CC BY
399
УДК 552.578.2
С. Р. Курбанкулов, Р. З. Фахрутдинов, Р. К. Ибрагимов, О. В. Зиннурова, Д. А. Ибрагимова
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА
НА НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛАХ
Ключевые слова: попутный нефтяной газ, нерациональное использование, парниковый эффект, экономическая эффективность.
В статье раскрыта актуальность проблемы утилизации попутного нефтяного (ПНГ) газа на факельных промыслах, представлена статистика сжигания ПНГ на факельных установках в России и зарубежных странах. Показано динамика объемов сжигания ПНГ и возможные последствия, влияющие на экологию. Приведены методы утилизации ПНГ зарубежных странах и в России. Оглашены условия нерационального использования попутного газа, а также представлены экономические показатели ПНГ. Проанализированы направления и предложены планы правительства и компаний по повышению уровня утилизации.
Keywords: associated petroleum gas, irrational use, greenhouse effect, economic efficiency.
The article deals with the relevance of the problem of utilization of associated petroleum (APG) flaring gas on fisheries statistics presented APG flaring in Russia and foreign countries. Displaying dynamics of volumes of associated gas flaring and the possible consequences of influence on the environment. Methods of APG utilization offoreign countries and in Russia. Announced subject to irrational use of associated gas, as well as economic indicators are presented APG. It analyzes the direction and proposed plans of the government and companies to increase the level of recycling
В настоящее время решение вопросов энергетики стало наиболее актуальной проблемой для человечества.
Наиболееважна эффективность используемых ресурсов для нынешнего и будущего поколения и эффективное использование природных ресурсов сейчас и в будущем. В обеспечении надежного развития общества энергетика заслуженно занимает ключевое место. Нефть и газ во все времена были базой энергетической сохранности [1-2].
На сегодняшний день в нефтехимической промышленности особое внимание необходимо уделять вопросу сжигания ПНГ, который требует постоянного контроля на фоне мирового снижения запасов нефти, повлекшее за собой ее удорожание.Больше всего ПНГ на факел отправляется в 20 станах, фаворитами в этом являются - Российская Федерация и Нигерия.
По данным космических исследований сжигание попутного нефтяного газа в мире достигло 140 млрд. м3 и это только за 2011 год [3].
На рис. 1 изображен объем сжигания на факельных установках попутного нефтяного газа в разных странах в 2013-2015 гг.
Рис. 1 - Факельное сжигание попутного нефтяного газа в разных странах в 2013-2015 гг.
Попутные нефтяные газы являются дорогим по цене ресурсом и занимают немаловажное место в экономике и социальных вопросах нефтедобычи страны.
По результатам отслеживаний, скорость добычи нефти в странах различна, она на шаг впереди развития инфраструктуры, которая связана с использованием попутных нефтяных газов [4]. В большей степени это относится к странам, находящимся далеко от мест нефтепереработки и к предприятиям, не сильно развитым.
Попутные нефтяные газы являются ценным ресурсом, занимающим одно из первых мест в экономике и социальной отрасли нефтеперерабатывающего государства [5-6].
Вследствие экономической неэффективности переработки ПНГ, большая часть предприятий просто отправляют его на факел в крупных объемах, несмотря на то, что они имеют обязательства их перерабатывать [7].
Из-за сжигания ПНГ в атмосферу попадает свыше 500 тыс.тонн вредных выбросов [8].
За 2015 год объемы сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках составили более 60 млрд. м3 в год, это соответствует выбросу 120 млн. т углекислого газа. Из-за сжигания ПНГ, финансовые потери в Российской Федерации составляют более 5 млрд. долларов в год [9].
Количество ПНГ, добываемого в Российской Федерации, равно примерно 50-70 млрд. м3 [10].
На рис. 2 представлен объем добычи и сжигания попутного нефтяного газа в Российской Федерации в 2013-2015 гг.
Развитие объемов сжигания ПНГ взаимосвязано с возрастанием объемов добычи нефти. В России в период 2013-2015 гг. количество сжигаемого ПНГ в пересчете на одну тонну сырья увеличился в 1,42раза, и составил в 2013 г. 27,9 м3/т. Объемы сжигания попутного газа по главным странам, про-
изводящим нефть, равны: в Катаре 94 м3/т, Ираке — 86 м3/т, Венесуэле — 37 м3/т, Индонезии — 70,7 м3/т, Иране — 66,5 м3 /т, Казахстане — 38 м3 /т, США — 6,7 мз/т [11].
Рис. 2 - Объем добычи и сжигания попутного нефтяного газа в России в 2013-2015 гг.
