Аналитика - Нефть и Газ

Попутный нефтяной газ может работать эффективно

04.03.13 14:01

Применение современных технологических систем газоподготовки позволяет рационально использовать ПНГ в качестве топлива на газотурбинных и газопоршневых электростанциях. Такое же оборудование обеспечивает подготовку и транспортировку попутного газа по трубопроводам для дальнейшей переработки.

Мировая практика и российский опыт подтверждают: область рационального применения ПНГ достаточно разнообразна и потому интересна специалистам, важна для государства и бизнеса.
Попутный нефтяной газ – смесь углеводородов, получаемых при добыче и сепарации нефти. Это побочный продукт нефтедобычи, состоящий из метана, этана, пропана, изобутана, бутана. ПНГ может включать также другие примеси различного состава и фазового состояния.
Существует несколько альтернатив сжиганию попутного нефтяного газа. Среди них – поставка ПНГ на нефтехимические и газоперерабатывающие предприятия, что требует создания инфраструктуры подготовки и транспортировки газа.

Все более широкое применение находит ПНГ в качестве топлива для выработки энергии на газотурбинных электростанциях непосредственно в районах нефтедобычи. Электроэнергия, получаемая на основе попутного газа, позволяет значительно повысить энергомощность этих регионов и сократить поставки из единой энергосистемы страны. Рост рыночной стоимости электроэнергии делает использование попутного газа в качестве топлива перспективным и экономически выгодным.

Тем не менее, ПНГ является таким полезным ископаемым, «попутная» добыча и использование которого доставляет немало забот нефтяным компаниям, чтобы достигнуть ожидаемого экономического и экологического эффекта.

ГТЭС мощностью 125 МВт на месторождении Южное Хыльчую работает на попутном газе

Выбор решения

Еще несколько лет назад утверждения экспертов изобиловали удручающими цифрами. Сжигание попутного газа на факелах нефтепромыслов в России вело к колоссальным потерям ценного химического сырья. Сотни миллиардов рублей ежегодно «улетали в трубу».

Поворотным моментом в отношении к проблеме утилизации ПНГ стало Постановление Правительства РФ от 8.01.2009 г. №7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках». Этим документом, в частности, определен контрольный показатель сжигания газа, составляющий не более 5 % от объема добытого ПНГ.

За прошедшие годы отмечен положительный сдвиг в реализации правительственных решений. Организационные, экономические, технологические меры нефтяных компаний, подкрепленные обоснованными прогнозами развития нефтегазохимии, дают результат. По данным Минприроды, ОАО «Сургутнефтегаз» и «Татнефть» устойчиво выполняют норматив (95 %) по обязательной утилизации и рациональному использованию ПНГ. На этот показатель вышла и компания «ЛУКОЙЛ».

Совершенствуются экономические основы добычи и переработки попутного газа, разрабатываются новые меры по стимулированию этой отрасли. Законопроект «Об использовании попутного нефтяного газа и о внесении изменений в отдельные законодательные акты», инициированный Российским газовым обществом и Комитетом Госдумы по энергетике, прошел экспертизу в Правительстве РФ и после доработки вносится на рассмотрение Думы.

По различным оценкам, в России ежегодно добывается 65-70 млрд м³ попутного газа, из них около 15 млрд м³ сгорает на факелах. Уровень утилизации ПНГ составляет порядка 80 %. Таким образом, специалистам-практикам есть где приложить свои усилия. При этом важно правильно выбрать пути рационального применения ПНГ. Исходя из экономического анализа, эксперты предлагают пять вариантов использования попутного газа:

ГТЭС Талаканского месторождения в Якутии работает на попутном газе

• генерирование электроэнергии для нефтепромыслов;

• генерирование электроэнергии для поставки на региональный рынок;

• использование для производства сжиженного нефтяного газа (СНГ), нефтехимической продукции и «сухого» газа;

• применение при производстве дизельного топлива или метанола (технология «газ в жидкость»);

• обратная закачка газа в пласт для повышения нефтеотдачи.

При решении этих задач необходимо учитывать ряд особенностей:

1. Попутный газ получают путем сепарирования нефти в многоступенчатых сепараторах. Давление на ступенях сепарации значительно отличается и может составлять 1,6...3,0 МПа на первой ступени и до 0,05...0,15 МПа на последней ступени. Давление и температура получаемого продукта определяются технологией сепарирования смеси вода-нефть-газ, поступающей из скважины.

2. Специфической особенностью является, как правило, незначительный объем добытого ПНГ. Содержание углеводородов С3+ может изменяться в диапазоне от 100 до 600 г/м³. При этом состав и количество ПНГ непостоянная величина: возможны как периодические (сезонные), так и разовые колебания (среднее изменение значений до 15 %).

3. Специалистам известна закономерность: чем выше ступень сепарации нефти, тем ниже качество газа. Попутный газ 1-й и 2-й ступеней обычно отправляется на газоперерабатывающие заводы. Значительные трудности всегда вызывает использование ПНГ последних ступеней сепарации – с давлением менее 0,5 МПа. Поэтому такой газ до недавнего времени попросту сжигался на факелах.

С учетом названных и других факторов, возрастает значение подготовки попутного газа (очистка, осушка, компримирование) при наиболее распространенных способах его использования: (1) транспортировке по газопроводам для последующей переработки и (2) применению в качестве топлива для выработки электроэнергии.

На этих направлениях накоплен полезный опыт инженерных решений, представляющих интерес для специалистов-практиков.

