Статья опубликована в рамках: CXVIII-CXIX Международной научно-практической конференции «Научное сообщество студентов XXI столетия. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ» (Россия, г. Новосибирск, 10 ноября 2022 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Ресурсосбережение
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
УТИЛИЗАЦИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА КАК ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ
UTILIZATION OF ASSOCIATED PETROLEUM GAS AS AN ENVIRONMENTAL ASPECT
Elina Tazhitdinova
student, department of HTPNiG Branch of the Russian State University of Oil and Gas,
Russia, Orenburg
Tatiana Kuryakova
scientific supervisor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of HTPNiG, Branch of the Russian State University of Oil and Gas,
Russia, Orenburg
АННОТАЦИЯ
В данной статье произведен обзор на статистические данные по структуре выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников, приведено описание способов переработки попутного нефтяного газа. Так же проанализированы данные по добыче газа в России в 2011-2020 гг.
ABSTRACT
This article provides an overview of statistical data on the structure of emissions of pollutants from stationary sources, describes the methods of processing associated petroleum gas. The data on gas production in Russia in 2011-2020 are also analyzed.
Ключевые слова: попутный нефтяной газ, нефтедобыча, загрязняющие вещества.
Keywords: associated petroleum gas, oil production, pollutants.
Вопрос по утилизации попутного нефтяного газа до сих пор остается до конца остается не решенным.
В газонефтяных месторождениях на 1 т нефти приходится 30-800 кубометров газа [8].
Образование нефти и природного газа в осадочных породах тесно связано с относительно недавней геологической историей верхних 10 км земной коры и образованием самих осадочных пород. По крайней мере часть природного газа, видимо, образовалась из биологического материала как растительного, так и животного происхождения в результате действия на него химических и микробиологических процессов в условиях высоких давлений и температур как конечный продукт образования углеводородов из биополимеров в ходе относительно прямого процесса последовательной потери кислорода и азота, вероятно, в виде двуокиси углерода и аммиака [3].
Проблема сжигания ПНГ актуальная и острая проблема нашей страны, так как Российская Федерация занимает одну из ведущих позиций в мире по объемам сжигания и добычи ПНГ.
Сжигание ПНГ приводит к ущербу окружающей среды, наносит вред здоровью населению и экономике страны.
ПНГ направленное на сжигание в атмосферу, возможно было бы использовать на нужды близлежащих населенных пунктов. Но данное мероприятие осложнено тем, что многие газоперерабатывающие заводы находятся далеко от них, и будет весьма проблематично проводить трубопроводы для передачи газа поселениям.
Так же, его необходимо очистить от примесей, для того что бы было возможно использовать в быту, а это расходы на оборудование для дополнительной очистки газа.
Согласно действующему законодательству, компании могут сжигать только 5% от добычи ПНГ. Сжигание сверх нормы предполагает введение коэффициентов, повышающие штрафы, которые не пугают владельцев предприятий по добычи нефти и газа.
Полученный в результате нефтедобычи газ обязательно подвергается либо утилизации, либо переработке (глубокой или не глубокой). Выпуск ПНГ в атмосферу приносит вред экологии ведь газ может легко загореться или даже взорваться [2].
В России, как в нефтедобывающей стране, проблема утилизации ПНГ имеет весьма выраженный экологический аспект. До 30% всех промышленных выбросов приходится на нефтегазовый сектор экономики.
К основным газам, которые обычно выбрасываются в атмосферу являются оксиды азота (NOX), монооксид углерода (CO), диоксид углерода (CO2), а если речь идет о высокосернистом газе - то и диоксид серы (SO2) [7].
Известно, что ПНГ обладает высокой теплотворной способностью, уровень которой находится в диапазоне 9-15 тысяч Ккал/м3. Таким образом, он может эффективно использоваться в энергетике, а большой процент тяжелых углеводородов делает газ ценным сырьем в химической промышленности.
В частности, из ПНГ можно изготавливать пластмассы, каучук, высокооктановые топливные присадки, ароматические углеводороды и так далее. Однако успешному использованию в экономике попутного нефтяного газа мешают два фактора.
Во-первых, это нестабильность его состава и наличие большого количества примесей, а во-вторых, необходимость существенных затрат на его «осушку».
В таблице 1, которая представлена ниже, описаны способы переработки попутного нефтяного газа.
