CC BY
42
Section 12. Technical sciences
Tairov Jafar Narimanovich, SOCAR oil and gas science research and project institute Republic of Azerbaijan, Baku, Leading researcher E-mail: [email protected]
Tairova Sevil Akif qizi, SOCAR oil and gas science research and project institute Republic of Azerbaijan, Baku, Leading researcher E-mail: [email protected]
To the question of atmosphere gas in the oilfields of the “Azneft” association
Abstract: Springs of air pollution were discovered on some SOCAR establishments. The extent of the emissions of harmful substances was assessed. In order to decrease these emissions were given some recommendations. Keywords: well, pressure gas, emissions, pollution of an atmosphere, gauging.
Таиров Джафар Нариманович, НИПИ нефтегаз Госнефтекомпания Аербайджанской Республики, Баку, ведущий научный сотрудник E-mail: [email protected]
Таирова Севиль Акиф кызы, НИПИ нефтегаз Госнефтекомпания Азербайджанской Республики, Баку, ведущий научный сотрудник E-mail: [email protected]
K оценке выбрасываемого в атмосферу затрубного газа по месторождениям объединения «Азнефть»
Аннотация: Выявлены источники загрязнения атмосферы на некоторых объектах Госнефтекомпании Азербайджанской Республики (SOCAR). Оценены объёмы выбросов вредных веществ. Даны рекомендации по их предотвращению.
Ключевые слова: выбросы, загрязнение атмосферы, скважина, затрубный газ, замер.
Резко возросшие за последние два десятилетия выбросы вредных газов в атмосферу серьезно угрожают глобальному экобалансу на земном шаре. В первую очередь это связано с выбросами метана и углекислого газа (СО2), содержащихся в дымовых газах тепловых электростанций, промышленных предприятий, автомобильных выхлопах, которые способствуют разрушению озонового слоя земли.
Органическое (ископаемое) топливо — уголь, нефть и газ к2030 году останутся основным источником энергии на земле [1]. Несмотря на стремительный рост возобновляемой энергетики ее удельная доля по прежнему будет мала. Об этом говорится в докладе «ВР E^rgj Outlook 2030 ». Уголь останется главным видом топлива в производстве электроэнергии. Вторым по значимости в этом секторе мировой экономики является
природный газ. Невысокая роль нефти в производстве электричества будет в этот период стремиться к нулю.
Транспорт по прежнему будет использовать горючее, переработанное из нефти — 87 % от общего объема потребления. На биотопливо придется 7 %, природный газ обеспечит 4 % потребностей транспорта. Доля транспортных единиц, оснащенных электродвигателями составит лишь 1 %.
Исходя из этих вызовов в 2005 г. основными странами мира был подписан Киотский протокол, ограничивающий выбросы вредных газов в атмосферу. По данным международной энергетической ассоциации (МЭА) основными странами загрязнителями являются США, Китай, Индия, Кувейт и т. д.
По классификации этой организации различают промышленные энергетические, домашние и
138
Секция 12. Технические науки
сельскохозяйственные выбросы. Лидером по всем трем позициям является Китай [2].
Так, промышленные предприятия Китая выбрасывают в атмосферу 1766 млн.т СО2 в год (рис. 1), США при этом только 33 млн. т. Наименьшее количество выбросов зафиксировано со стороны Новой Зеландии (5 млн. т. СО2 в год) и Чили (19 млн. т./год).
На рис. 2 видно сколько углекислого газа выбрасывается в атмосферу при сжигании органического топлива в домах людей. Страны замыкающие список (практически нулевое количество выбросов СО2 в кг. на душу населения) находятся в теплых климатических зонах. Исключение составляет Исландия, где для отопления используют геотермальную энергию подземных источников.
Азербайджан участвует в этом виде загрязнения с показателем 1500 кг. СО2 на душу населения в год.
Лидерами здесь, как ни парадоксально, являюся Кувейт, Бахрейн и ОАЭ.
Это видимо связано с большими затратами топлива, связанных с кондиционированием помещений и охлаждением воздуха.
Сельскохозяйственные выбросы (см. рис. 3), связаны в первую очередь с вырубкой лесов и животноводством. На этом графике левый вертикальный столбец означает площадь земель, занятых под сельское хозяйство в млн. га.
Как видно из графика на этом рисунке, здесь также «лидирует» Китай с годовым обьемом выбросов СО2 в атмосферу 116,6 млн.т США выбрасывает 52,3 млн. т./год, Россия — всего 14,3 млн. т./год.