Относительно стран ОПЭК, дела с утилизацией ПНГ в России получше, но значительно сдают позиции государствам с развитой экономикой. По мнению ученых, если не сжигать ПНГ на месторождениях нефти, возможно получение дополнительного природного газа в количестве 20-23 млрд. мз [12].
Появилась необходимость серьезного отслеживания процесса сжигания ПНГ, вследствие чего был установлен спутниковый контроль за сжиганием ПНГ [13].
В России насчитывается около 2020 факельных установок, но 48% из них пока нет замерных установок [14].
Исходя из данных Института мировой экономики при годовом сжигании на факеле ПНГ в атмосфере происходит образование двуокиси углерода (С02) с концентрацией от 0,03 % до 0,041 %. В городском воздухе, а именно, над промышленными территориями доля СО2 может составлять 0,1 %, что может вызвать парниковый эффект и сопутствует глобальному изменению климата [15].На рис. 3 представлено соотношение антропогенных газов в атмосфере при парниковом эффекте.
Рис. 3 - Соотношение антропогенных газов в атмосфере при парниковом эффекте
В основном, добывающие компании используют ПНГ для своих технологических потребностей, также для заполнения пласта и в народном хозяйстве как нефтехимическое сырье и источник энергии[16].
Не малый вклад в добычу ПНГ вносят компании «РуссНефть», «Славнефть», «Башнефть», «Татнефть». На начало 2016 года результативной ПНГ (95%) в России достигли 2 компании- «Сургутнефтегаз» и «Татнефть». Вполне высокие показатели имеют операторы СРП, «ТНК-ВР» и «Башнефть». Такие компании, как «Роснефть» и «Газпром нефть» отстают в области результативного использованию ПНГ [17].
ПНГ - это смесь газообразных и парообразных углеводородных и не углеводородных компонентов, которые выделяются при разгазировании из пластовой нефти и из нефтяных скважин. Кроме того, ПНГ применяется для образования собственной электрической энергии, выработки тепловой энергии, получения метилового спирта, переработки в жидкие углеводороды; переработки на газоперерабатывающих заводах или на мини ГПЗ для изготовления продукции с большой добавленной стоимостью [18]. ПНГ состоит из таких важнейших компонентов , начиная от от метана до гексана, также изомеров С4-С6. Компоненты ПНГ, которые являются не углеводородными, представлены азотом, углекислым газом, гелием, аргоном, а также сероводородом, иногда встречается водород [29] .Нужно также принять во внимание изменения термина «попутный нефтяной газ». Исходя из отношения к ПНГ, как к главному виду полезного ископаемого, возможно введениетермина «нефтяной газ»[20].
Применение новых разработок в нефтепереработке позволит увеличить выход светлых нефтепродуктов в России, США и в Западной Европе почти в 2 раза. Например, при внедрении технологии БИМТ (бинарное моторное топливо) появится возможность производства высокочистого моторного топлива, которое удовлетворяет даже строгим европейским стандартам, а для получения сжиженных углеводородов, которые можно использовать в двигателях внутреннего сгорания - использование технологии вТЬ ^аБЧо-^шА На сегодняшний день целесообразное использование ПНГ довольно различно [21-22].
Имеются следующие методы утилизации ПНГ, каждый из которых имеет свою действенную область применения, выбор которого в основном зависит от конкретных условий нефтяного месторождения [23].
1. Переработка на газоперерабатывающих заводах, чтобы производить продукцию, имеющую высокую добавленную стоимость (экономически целесообразно строить минигазоперерабатывающий завод (ГПЗ) при объемах переработки газа более 50 млн м3 /ч). Был произведен анализ, который позволил найти главные преимущества и недостатки методов утилизации попутного нефтяного газа, также для определения наиболее достойного способа его утилизации, зависящего от разнообразных характеристик, конкретных условий нефтяных месторождений, уровня инфраструктуры, и от того, насколько глубоко залегают пласты и т.п. Данный метод способствует более быстро наращивать объемы добычи нефти, позволяет решить актуальную в современных условиях проблему эффективного использования СО2 на месторождениях.
2. Использование ПНГ в местах выработки тепло- и электроэнергии, которая идет на нужды нефтепромыслов (ведутся разработки в области строительства установок, способных работать на ПНГ -ГПЭС (газопоршневая электростанция) и ГТЭС (газотурбинная электростанция).
3. Производство жидких продуктов при помощи химической переработки.
4. Подготовить и привести в реализацию товарный газ потребителям.
5.Получение ареновых углеводородов (по технологии Сус1аг/Аркон).
