Попутный нефтяной газ

Процесс нефтедобычи всегда вплотную связан с наличием попутного нефтяного газа (ПНГ) – продукта, содержащего ряд углеводородов, или растворённого непосредственно в нефти, или присутствующего, вследствие своей летучести, в верхней части газоконденсатных или содержащих нефть месторождений. Необходимо отметить, что к нефтяным газам относят газы, также возникающие в технологии нефтепереработки и имеющие в своей основе низкомолекулярные углеводороды. Отличие которых, от залегающих в недрах Земли попутных нефтяных газов, заключается в повышенном содержании водорода и непредельных углеводородов.

Непосредственно извлечением ПНГ из земных пластов нефтедобывающие и газодобывающие организации не занимаются. Так как он сам сопровождает добычу углеводородов, бурно извергаясь при вскрытии очередного месторождения. Доставляя тем самым нефтяникам массу проблем. Хотя может выступать в качестве ценнейшего энергетического топлива и химического ресурса. Имея в своей основе метан (но в существенно меньшем количестве, по сравнению с природным газом), попутный нефтяной газ также содержит в себе:

• бутан, этан, пропан, изобутан;
• азот, сероводород и их производные.

Физико-химические свойства и классификация

ПНГ не обладает цветом и не имеет запаха. Так как он в 1,8 раза легче воздуха, то при утечках скапливается наверху или улетучивается в атмосферу. При соответствующих концентрациях, он отличается взрывоопасностью и горючестью.  Его объём на тонну добытой нефти в зависимости от месторождения варьируется в пределах: от 25 до 800 м³.

Попутный нефтяной газ классифицируется по содержанию в нём:

• целевых углеводородов, начиная с С₃ и выше – на типы: тощий, средний, жирный и особо жирный;
• сернистых соединений – на классы: бессернистый, малосернистый, сернистый и высокосернистый;
• негорючих элементов – на группы: безбалластный, малобалластный, среднебалластный и высокобалластный;
• механических примесей – на виды: чистый, слабозагрязнённый, загрязнённый и сильнозагрязнённый.

Добыча

В силу своей неразрывной связи с нефтью, попутный нефтяной газ извлекается на всех стадиях процесса: начиная от вскрытия скважин – до непосредственной продажи товарных нефтепродуктов покупателям. В России его залежи, сосредоточенные более всего в растворённом виде, присутствуют на территории Краснодарского и Пермского краёв, в Сибири, Республике Коми, Пермской области и на острове Сахалин.

Прежде всего, ПНГ поступает из нефтяных «шапок», откуда он бурно выходит по причине высокой разницы давлений внутри скважины и на поверхности. Но основным способом добычи всё-таки является сепарирование (разделение) нефти, осуществляемое в сепараторах, имеющих множество ступеней. Во время процесса давление от ступени к ступени снижается: от 16-30 бар (первая ступень сепарации) – до 1,5-4 бара (последняя ступень сепарации).

Совсем недавно попутный газ просто сжигался; такая судьба ждала и продукт сепарирования низкого давления (ниже 5 бар). Но в силу целого ряда негативных факторов – загрязнения окружающей среды вредными и опасными продуктами сгорания, приводящего к глобальному изменению климата под воздействием парникового эффекта, международная и государственная политика ряда стран по этому вопросу стала меняться. В 1997 был принят Киотский протокол; а в 2009 году вышло Постановление Правительства РФ за № 7, лимитирующее объёмы сжигания ПНГ. Сегодня необходимость утилизации, разделения, переработки в целях получения высококалорийных топлив и важной для химической индустрии продукции, общепризнана во всём мире.

Утилизация и переработка

Существует пять основных методов утилизации попутного нефтяного газа:

• отправка на предприятия, занимающееся его химической переработкой;
• транспортировка в магистральные трубопроводы ОАО «Газпром»;
• обратная закачка в месторождения, с целью увеличения дебита скважин;
• использование в качестве топлива на локальных электроустановках: газотурбинных, газопоршневых, микротурбинных;
• GTL-методы, подразумевающие переработку, целью которой является получение ряда жидких тяжёлых углеводородов, типа моторных топлив без содержания серы.

Основными особенностями ПНГ выступают: нестабильность состава, наличие значительного количества примесей (прежде всего воды, а это требует организации осушки), высокий уровень содержания тяжёлых углеводородов. Для того чтобы разделить попутный нефтяной газ на составляющие:

• природный газ,
• сжиженный нефтяной газ,
• конденсат,
• применяются адсорбционная, криогенная и мембранная технологии.

Наибольшее распространение получила мембранная методика, как самая эффективная. Суть её заключается в разнице скорости движения компонентов газовой смеси через мембрану, что приводит к разделению потоков. Однако, несмотря на применение всё более и более эффективных материалов в конструкции мембран (например, половолокна), сама технология способна лишь существенно снизить расходы на переработку. Вследствие чего её приходится совмещать с другими методами очистки.

Применение

Для повышения рентабельности и продуктивности используется фракционная переработка ПНГ, позволяющая получать ароматические углеводороды, газовый бензин, пропан-бутановую смесь, конденсат стабильных параметров. Вообще, попутный нефтяной газ – это:

• ацетилен,
• гелий.
• сера и её производные,
• полиэтилен,
• каучук.
• пластмассы,
• топливные присадки с высоким октановым числом.

Все приведённые в статье доводы лишний раз говорят о том, что использование нефти и газа (в том числе, – нефтяного попутного) в качестве топлива крайне нерентабельно и небезопасно. Гораздо выгоднее и резоннее осуществлять их химическую переработку. Хотя пока что нефтехимическая отрасль России, в сравнении с Китаем и США, существенно отстаёт и по мощностям, и по уровню своего технологического оснащения. Такой индустриальный разрыв необходимо срочно навёрстывать, иначе ситуация будет лишь усугубляться. Что для великой нефтяной и газовой державы, – каковой, несомненно, является Россия, крайне не допустимо!