CC BY
21ПОПУТНЫЙ ГАЗ
О.В. Шершнев, руководитель отдела реализации проектов, ООО «ЭНЕРГАЗ»
ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ МОЖЕТ РАБОТАТЬ ЭФФЕКТИВНО
Применение газодожимных компрессорных станций «ЭНЕРГАЗ-Enerproject» для рационального использования ПНГ
Мировая практика и российский опыт подтверждают: задача рационального применения ПНГ многогранна и потому интересна специалистам, важна для государства, бизнеса и общества. Чтобы полнее представить попутный нефтяной газ как природное явление, приведем некоторые определения и авторитетные суждения.
Попутный нефтяной газ - смесь углеводородов, получаемых при добыче и сепарации нефти. Это побочный продукт нефтедобычи. Состоит из метана, этана, пропана, изобутана, бутана. Включает также другие примеси различного состава и фазового состояния. Существует несколько альтернатив сжиганию попутного газа. Среди них выделяется поставка ПНГ на химические и газоперерабатывающие производства, что требует создания инфраструктуры подготовки и транспортировки. Все шире распространяется использование ПНГ в качестве топлива при производстве электрической энергии (ГТЭС, ГПЭС)непосредственно в районах нефтедобычи. Электроэнергия, получаемая на основе попутного газа, позволяет значительно повысить обеспеченность этих регионов собственными мощностями и сократить энергопоставки из единой энергетической системы страны. Устойчивый рост тарифов на электроэнергию делает такое использование ПНГ перспективным и экономически выгодным.
И все же нефтяной газ - это полезное ископаемое, попутная добыча и использование которого доставляют немало головной боли, пока будет достигнут приемлемый экономический и экологический эффект. Тем ценнее результат.
ВЫБОР РЕШЕНИЯ
Еще несколько лет назад утверждения экспертов изобиловали удручающими цифрами. Сжигание попутного газа на факелах нефтепромыслов вело к колоссальным потерям ценного химического
сырья. Сотни миллиардов рублей ежегодно «улетали в трубу». Экологические потери от сжигания ПНГ измерялись не только финансовыми убытками, но и политическими, социальными, нравственными потерями - падением международного престижа России, деградацией здоровья сограждан, уничтожением родной природы.
Поворотным моментом в отношении к проблеме утилизации ПНГ со стороны государства и нефтегазового сообщества стало известное Постановление Правительства РФ от 8 января 2009 года №7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках». