нефтяной газ, состав которого представляет собой смесь пропанов, бутанов и более тяжелых углеводородов, является ценным сырьем для энергетической и химической промышленности. ПНГ обладает теплотворной способностью. Так, во время сгорания он выделяет от 9 до 15 тысяч ккал/кубометр. В первоначальном виде его не применяют. Обязательно требуется очистка.

В химической промышленности из содержащегося в попутном газе метана и этана изготавливают пластмассу и каучук. Более тяжелые углеводородные компоненты используют как сырье для производства высокооктановых топливных присадок, ароматических углеводородов и сжиженных углеводородных газов.

На территории России более 80% объема получаемого попутного газа приходится на пять компаний, добывающих нефть и газ: ОАО "НК Роснефть", ОАО "Газпром нефть", ОАО "Нефтяная ОАО "ТНК-ВР Холдинг", ОАО "Сургутнефтегаз". Согласно официальным данным, страна ежегодно добывает более 50 млрд кубометров ПНГ, из них 26% идет на переработку, 47% используется в промышленных целях, а остальные 27% сжигают в факелах.

Существуют ситуации, в которых не всегда рентабельно использовать попутный нефтяной газ. Применение этого ресурса часто зависит от размера месторождения. Так, газ, добываемый на малых месторождениях, целесообразно использовать для обеспечения электроэнергией местных потребителей. На средних месторождениях наиболее экономично извлекать сжиженный нефтяной газ на газоперерабатывающем заводе и продавать его предприятиям химической промышленности. Оптимальным вариантом для крупных месторождений является производство электроэнергии на большой электростанции с последующей продажей.

Вред от сжигания ПНГ

Сжигание попутного газа загрязняет окружающую среду. Вокруг факела действует термическое разрушение, которое поражает почву в радиусе 10-25 метров и растительность в пределах 50-150 метров. В процессе сгорания в атмосферу попадают окиси азота и углерода, сернистый ангидрид, а также несгоревшие углеводороды. Ученые подсчитали, что в результате сжигания ПНГ выбрасывается около 0,5 млн тонн сажи в год.

Также продукты сгорания газа очень опасны для здоровья человека. Согласно статистическим данным, в основном нефтеперерабатывающем регионе России - Тюменской области - заболеваемость населения по многим видам болезней выше средних показателей по всей стране. Особенно часто жители региона страдают патологиями дыхательных органов. Наблюдается тенденция роста числа новообразований, заболеваний органов чувств и нервной системы.

Кроме того, ПНГ вызывают патологии, которые проявляются только через некоторое время. К ним относятся следующие:

• бесплодие;
• невынашивание беременности;
• наследственные заболевания;
• ослабление иммунитета;
• онкологические болезни.

Технологии утилизации ПНГ

Главная проблема утилизации нефтяного газа заключается в высокой концентрации тяжелых углеводородов. В современной нефтегазовой промышленности используется несколько эффективных технологий, которые дают возможность улучшить качество газа путем удаления тяжелых углеводородов:

1. Газофракционное разделение.
2. Адсорбционная технология.
3. Низкотемпературная сепарация.
4. Мембранная технология.

Пути утилизации попутного газа

Существует много методов, но на практике применяются всего несколько. Основной способ - утилизация ПНГ путем разделения на компоненты. Этот процесс переработки позволяет получить сухой отбензиненный газ, который, по сути, является тем же природным газом, и широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ). Эта смесь может использоваться в качестве сырья для нефтехимии.

Разделение нефтяного газа происходит на установках низкотемпературной абсорбции и конденсации. После завершения процесса сухой газ транспортируется по газопроводам, а ШФЛУ направляется на нефтеперерабатывающие заводы для дальнейшей обработки.

Второй эффективный способ переработки ПНГ - сайклинг-процесс. Этот метод подразумевает нагнетание газа обратно в пласт для повышения давления. Такое решение позволяет повысить объемы извлечения нефти из пласта.