Таблица 1
Способы переработки ПНГ
|
Способ переработки |
Описание |
|
Сжигание ПНГ |
Этот метод приводит не только к безвозвратной потере ценного углеводородного сырья и к растрачиванию впустую энергии горючих компонентов, но и к серьезным последствиям для окружающей среды. Это и тепловое загрязнение, и выброс огромного количества пыли и сажи, и заражение атмосферы токсичными веществами. |
|
Закачка ПНГ в пласт |
Поскольку попутный газ добывается в непосредственной близости от месторождения нефти, его можно использовать в качестве инструмента для повышения уровня отдачи пласта. Для этого осуществляется закачка ПНГ и различных рабочих жидкостей в пласт. По результатам практических измерений оказалось, что дополнительная добыча с каждого участка составляет 5-10 тысяч тонн в год. |
|
Фракционная переработка попутного нефтяного газа (ПНГ)
|
Внедрение данной технологии позволяет достигать повышения рентабельности и эффективности производства. Товарными продуктами, получаемыми в результате переработки углеводородного сырья, являются: газовый бензин, стабильный конденсат, пропан-бутановая фракция, ароматические углеводороды и многое другое. В целях оптимизации затрат перерабатывающие заводы в основном строятся на крупных газовых и нефтяных месторождениях, а на малых месторождениях благодаря достижениям научно-технического прогресса используется блочное компактное оборудование по переработке сырья. |
|
Технология «Gas-to-liquids» (химическая переработка ПНГ в топливо)
|
Во всем мире данная технология развивается стремительными темпами. К сожалению, ее внедрение в России существенно осложняется. Дело в том, что подобный метод рентабелен только в жарких либо умеренных широтах, а у нас добыча газа и нефти осуществляется в основном в северных регионах, в частности, в Якутии. |
|
Криогенная переработка ПНГ в сжиженный газ
|
Еще одна технология, использующая метод сжижения на базе замкнутого однопоточного холодильного цикла. Самые рентабельные из существующих на сегодня установок позволяют осуществлять переработку до 3 миллиардов м3 сырья в год. Наиболее эффективным применение подобных установок будет на распределительных станциях. При этом их производительность будет напрямую зависеть от диапазона перепада давлений на входе и выходе станции. |
Динамика выбросов от стационарных источников в 2010–2020 гг. выглядит следующим образом: выбросы твердых веществ уменьшились на 56,6%, оксида углерода – на 30,1%, выбросы диоксида серы уменьшились на 45,5%, выбросы оксидов азота увеличились на 0,5%, выбросы летучих органических соединений уменьшились на 45,4% (рисунок 1) [5].
Рисунок 1. Структура выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников, тыс.тонн
Согласно данным Росстата, в 2021 г. в Российской Федерации добыли 101 млрд куб. м попутного нефтяного газа и сожгли более 22 млрд куб. м, что сильно превышает норму, причем этот показатель существенно не меняется с 2013 г. и постоянно находится в диапазоне 20-23 млрд куб. м.
За 5 месяцев в России было сожжено 8,73 млрд куб. м газа, что на 23% превышает показатели за аналогичный период прошлого года [4].
Добыча нефти с учетом газового конденсата в августе 2022 года составила 45,0 млн т., увеличившись на 2,1% по сравнению с августом 2021 года. По сравнению с июлем 2022 года она снизилась на 1,1%. За восемь месяцев 2022 года ее добыто 354 млн т, что на 3,1% больше, чем за январь-август 2021 года.
Нефти без газового конденсата добыто 42,1 млн т, что больше показателей августа 2021 года на 0,7%, но меньше показателей июля 2022 года на 0,2%.
Горючего природного газа (газа естественного) добыто 38,5 млрд м³, что на 22,4% меньше, чем в августе 2021 года, но на 5,4% больше, чем июле 2022 года. За восемь месяцев 2022 года добыто 389 млрд м³ природного газа, что на 10,4% меньше, чем за январь-август 2021 года.
Сжиженного природного газа (СПГ) произведено 2,4 млн т, что больше, чем в августе 2021 года и в июле 2022 года, на 59,2% и на 2,9% соответственно. Производство СПГ за восемь месяцев 2022 года составило 21,6 млн т, что на 13,5% больше, чем за аналогичный период 2021 года [4].
По состоянию на 1 января 2021, добычу природного и попутного нефтяного газа на территории страны осуществляют 260 добывающих предприятия, в том числе:
- 76 входящих в состав вертикально-интегрированных нефтяных холдингов (ВИНК);
- 15 дочерних компаний в составе Газпром;
- 8 структурных подразделений НОВАТЭК;
- 158 независимых нефтегазодобывающих компаний;
- 3 предприятия, работающие на условиях соглашений о разделе продукции (операторы СРП).
В 2020 г. суммарная добыча газа (природного и попутного нефтяного) в Российской Федерации снизилась на 6,1% (-44,8 млрд куб. м к 2019 г.) до 692,9 млрд куб. м. [6].
Рисунок 2. Добыча газа в России в 2011-2020 гг., млрд куб. м
Для того что бы у газодобывающих и газоперерабатывающих компаний был стимул для полной, правильной переработки и утилизации ПНГ, можно применить некий способ поощрения, например, ввести налоговые льготы на небольшой промежуток времени.
Если быть точнее, то это будет относиться к таким предприятиям, которые переработали максимально большее количество ПНГ и на сжигание в атмосферу поступает до 1-2% газа. Можно проводить данную систему поощрения раз в год, в качестве «соревнования» между компаниями, которые занимают лидирующие позиции по газодобыче и переработке.
Актуальность проблемы данной статьи состоит в рациональном сжигании и правильной утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ) в соответствии с законодательством Российской Федерации. Так же в данной статье используются данные с официальных сайтов министерств РФ за такие года как: 2010-2020 гг., 2021 и 2022 гг.
Список литературы:
- Берлин, М. А., Горсченков, В. Г., Волков, Н. П., Переработка нефтяных и природных газов / М., 1981.- С. 2-4
- Клименко А.П., Сжиженные углеводородные газы, 3 изд., М., 1974
- Melvin A. Natural gas: Basic science and technology. Bristol and Philadelphia, Adam Hilger, 1988
- https://rosstat.gov.ru/. – Эл.ресурс, сайт Федеральной службы государственной статистики
- https://www.mnr.gov.ru/. – Эл.ресурс, сайт Министерства природных ресурсов и экологии РФ
- https://minenergo.gov.ru/. – Эл.ресурс, сайт Министерства энергетики РФ
- https://neftegaz.ru/. – Эл.ресурс, нефтегазовый журнал
- http://www.cleandex.ru/articles/2008/06/17/associated-gaz – Эл.ресурс, Что такое ПНГ? // Информационно - аналитическое агентство Cleandex
дипломов
Оставить комментарий