Комплекс подготовки ПНГ на центральном пункте сбора нефти Рогожниковского м/р «Сургутнефтегаза»

Технологические возможности

Специалисты отмечают следующие преимущества подготовки ПНГ на базе современных дожимных компрессорных установок (ДКУ):

• опыт работы с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3 кг/м³;

• возможность длительной эксплуатации при подаче агрессивного газа с высоким содержанием сероводорода (Н2S);

• способность надежной работы ДКУ при крайне низких значениях входного давления;

• возможность регулирования производительности в диапазоне от 0 до 100%;

• бесперебойная эксплуатация компрессорных установок в экстремальных климатических условиях;

• автоматизация группового регулирования и взаимодействия нескольких ДКУ для оптимизации технологических процессов.

Такие ДКУ применяются непосредственно на нефтяных месторождениях для подготовки и подачи попутного газа в качестве топлива в турбины автономных газотурбинных электростанций.

Аналогичное газодожимное оборудование действует также на объектах, предназначенных для сбора, сепарации, предварительной подготовки, учета и транспортировки ПНГ на центральные пункты сбора.

Особенно выделяются проекты, где ДКУ на одной компрессорной станции параллельно решают две задачи: обеспечивают топливом ГТЭС месторождения и используются для закачки попутного нефтяного газа в транспортный газопровод.

Система подготовки ПНГ на центральной перекачивающей станции Западно-Могутлорского месторождения

Качество подготовки попутного нефтяного газа

Необходимое качество подготовки ПНГ обеспечивается комплексом инженерных решений, реализуемых при разработке и производстве современных дожимных компрессорных установок.

Во-первых, это входной фильтр-скруббер – для очистки газа на входе в компрессор и удаления из него жидких фракций и твердых частиц. Фильтр-скруббер, имеющий две ступени фильтрации и автоматическую дренажную систему, позволяет увеличить срок службы винтового компрессора и маслосистемы.

Во-вторых, поскольку в винтовом маслонаполненном компрессоре в процессе компримирования газ смешивается с маслом и на выход поступает газомасляная смесь, для сепарирования масла устанавливается фильтр-сепаратор и каскад специальных коалесцентных фильтров. Этим обеспечивается полная очистка газа от масла. Масло возвращается по дренажным трубопроводам в маслобак, а газ на выходе из компрессорной установки содержит в себе не более 3 ppm (мг/кг) масла. На ДКУ могут устанавливаться фильтры дополнительной очистки, после которых эта величина не превышает 0,5 ppm.

В-третьих, чтобы исключить выпадение конденсата в трубопроводе (после подготовки газа в компрессорной установке), на линии нагнетания после коалесцентных фильтров устанавливается газовый охладитель. Газ охлаждается до температуры ниже точки росы, что отделяет из него весь конденсат, который удаляется при помощи центробежного сепаратора и сливается через автоматическую дренажную систему.

Зачастую проекты подготовки попутного газа предусматривают особые требования, помимо очистки и компримирования. Это осушка ПНГ, коммерческий учет его объема, поддержание стабильных показателей температуры газа вне зависимости от климатических условий. Для решения таких задач в комплект поставки дожимной компрессорной установки или станции включается специальное оборудование: блок учета газа, адсорбционно-рефрижераторный осушитель, чиллер (холодильная установка).

Оснащение объектов нефтегазового комплекса системами подготовки ПНГ или отдельными дожимными компрессорными установками (станциями) связано с выполнением еще одного важного условия – оборудование должно занимать минимальную площадь.

Варандейское м/р (Ненецкий АО). ДКС низкого давления подготавливает газ в условиях Крайнего Севера

Особенности подготовки ПНГ при низком входном давлении

Пристального внимания заслуживают инженерные решения, на основе которых реализуется уникальная способность ДКУ подготавливать попутный газ при крайне низких значениях входного давления. Здесь существует несколько значимых проблем.

Под действием вакуума происходит выброс масла из маслосистемы во входной скруббер, поэтому необходимо «отсекать» входной трубопровод от основной магистрали. С этой целью компрессорные станции низкого давления оборудуются быстродействующими входными и выходными клапанами. Также по причине низкого входного давления в установку попадает воздух. Для контроля этого явления устанавливаются датчики кислорода, определяющие его содержание в газе.

При работе «под вакуумом» в ДКУ поступает очень тяжелый газ, который зачастую выпадает в конденсат, при этом растворяется в масле и сводит «на нет» его свойства. Для устранения этой проблемы применяется более вязкое масло, а компримирование проходит при высокой температуре, предотвращающей выпадение конденсата при охлаждении. Кроме того, ДКУ низкого давления комплектуются насосом откачки конденсата из входного фильтра-скруббера и дополнительными измерительными приборами.

Надежность систем подготовки ПНГ

Эксплуатационная надежность технологических систем газоподготовки, широко применяемых при различных способах рационального использования ПНГ, должна обеспечиваться комплексом факторов:

• индивидуальные инженерные решения, учитывающие состав и особенности попутного газа на конкретных месторождениях;

• обоснованный подбор и применение специальных материалов и сплавов, марок стали и комплектующих деталей при изготовлении оборудования;

• высокий уровень автоматизации, резервирования элементов и эксплуатационной безопасности;

• комплексные заводские испытания;

• максимальная степень заводской готовности при поставке на объект;

• квалификация инженерного персонала, качество пусконаладочных работ и сервиса;

• подтвержденный ресурс и ремонтопригодность в сложных климатических условиях;

• значительный опыт подготовки топлива для газовых турбин различной мощности.

О.В. Шершнев, руководитель отдела реализации проектов компании «Энергаз»

Фото предоставлены автором

На первой фотографии: Алёхинское месторождение. Станция концевая низких ступеней сепарации

Факты из архива:

«Римера» изготовила новую модификацию спецтехники для ремонта скважин
Лазерная резка, гидроабразивная резка, гибка металлов
Выбор стройматериалов для дома