Кроме того, попутный нефтяной газ можно применять для выработки электроэнергии. Это позволит нефтяным компаниям существенно сэкономить средства, поскольку отпадет необходимость закупать электроэнергию со стороны.

) не находилось в числе приоритетов нефтегазовых компаний. ПНГ отделялся от нефти при ее подготовке к транспорту и попросту сжигался на факельных установках прямо на промысле.

Многие годы пламя этих факелов озаряло ночное небо над добывающими регионами и было одним из символов российской нефтяной индустрии. Впрочем и сегодня Россия является мировым лидером по сжиганию попутного газа. Как в настоящее время решаются проблемы рационального использования ПНГ?

Еще в прошлом десятилетии группа КРЕОН 1 й обратила внимание государственных органов на проблему нерационального использования попутного газа. В 2007 г аналитические материалы группы были использованы при подготовке послания Федеральному Собранию Президента РФ, в котором был сделан акцент на данной проблеме. После этого группа организовала первую в стране площадку для предметного и комплексного обсуждения задач по эффективной переработке ПНГ, что впоследствии способствовало принятию закона, принуждающего все нефтяные компании к 2012 г обеспечить 95% полезную утилизацию попутного нефтяного газа на всех своих месторождениях.

С вступлением в силу Постановления Правительства РФ №1148 от 08.11.2012 г «Об особенностях исчисления платы за негативное воздействие на окружающую среду при выбросах в атмосферный воздух загрязняющих веществ, образующихся при сжигании на факельных установках и (или) рассеивании попутного нефтяного газа» ситуация начала меняться. В результате введения нормативного показателя сжигания ПНГ в размере, не превышающим 5% от извлекаемого объёма газа и значительного повышения штрафов за сверхнормативное сжигание ПНГ на факелах, а также увеличением повышающих коэффициентов в последующие годы (таблица 1), нефтяные компании всерьёз занялись проблемой рационального использования ПНГ.

Таблица 1. Повышающий коэффициент к плате за объёмы сожжённого ПНГ, превышающие целевой показатель в 5%

Повышающий коэффициент

С 2012 по 2015 гг объём ПНГ, сожжённого на факелах сократился, более чем на 60%, при росте извлечения попутного газа за тот же период на 9%.

В 2016 г российский рынок ПНГ развивался неравномерно: рост добычи и переработки на сопровождался уменьшением коэффициента полезного использования и перебоями добычи у независимых производителей и операторов соглашения о разделе продукции (СРП).

ПАО НОВАТЭК удвоило свои показатели добычи по сравнению с 2015 г Интенсивный рост добычи ПНГ имел и отрицательные последствия с точки зрения экологии - резко увеличился объёмов сжигаемого на факелах газа, но об этом мы поговорим чуть позже.

Ощутимое сокращение добычи ПНГ отмечалось среди небольших независимых производителей (-8%) и у операторов соглашения о разделе продукции (СРП) (-8%).

Рисунок 1. Добыча ПНГ в 2016 г по группам производителей, млн м3

Августовское падение добычи (рисунок 1) связано с сокращением извлечения ПНГ среди ВИНКов и почти полным прекращением добычи операторами СРП, связанной с остановками на ремонт на месторождениях и отсутствием работ по закачке в пласт извлекаемого ПНг

Для большинства ВИНКов ситуация с ПНГ складывалась позитивно: рост добычи в 2016 г составил 7,8%, а их доля в общем объёме добычи достигла 80% рынка.

Больше половины суммарной добычи ПНГ среди ВИНКов приходится на НК (рисунок 3). Среднемесячное извлечение ПНГ госкомпании составляет 2,9 м 3 млрд.

2 и 3 место по объёму добычи делят и .

Рисунок 2. Структура добычи ПНГ среди ВИНКов в 2016 г, %

Главным отрицательным итогом 2016 г стало первое с 2012 г ухудшение показателей объёма сожжённого на факелах попутного газа и коэффициент полезного использования ПНг

Объём сожжённого на факелах попутного газа вырос на 18,5% по сравнению с 2015 г При этом ВИНКи уменьшили свои показатели и весь рост сжигаемых объёмов ПНГ обеспечили небольшие независимые производители и НОВАТЭК.