6. Получение весомых, легко мобилизирующих-ся в денежные средства продуктов, бензиновые, дизельные фракции.
7. Употребление для своих технологических потребностей: для повышения нефтеотдачи закачивают попутный нефтяной газ в пласт- перерабатывают газ в синтетическое топливо (технология СЖТ/вТЬ).
Из существующих методов утилизации ПНГ, не все действенны и подходят для месторождений с различными показателями и условиями добы-чи,исходя из этого нужно брать во внимание их особенность и эффективность, достоинства и недостатки. (табл. 1).
Таблица 1 - Преимущества и недостатки используемых методов утилизации ПНГ_
Метод утилизации Преимущество Недостаток
Закачка в пласт Возможность утилизации в полном объеме Увеличение объема ПНГ при дальнейшей
Переработка на ГПЗ Простота воплощения Капитальные вложения большие из-за необходимости подключения к газопроводу для сбыта и транспор-ти-ровки основного получаемого продукта
Сжижение на месторождении Получение перспективного топлива -сжиженный природный газ Стоимость реализации проекта высока
Получение ароматических углеводородов Получение ценных и высоколиквидных продуктов Переработка только части ПНГ
Процесс ПНГ в БТК Получение ценных высоколиквидных продуктов Высокая стоимость реализации проекта
Производство метанола. Синтез Фише-ра-Тропша Получение собственного метанола Отсутствие рынка сбыта полученного продукта
Выработка электроэнергии на ГПЭС и ГТЭС Возможность утилизации ПНГ в полном объеме. Небольшие финансовые затраты Затраты на предварительную подготовку газа. Отсутствие рынка сбыта электроэнергии
Проводя анализ методов, нужно подчеркнуть, что главным методом утилизации ПНГ является его переработка, после которого получается сухой от-бензиненный газ, широкая фракция легких углеводородов, сжиженные газы и стабильный газовый бензин [24]. Из извлекаемых из сырого ПНГ газового бензина, отбензиненного газа и технически чистых углеводородов возможно получить дополнительное сырье для нефтехимии. Газовый бензин используют в качестве компонента автомобильных бензинов. Сжиженные газы (пропан-бутановая фракция) хорошо используются в качестве моторного топлива для автомобильного транспорта или как топливо для коммунальных и бытовых нужд. Этановая фракция и смесь углеводородных фракций являются значимым сырьем для химической и нефтехимической промышленности. Изъятие этих компонентов из общего газового потока повышает ценность газового бизнеса, так как на мировом они ценятся дороже, чем газ [25].
В основном по России объем ПНГ в период с 2001по 2013 г. на 1 т нефти увеличился со 102 м3/т до 137 м3, что составляет 28% (табл. 2). Это объясняется увеличением объема добычи нефти из нефтегазовых и нефтегазоконденсатных месторождений. По итогам 2013 г. в целом по России выросли объемы факельного сжигания газа (на 4%, или на 738 млн м3). В 2012 году ХМАО уступила Восточной Сибири по сжиганию ПНГ на факельных установках, после чего Восточня Сибирь вышла в лидеры. Во многом это связано с ростом нефтедобычи на Ванкорском месторождении, введенное в эксплуатацию недавно. В сумме в этих двух регионах сжигается 69% общего объема сжигания ПНГ в стране. На 2013 годпять компаний обладают наибольшим объемом добычи ПНГ — 48,6 млрд м3 (72%) :ОАО «Сургутнефтегаз» — 12 млрд м3 (17,8%), ОАО «НК «Роснефть» — 21,6 млрд м3 (32%), ОАО «ЛУКОЙЛ» — 9,2 млрд м3(13,6%), ОАО «Газпром» — 5 млрд м3 (7,4%) [27-28].
Таблица 2 - Добыча ПНГ в Росии в 2012-2015 гг.
млн м3
Компании (ОАО) 2012 2013 2014 2015
«Роснефть» 3377 10631 13800 21597
«Лукойл» 4786 5585 8600 9177
«Сургутнефтегаз» 11627 14993 13930 12000
«ТНК-ВР» 5070 12412 13100 -
«Татнефть» 784 777 770 871,4
«НК «Русс- - 1525 1561 712,2
Нефть»
«Газпром» - 1698 - 5019
«Газпром нефть» ОАО «Сибур-нефть» до 01.07.2007. 2140 4877 4378
ВСЕГО ПО 35913 61200 65300 67503
РОССИИ
В отдаленных и небольших месторождениях, где утилизация газа за счет подачи в магистральный газопровод требует больших денежных затрат, имеется следующий вариант использования ПНГ. В доходные пласты была закачена смешивающаяся дву-
окись углерода, это сопутствовало увеличению объемов добываемой нефти и решению проблемы действенного применения двуокиси на месторождениях. После внедрения этого метода вырос объем добычи нефти [26].