Рис. 1. Промышленные выбросы парниковых газов [7]
139
Section 12. Technical sciences
таким развитым странам мира, как ФРГ, США, Япония и др.
В связи с этим была поставлена задача измерения объемов выбрасываемого в атмосферу затрубного газа низкого давления по скважинам отдельных месторождений ПО «Азнефть», а также подготовке рекомендаций по предотвращению неэффективного использования этих газов.
С учетом изложенного, в статье представлены результаты замеров объемов выбрасываемого затрубного газа. Этот газ содержит в себе в основном метан и незначительное количество углекислого газа (см. табл. 1 и 2).
Рис. 2. Домашние выбросы парниковых газов [7]
Необходимо заметить, что приведенные данные относятся к 2008 предкризисному году и могут быть приняты как максимальные за последние 5 лет.
Как видно из графиков на рис. 1, 2 и 3, Азербайджан участвует, да и то незначительно только в домашних выбросах (см. рис. 2), т. е. это те выбросы, которые связаны с отоплением, охлаждением домов другими бытовыми видами деятельности. Исходя из изложенного, можно сделатьвывод о возможности участия нашей республики в международной системе предоставления (продажи) неиспользованных квот на выбросы вредных веществ в атмосферу
140
Секция 12. Технические науки
При выборе скважин для проведения замеров дебитов затрубного газа руководствовались следующими подходами:
- относительно высокие газовые факторы;
- достаточные давления затрубного газа (> 0,1 МПа.);
- удовлетворительное состояния устьевого оборудования (возможность подключения к затрубному пространству, наличие запорной арматуры, рельеф местности и т. д.) [3].
Измерения производились устьевым переносным дебитомером УД-2 [4, 5]. Этот дебитомер позволяет измерять производительность отдельных скважин по нефти, воде и газу в индивидуальном режиме. В результате проведенных замеров были определены
объемы добываемого затрубного газа, его выбросов, места утечек, даны рекомендации по устранению выбросов газа в атмосферу.
Вместе с тем внимание промысловиков было обращено на некоторые особенности процесса подключения затрубных пространств скважин истощенных месторождений [6] к вакуумным линиям сбора и утилизации. С точки зрения состояния затрубного пространства глубиннонасосных скважин различают три режима их эксплуатации:
1. затрубное пространство полностью открыто (газ выпускается в атмосферу);
2. затрубное пространство подсоединено к вакуумной системе сбора и транспорта газа;
3. затрубное пространство полностью закрыто.
Рис. 3. Сельскохозяйственные выбросы парниковых газов [7]
141
Section 12. Technical sciences
Режим работы по п. 1 нерационален. Он приводит к бесконтрольному выделению газа из призабойной зоны пласта, что приводит к дополнительной дегазации нефти и ухудшению ее подвижности и в конечном итоге к падению и без того невысоких дебитов. Кроме того выброс затрубного газа в атмосферу экологически не оправдан.
Режим работы по п. 2 приводит к росту противодавления на забой скважин и соответственно к резкому уменьшению их производительности.
Работа скважины на режимах п. 3 при правильном подборе диаметра штуцеров является рациональной, как с позиции экономного использования пластовой энергии, так и с позиции экологичности.
Установление оптимального режима работы механизированной скважины производилось следующим образом. На выкидной линии затрубного пространства поочередно устанавливались штуцера различного диаметра. При каждом диаметре штуцера дебитомером УД-2 измерялись дебиты затрубного газа и определялись режимы, при котором дебиты нефти максимальны, а отборы затрубного газа оптимальны. Так, например, для скважины 3841 месторождения Бибиэйбат этот диаметр равняется 2 мм. При этом суточный дебит нефти составил 3,5 т. (максимум для этой скважины), а затрубного газа- 50 м У
Таким же образом, определены оптимальные диаметры штуцеров затрубного газа и по остальным скважинам. Такой режим работы отвечает, как требованиям экономичности (максимально возможные дебиты нефти), так и требованиям экологичности (полное отсутствие выбросов затрубного газа в атмосферу).
С целью уточнения вклада в экологическое загрязнение атмосферы каждого компонента хроматографическим методом были определены химические составы затрубных газов (см. табл. 1 и 2).