Интенсивный рост извлечения ПНГ на месторождениях НОВАТЭКа привёл к увеличению объёмов сжигаемого на факелах газа, и, как следствие, резкому падению коэффициента полезного использования нефтяного газа (до 67,2%). Будем надеется, что это вопрос времени и НОВАТЭК найдёт варианты полезного применения ценного сырья.

Среди ВИНКов целевого показателя в 95% полезного использования ПНГ достигли только компании Сургутнефтегаз, Татнефть, НК РуссНефть и (Независимая Нефтегазовая Компания) (рисунок 3).

Рисунок 3. Коэффициенты полезного использования ПНГ среди ВИНК

Лучший темп прироста показателя отмечен у НК Роснефть +2,6% за 2016 г

Отрицательная динамика была показана компаниями (-1,6%) и Башнефть (-4,6%). Уровень полезного использования ПНГ по компании Башнефть резко упал с 74% до 70% в апреле 2016 г В этом месяце компания начала совместно с ЛУКОЙЛ разработку нового месторождения в Ненецком округе.

Министерство Энергетики РФ изначально предполагало достижение нефтяными компаниями целевого показателя в 95% к 2014 г, сейчас ожидания сместились на 2020 г

Как уже отмечалось ранее (таблица 1), в 2020 г отрасль ждёт очередной, ещё более существенный чем в 2014 г, четырёхкратный рост повышающих коэффициентов за сверхнормативное сжигание попутного газа на факелах и можно было бы предположить, что это вынудит все нефтяные компании достичь целевого показателя по утилизации ПНГ к 2020 г Отчасти это верно и повышение штрафов действительно должно привести к скачкообразному росту полезного использования попутного газа, однако в этом правиле есть и свои исключения, которые складываются из специфики законодательства, объективных и субъективных особенностей российской нефтегазодобывающей отрасли.

Спецификой российского законодательства являются разного рода поблажки:

1. компаниям, недавно приступившим к разработке месторождений (менее трёх лет с начала эксплуатации) и ещё не наладивших способы полезного использования газа;
2. недропользователям, направляющим попутный газ для переработки на газоперерабатывающие заводы (ГПЗ) на время проведения ремонтно-профилактических работ ГПЗ;
3. добывающим компаниям во время реализации инвестиционных проектов по полезному использованию ПНГ на сумму, не превышающую понесённые затраты.

Вышеописанные исключения необходимы для справедливого регулирования отрасли, но по факту факела на месторождениях продолжают гореть, а коэффициент полезного использования попутного газа - падать.

К объективным причинам я причисляю неразвитость инфраструктуры в некоторых районах нефтедобычи, сложность доступа в газотранспортную систему и большие инвестиции, требуемые для реализации проектов по полезному использованию ПНГ. Особенно тяжело реализовать инвестиционные проекты небольшим независимым компаниям, не входящим в вертикально-интегрированные структуры. К субъективным причинам можно отнести российский менталитет и склад ума, который постоянно ищет самое простое решение проблемы. И если под проблемой понимать не загрязнение окружающей среды, а накладываемые государством штрафы, то находятся разного рода решения, позволяющие обходить надзорный контроль и уклоняться от неподъёмных для большинства компаний платежей за сверхнормативное сжигание ПНГ.

Ещё одной проблемой российских игроков отрасли является отсутствие желания сотрудничества и взаимовыручки. В отдельных случаях можно услышать приглашения крупных компаний поставлять попутный газ на недозагруженные мощности их ГПЗ, но чаще всего монополисты диктуют жёсткие и невыгодные условия сотрудничества, а совместных проектов газопереработки - единицы.

Регулятором и неформальным лидером рынка могут выступать региональные власти, которые способны в целях улучшения благосостояния региона представлять и объединять интересы разных добывающих и перерабатывающих компаний. Не только штрафами и контролем, но и субсидиями и рационализаторскими предложениями по консолидации усилий способствовать реализации инвестиционных проектов, направленных на полезное использование попутного нефтяного газа.