Относительно каждого месторождения нужно использовать системный подход: технико-технологические решения необходимо формировать для конкретного объекта и учитывать обустроенность, географическое расположение, системы трубопроводов, дороги, физико-химические парамет-рыпродукции скважин, компонентный составнефти и попутного газа, давление, температуру и другие параметры. Для небольших месторождений одним из наиболее подходящих вариантов является: вырабатывать электрическую энергию в небольших количествах для своих промышленных потребностей. Для средних месторождений более целесообразным с экономической стороны вариантом утилизации попутного нефтяного газа является извлечение сжиженного нефтяного газа и его продажа, также, продажа нефтехимической продукции и сухого газа. Для больших месторождений одним из выгодных вариантов считается генерировать электрическую энергию, чтобы продавать оптом в энергетическую систему.
Можно заключить, что приемлемый вариант использования ПНГ зависит от размера месторождения [27].
Государство занимает немаловажное место в решении данного вопроса. Оно должно установить серьезное контролирование имеющихся процессов, где имеется ПНГ: добыча, сжигание,
утилизация. Данный ход развития говорит о том,что компаниями возможно разумное использование попутного нефтяного газа, чтобы снизить антропогенное воздействие топливно-энергетического комплекса на окружающую средуи чтобы наша страна перестала входить в число лидирующих стран по сжиганию ПНГ на факельных установках [28].
Сейчас в Российской Федерации мощности переработки ПНГ находятся в дефиците. Загрузка многих работающих в стране газоперерабатывающих заводов составляют 100%, однако они перерабатывают не более 30% добываемого нефтяного газа. Исходя из этого, нужно разработать систему мер, которые будут содействоватьстроительству новых крупных ГПЗ или же на
созданиепромысловыхкомплексов.
Будет целесообразным предусмотрение возможности оказания нужной поддержки в создании ГПЗ и соответствующей инфраструктуры с помощью использования средств российских суверенных фондов и в рамках реализации отдельных федеральных и региональных целевых программ развития страны.
Литература
1.Рогова О. Л. Финансовые горизонты нефтегазодобытчиков // ЭКО. - 1998. - №2. - с. 21-24.
2. Зайкин Ю. А., Зайкина Р. П, Надиров Н. А. // Нефть России, 1997. №5 - 6. - с.72 - 73.
3. Кутепова Е. Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в России / Е. Кутепова, А. книжников, К. Кочи // Ежегодный обзор. Вып. 3. - Всемирный фонд дикой природы (WWF) - М., 2012. - 35 с.
4. Темишев О.М, Фахрутдинов Р.З. Проблемы производства и газоснабжения в Республике Казахстан // Вестник Казанского технологического университета. -2013. -Т16, №22. - С83-85.
5. Коржубаев А.Г. Пути попутного газа // Нефть России. -2006. - № 2. - С. 33-38.
6. Зайкин Ю. А., Зайкина Р. П, Надиров Н. А. // Нефть России, 1997. №5 - 6. - с.72 - 73.
7. Иванова И. Ю., Тугузова Т. Ф., Попов С. П., Петров Н. А. // Малая энергетика Севера: Проблемы и пути развития. Новосибирск: Наука, 2002.- 188 с.
8. Булаев С.А. Сжигание попутных нефтяных газов. Анализ прошлых лет и государственное регулирование // Вестник Казанского технологического университета. -2013. -Т16, №1.-С202-205.
9. Книжников А. Ю., Пусенкова Н. Н. Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в России // Рабочие материалы ежегодного обзора проблемы в рамках проекта ИМЭМО РАН и WWF России «Экология и Энергетика. Международный контекст». 2015. Вып. 1.
10. Счетная палата не смогла посчитать ущерб от сжигания попутного газа. URL: http://lenta.ru/news/2014/02/09/gasloss/
11. Статистика газового комплекса // Министерство энергетики Российской Федерации. Электронный ресурс. URL: http://minenergo.gov.ru/activity/gas/ (Дата обращения 23.03.2015 г.)
12. World Energy Outlook 2015.— IEA, 2015. URL: http://www.worldenergyoutlook.org/ (датаобращения: 10.10.2015).
13.Соловьянов А.А. Стратегия Использования попутного нефтяного газа в Российской Федерации. М.: «Редакция газеты «Кворум», 2008.
14.Кутепоа Е., Книжников А., Кочи К. Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в России: ежегодный обзор. Вып.4. М.: WWF России, КПМГ,35 с, 2015.