По результатам проведенных измерений общий годовой объем выбросов затрубного газа по трем НГДУ ( «Балаханынефть», «Бибиэйбатнефть» и им. А. Д. Амирова) составил 26,9 млн. м 3 Всего по месторождениям суши Азербайджана эта цифра оценивается приблизительно в 55 млн. м 3 С учетом выбросов затрубного газа морских месторождений эти объемы составляют 120-140 млн. м 3 в год. Выбросы попутного газа малого давления в атмосферу по объектам Госнефтекомпании в 2011 году уменьшены на 177 млн.м 3 и составляют 410 млн. м 3 Сюда включены и объемы факельного газа, сжигаемого на объектах нефтегазопереработки, подготовки и транспорта добываемого газа.
Таблица 1. - Компонентный состав затрубного газа по скважинам месторождения «Балаханы — Сабунчу — Раманы»
Компоненты Скважины
3979 3955 3967 3969 3986 3985
Состав компонентов, % об.
Метан 99,33 99,72 99,75 96,77 99,69 99,83
Этан 0, 06 0,03 0,1 0,04 0,01 0,02
Пропан 0,01 0,02 0,01 0,01 — 0,01
i-Бутан 0,01 0,005 0,01 0,01 — 0,01
n-Бутан 0,01 0,005 0,01 — — —
i-Пентан 0,05 0,08 0,04 0,06 0,01 0,01
n-Пентан 0,03 0,03 0,01 0,02 0,01 0,01
Углекислый газ 0,04 0,05 0,06 0,04 0,03 0,02
Азот 0,44 0,06 0,03 2,75 0,24 0,09
Кислород 0,02 — — — — —
I 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Плотность газа при 200 С, кг/м3 0,6733 0,6722 0,6712 0,6866 0,6703 0,6695
Относительная плотность газа 0,5589 0,5580 0,5572 0,5700 0,5565 0,5558
Уже в ходе проведения указанных работ соответствующие службы НГДУ оперативно устраняли выявленные утечки затрубного газа подключением к вакуумным системам сбора газа, герметизацией затрубных пространств скважин и наземных трубопроводов. Сравнение приведенных выше
цифр объема выбросов затрубного газа в 2010 году в ПО Азнефть (140 млн. м 3) и уменьшения объема выбросов газа низкого давления по Госнефтекомпании (170 млн. м 3) позволяет в целом сделать вывод о том, что выбросы затрубного газа в атмосферу сведены к минимуму.
142
Секция 12. Технические науки
Таблица 2. - Компонентный состав затрубных газов скважин НГДУ им. А. Амирова.
Компоненты Содержание, % об.
скв.275 Скв.1864 Скв.1868 Скв.1869 Скв.1494 Скв.52 Скв.1530
Метан 99,33 99,19 99,6 99,15 99,5 99,2 99,15
Этан 0,04 0,19 0,08 0,35 0,28 0,33 0,08
Пропан 0,02 0,05 0,02 0,04 0,03 0,07 0,03
i Бутан 0,03 0,07 0,03 0,05 0,02 0,08 0,04
пБутан 0,01 0,01 0,01 0,01 - 0,02 0,01
i Пентан 0,03 0,05 0,03 0,03 - 0,08 0,05
пПентан 0,05 0,06 0,04 0,06 - 0,1 0,08
Карбон 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,02
Оксиген
Азот 0,48 0,37 0,18 0,3 0,16 0,11 0,54
Z 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Плотность газа 200 С pq20, кг/м3 0,6736 0,6758 0,6722 0,6755 0,6713 0,6781 0,6756
Плотность воздуха 20°С р д 20, кг/м 3 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046
Относительная плотность газа 0,5592 0,561 0,558 0,5608 0,5573 0,5629 0,5609
Продолжение таблицы 2
Компоненты Содержание, % об.
скв.1532 скв.1531 скв.272 скв.1853 скв.1894 скв.1855 скв.1859
Метан 99,78 99,4 99,67 98,33 99,34 99,32 99,5
Этан 0,02 0,18 0,05 0,33 0,31 0,04 0,19
Пропан 0,01 0,04 0,01 0,07 0,08 0,01 0,08
i Бутан 0,01 0,06 0,02 0,06 0,05 0,01 0,02
пБутан 0,01 0,01 0,01 0,06 0,08 0,01 0,01
i Рентан 0,01 0,06 0,03 - - 0,02 0,1
пРентан 0,02 0,08 0,03 - - 0,02 0,04
Карбон - 0,01 0,01 0,04 0,03 0,01 0,01
Оксиген - - - 0,06 - 0,03 0,01
Азот 0,14 0,16 0,17 1,05 0,11 0,53 0,04
Z 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0
Плотность газа 200 С ра20, кг/м3 0,6697 0,6753 0,6716 0,6786 0,674 0,6724 0,6746
Плотность воздуха 200 С р 20, кг/м 3 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046 1,2046
Относительная плотность газа 0,556 0,5606 0,5575 0,5633 0,5595 0,5582 0,56
Выводы
Дан краткий обзор состояния загрязнения атмосферы парниковыми газами. Выявлены места и причины утечек затрубного газа в окружающую среду. Проведены замеры объемов добываемого по объектам объединения «Азнефть» затрубного газа и определены их компонентные составы.