Рисунок 4. Динамика добычи и сжигания ПНГ по федеральным округам 2014-2016 гг, млн м 3 /мес.

На рисунке 4 наглядно видно, что Сибирский ФО, при относительно небольшой доле добычи ПНГ несколько лет был лидером факельного сжигания в России. Справедливости ради надо отметить, что округ усиленными темпами компенсирует отставание и по результатам 2016 г худший показатель полезного использования ПНГ (75%) отмечен у Северо-Западного ФО.

Лучшие показатели отмечены в Дальневосточном (95%), Уральском (93%) и Южном (95%) федеральных округах. Статистики по Крымскому федеральному округу пока нет.

Проблема рационального использования ПНГ в некоторых регионах и отдельных компаниях, особенно среди небольших независимых производителей, остаётся. И несмотря на повышение штрафов в 2020 г можно быть уверенными, что далеко не все смогут достичь целевого показателя полезного использования попутного газа. Как показал опрос на конференции «ПНГ 2017», проводимый компанией CREON Energy, только 18% экспертов рынка верит, что ожидания Министерства Энергетики РФ по достижению целевого показателя полезного использования попутного газа будет достигнуты к 2020 г.

Для того, чтобы понять в каком направлении должен двигаться рынок для повышения коэффициента полезного использования ПНГ, рассмотрим способы применения попутного газа и их потенциал роста.

Среди направлений полезного использования ПНГ распространены переработка газа на ГПЗ, использование газа для собственных нужд на месторождении (в основном, электрогенерация), поставка местным потребителям для отопления и электрогенерации, обратная закачка газа в пласт для повышения внутрипластового давления и увеличения выхода нефти, поставка в газотранспортную систему () Газпром (рисунок 4).

Рисунок 5. Распределение извлечённого ПНГ по направлениям использования в 2015 г, %

Половина извлекаемого попутного нефтяного газа поступает на ГПЗ, где происходит переработка в сухой отбензиненный газ (СОГ) и широкую фракцию лёгких углеводородов (ШФЛУ) для дальнейшей глубокой переработки на газофракционирующих установках (ГФУ), где получают топливо (СУГ) и другое сырье для нефтехимической промышленности.

Объём российской газопереработки в последние годы растёт исключительно за счёт увеличения переработки ПНг Доля ПНГ на газоперерабатывающих заводах в 2016 г достигла 47,1%, а в апреле 2016 г составила рекордные 51,8%. Стоит также отметить, что попутный газ, во многих случаях, является более ценным сырьём для газохимии, чем природный газ, т.к. богат фракциями С2+.

Крупнейшим игроком рынка переработки газа является СИБУР Холдинг, кроме того, газоперерабатывающие мощности есть у ВИНКов и «Газпром». Небольшие независимые участники отрасли в большинстве своём только присматриваются к относительно новым на рынке мало- и среднетоннажным газоперерабатывающим и газофракционирующим установкам.

В 2016 г некоторые нефтяные компании (ЛУКОЙЛ, НК Роснефть, ) реализовали проекты по компримированию ПНГ, что упростит логистику до конечных потребителей, т.к. сжатый газ в баллонах занимает значительно меньше места и может доставляться автотранспортом.

В целом, можно говорить о планомерном росте поставок попутного газа на переработку, но к сожалению, ситуация с остальными видами утилизации ПНГ сложнее. В силу технологических причин объем ПНГ, который можно закачивать в ГТС, не может превышать 5% от объёма природного газа, перекачиваемого по трубопроводу, кроме того существующая ГТС практически полностью загружена.

Закачка в пласт остаётся технологически сложным способом утилизации ПНГ с высокими капитальными и операционными издержками. Не весь ранее закаченный в пласт попутный газ подлежит дальнейшему извлечению, а увеличение нефтеотдачи заметно не на всех этапах разработки месторождения.