15. Игитханян И. А., Боярко Г. Ю. Утилизация попутного нефтяного газа на месторождениях Томской области // Вестн. Томскогогос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2015. Вып. 12. С. 19-22.
16. Кирюшин П.А. Попутный нефтяной газ в России «Сжигать нельзя, перерабатывать!» / П.А. Кирюшин, К.В. Книжников, К.В. Кочи, Т.А. Пуза- нова, С.А. Уваров // Аналитический доклад об экономических и эколо-гиче- ских издержках сжигания попутного нефтяного газа в России. Всемирный фонд дикой природы (WWF). - М., 2015. - 88 с.
17. П.М. Левшин, И. А. Мерициди, К.Х. Шотиди, П.Р.Халиков. Технико-экономические и экологические аспекты утилизации попутного нефтяного газа (программный комплекс). Территория нефтегаз, № 8, (2015). 2222
18. Журнал «Интерэкспогео-Сибирь» Издательство: «Сибирский государственный университет геосистем и технологий (Новосибирск). Т.3, 2014, С. 59-63.
19. Журнал «Экспозиция нефть газ». Издательство: ООО «Экспозиция Нефть газ» (Набережные Челны) ISSN: 2076-6785. № 1(26), 2015. С. 8-10.
20. Коржубаев А.Г. Газ вне доступа: Перспективы использования попутного газа захватывающи. Однако нефтяные компании по-прежнему предпочитают его сжигать // Эксперт- Сибирь. - 2014. - № 32. - С. 18-20, 22.
21. Понкратов В. В. Совершенствование системы налогообложения добычи нефти и газа с учетом углеводород-
ного потенциала рос-сийской экономики // Налоги и финансовое право. 2015. № 7. С. 223-229.
22. Богак Т. В., Игитханян И. А. Возможность перехода НГК РФ на новые экологические стандарты моторного топлива // Вестн. Томскогогос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2013. Вып. 12. С. 95-98.
23. Классификация запасов и прогнозных ресурсов нефти и горючих газов // Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации. Электронный ресурс. URL: http://www.mnr.gov.ru/ (Дата обращения 21.03.2015 г.).
24. Что такое попутный нефтяной газ. URL: http://www.gazprominfo.ru/articles/associated-gas/
25. Богак Т. В. Применение инновационных технологий при разработке нефтегазовых месторождений // Вестн. Томскогогос. пед. ун-та (Tomsk State Pedagogical University Bulletin). 2014. Вып. 9. С. 11-13.
26. Нефтяники гасят факела. Нефтяные ведмости. №2. 14.02.2015.
27. Данные Ц ДУ ТЭК по добычи нефтяного газа в России. URL: http://www.cdu.ru/upload/iblock/91b/16.pdf (дата обращения:10.10.2015).
28. Производство и переработка попутного нефтяного газа в России в 2015 году / Аналитический отчет отраслевого информационно-аналитического центра RUPEC. URL: http://www.rupec.ru/analytics/27860/ (дата
обращения: 10.10.2015).
29. Энергетическая стратегия России на период до 2020г. URL: [www.prime-tass.ru/news/show].
29. Коржубаев А.Г. Проблемы и перспективы эффективного использования попутного нефтяного газа в России / А.Г. Коржубаев, Д.А. Ламерт, Л.В.Эдер // Бурение и нефть. - 2014. - № 04.
© С. Р. Курбанкулов - магистр каф. химических технологий переработки нефти и газа КНИТУ, sench06@mail.ru, Р. З. Фах-рутдинов - канд. хим. наук, проф. той же кафедры, frz07@mail.ru, Р. К. Ибрагимов - магистрант 1-го года обучения, группы 415-М41 той же кафедры, r.ibraximow@yandex.ru, О. В. Зиннурова - канд. техн. наук, доцент той же кафедры, zinnurovaov@mail.ru; Д. А. Ибрагимова - канд. хим. наук, доцент той же кафедры, khalidina@mail.ru.
© S. R. Kurbankulov - Mphil student of Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, sench06@mail.ru; R. Z. Fakhrutdinov - associate professor, PhD in Petroleum Chemistry, Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, frz07@mail.ru; R. K. Ibragimov - Mphil student of 1-t year, group №415-М41 Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, r.ibraximow@yandex.ru, O. V. Zinnurova - associate professor, PhD in Petroleum Chemistry, Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, zinnurovaov@mail.ru, D. A. Ibragimova - associate professor, PhD in Petroleum Chemistry, Department of Chemical Technology of petroleum and gas processing, KNRTU, khalidina@mail.ru.