Даны рекомендации по улучшению системы сбора и оптимизации транспорта добываемого
затрубного газа и исключению выбросов этого газа в атмосферу.
С целью предотвращения дополнительной дегазации пластовой нефти в призабойной зоне скважины, рационального использования энергии растворенного газа и недопущения утечек газа в атмосферу, предложены режимы эксплуатации глубинно-насосных скважин с установлением штуцеров определенного диаметра на выкидных линиях затрубного газа.
143
Section 12. Technical sciences
Список литературы:
1. Электронный ресурс: www.qazeta.ru/realty - 02.06.2012 г.
2. Журнал «National geographic» Новая энергия для планеты. Май, - 2009. - с. 37-48.
3. Бузинов С.Н., Умрихин И.Д. Гидродинамические методы исследования скважин и пластов - М. «Недра», -1973. - 245 с.
4. Таиров Дж. Н. Переносной устьевой дебитомер (УД) и итоги его внедрения//Сб. научных трудов АзНИ-ПИнефтегаз, - 1999, - с. 220-224.
5. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров - М. «Мир», - 1989. - 335 с.
6. Усенко В. Ф. Исследования нефтяных месторождений при давлениях ниже давления насыщения - М. «Недра», - 1967. - 215 с.
7. Журнал «National geographic» Новая энергия для планеты Россия, - 2009.
Tokarev Michael Valentinovich, PhD, Corporation AXIS Ltd, St.Petersburg, Russia Email: [email protected]
On the definition of General Systems Theory
Abstract: Definition, classification of systems and system paradoxes. How we can solve systemic paradoxes. Keywords: Systems, System Engineering, General System Theory, System Paradoxes.
Introduction
Known classic of General Systems Theory V. N. Sa-dowski [3, 51-56] analyzes dozens of existing Systems’ definitions. Other authors add new definitions, but a single, universally accepted Systems definition still does not exist. Why this happens, what matters in definitions do not have the answers yet, how “General Systems Theory” metascience and particularistic science relate, the paradoxes of general systems theory will be discussed in this article. These issues arise of the analysis of existing definitions and their research by V. N. Sadowski in the book “Foundations of General Systems Theory” [3]. From our point of view as long as it is the best and most comprehensive study to date of the existing state of things in terms of the General System Theory (GST). The purpose of this paper is to formulate the most pressing issues in the context of system definitions and offer their solutions.
Existing definitions and issues arising from them. Entropy
The most common definition of systems is formulated as “a combination of elements,” or even as “any object is a system.” Many authors have presented the formal definitions of an aggregation of two multitudes: elements and relationships [1; 10-21; 4, 45-52].
Our task is not to refute or criticize existing definitions. We’re just going to try to formulate questions to the definitions and try to find answers to those for which it is possible within this article.
In the analysis of any definition there is the first important question, the answer to which is connected to all systems definitions and classifications. This question will be worded as follows: “Does a system really exist?” Not many researchers ask this question, but those who are wondering, as a rule, respond to it positively. It seems to us that the question can’t be answered at all. Why? Let’s think constructively.
Were there Systems before the mankind? If we answer in the affirmative (systems have always existed), what is the point in trying to determine them? They already exist, someone created them, and therefore defined? Somewhere we can find a description of these systems, because the system does not exist without its description.
With artificial systems everything is clear in such context. At their creation of people creates also their description. And what about those systems, which include both elements: those existed prior humans and artificial elements? Obviously, prior to mankind, to be exact, even to the end of XIX century, no one knew what the system in the modern sense were, did not describe them. So, we can only speak of the obj ects or entities existence, but not the system.
It seems to us that the answer to this fundamental question must be sought in the following. A man created the concept of a system. He “adjusts” the existing reality to his concept. In fact we find the objects, try to assign them the system properties (which we have invented ourselves) and state that systems exist. It’s fine if scientists
144