Потенциал применения попутного газа на собственные нужды на месторождении ограничен. Чтобы уменьшить штрафы нефтяники нередко целенаправленно искали газовые электрогенераторы с минимальным КПД, а затем «освещали лес». Но даже при таком варианте использования, весь извлекаемый на месторождениях ПНГ утилизировать не получалось.

Поставки газа местным потребителям - непрофильный для нефтяников бизнес, в который они редко хотят вникать и уделять ему время.

Постепенно развитие получают схемы на стыке двух вышеописанных методов утилизации ПНГ: аутсорсинговое обеспечение электроэнергией месторождения и поставки газа и электричества местным производителям. Независимая компания заключает договор с недропользователем на приобретение попутного газа и обязуется обеспечивать месторождение электроэнергией. После чего поблизости размещает блочно-модульный комплекс по подготовке газа и электрогенерации.

В итоге добывающая компания избавляется от штрафов за нецелевое использование ПНГ, перекладывает капитальные издержки и риски поломки оборудования на стороннюю компанию. А эксплуатирующая организация имеет постоянного клиента по электроэнергии и может выстраивать бизнес, нацеленный на удовлетворение потребностей близлежащих населённых пунктов в тепле и электричестве, а в дальнейшем модернизировать оборудование и заниматься более глубокой переработкой попутного газа.

Что же могут сделать участники рынка?

Государственные органы в лице министерств могут традиционно пользоваться простым и эффективным методом кнута и пряника. И если ужесточать наказания уже некуда, то следует перейти к совершенствованию контроля и искать «уклонистов». Пряником же могут стать субсидии переработчикам газа (особенно старт-апам малых компаний), финансирование научных разработок в сфере полезного использования ПНГ и мораторий на новые глобальные изменения госрегулирования нефтегазового сектора, которые вынуждают добывающие компании «экономить силы» и откладывать инвестиционные проекты.

Региональные власти способны предоставлять субсидии на местном уровне, но главное, что они могут стать стержнем, объединяющим нефтяников (в том числе между собой), переработчиков и НИИ. Не стоит забывать, что местные власти, кроме улучшения экологических, промышленных и социальных показателей региона получают возврат инвестиций в виде косвенных налогов.

Общественным организациям следует менять свой подход в общении с игроками рынка с жёстких обвинений к предложению сотрудничества. Так же стоит привлекать внимание к проблеме факельного сжигания попутного газа путём широкого освещения в СМИ и организации специальных мероприятий. Хорошим примером подобного сотрудничества является рейтинг экологической ответственности нефтегазовых компаний «Здравый Смысл», который совместно проводят WWF России и группа «КРЕОН». Рейтинг, проводится ежегодно, сравнивает и награждает крупнейшие добывающие компании по следующим направлениям:

Уровень воздействия компаний на окружающую среду на единицу производимой продукции,

Степень открытости и доступности экологически значимой информации,

Качество экологических политик и менеджмента компаний, соответствие наилучшим стандартам и практикам,

Нарушения природоохранного законодательства компанией в зоне реализации проектов,

Эффективность использования полезных ископаемых.

Другим положительным примером является мировая программа «Полное прекращение регулярного факельного сжигания ПНГ к 2030 году» (Zero Routine Flaring by 2030 Initiative), которую в 2015 г совместно запустили Генеральный Секретарь ООН Пан Ги-мун и Президент Всемирного Банка Джим Ён Ким. Участники программы берут на себя ответственность применять лучшие технологии и прикладывать все усилия для достижения нулевых выбросов ПНГ, взамен они имеют доступ к передовым технологическим практикам и могут рассчитывать на привилегированные условия международных банковских организаций, финансирующих проекты, связанные с нефтедобычей. К сожалению, к программе ещё не присоединилась ни одна российская добывающая компания.

Переработчикам необходимо активнее приглашать на недозагруженные мощности ГПЗ сторонних поставщиков, совместно прорабатывать логистику поставок и, главное, предоставлять справедливые коммерческие условия за свои услуги.

Добывающим компаниям следует стать более открытыми. Речь идёт не только о включении экологического раздела в годовые отчёты, а о реальном предоставлении заинтересованным лицам данных по уровню утилизации ПНГ на каждом месторождении. Сейчас подобная информация является коммерческой тайной, но благодаря открытому доступу к информации малый и средний бизнес сможет найти для себя перспективные возможности по полезному использованию ценного сырья и выступить с инициативой, предложив нефтяникам решение проблемы утилизации попутного газа.

В заключение стоит сказать, что проблему рационального использования ПНГ тяжело решить отдельно взятой компании. Ключ к успеху - в сотрудничестве.

В отличие от природного газа попутный нефтяной газ содержит в своем составе кроме метана и этана большую долю пропанов, бутанов и паров более тяжелых углеводородов. Во многих попутных газах, в зависимости от месторождения, содержатся также неуглеводородные компоненты: сероводород и меркаптаны, углекислый газ, азот, гелий и аргон.

При вскрытии нефтяных пластов обычно сначала начинает фонтанировать газ нефтяных «шапок». Впоследствии основную часть добываемого попутного газа составляют газы, растворенные в нефти. Газ газовых «шапок», или свободный газ, является более «легким» по составу (с меньшим содержанием тяжелых углеводородных газов) в отличие от растворенного в нефти газа. Таким образом, начальные стадии освоения месторождений обычно характеризуются большими ежегодными объемами добычи попутного нефтяного газа с большей долей метана в своем составе. При длительной эксплуатации месторождения дебет попутного нефтяного газа сокращается, и большая доля газа приходится на тяжелые составляющие.

Закачка в недра для повышения пластового давления и, тем самым, эффективности добычи нефти. Однако в России, в отличие от ряда зарубежных стран, этот метод за редким исключением не используется, т. к. это высоко затратный процесс.

Использование на местах для выработки электроэнергии, идущей на нужды нефтепромыслов.

При выделении значительных и устойчивых объемов попутного нефтяного газа - использование в качестве топлива на крупных электростанциях, либо для дальнейшей переработки.

Наиболее эффективный способ утилизации попутного нефтяного газа - его переработка на газоперерабатывающих заводах с получением сухого отбензиненного газа (СОГ), широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), сжиженных газов (СУГ) и стабильного газового бензина (СГБ).

Крупная консалтинговая компания в сфере ТЭКа PFC Energy в исследовании "Утилизация попутного нефтяного газа в России" отметила, что оптимальный вариант использования ПНГ зависит от размера месторождения. Так, для малых месторождений наиболее привлекательным вариантом является выработка электроэнергии в малых масштабах для собственных промысловых нужд и нужд других местных потребителей.

Для средних месторождений , по оценкам исследователей, наиболее экономически целесообразным вариантом утилизации попутного нефтяного газа является извлечение сжиженного нефтяного газа на газоперерабатывающем заводе и продажа сжиженного нефтяного газа (СНГ) или нефтехимической продукции и сухого газа.

Для крупных месторождений наиболее привлекательным вариантом является генерирование электроэнергии на крупной электростанции для последующей оптовой продажи в энергосистему.

По мнению экспертов, решение проблемы утилизации попутного газа - это не только вопрос экологии и ресурсосбережения, это еще и потенциальный национальный проект стоимостью 10- 15 млрд долларов. Только утилизация объемов ПНГ позволила бы ежегодно производить до 5- 6 млн тонн жидких углеводородов, 3- 4 млрд кубометров этана, 15- 20 млрд кубометров сухого газа или 60- 70 тысяч ГВт/ч электроэнергии.

Президент РФ Дмитрий Медведев дал поручение правительству РФ принять меры по прекращению практики нерационального использования попутного газа к 1 февраля 2010 года.

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

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.

Специфической особенностью ПНГ является обычно незначительный расход получаемого газа, от 100 до 5000 нм³/час . Содержание углеводородов С З + 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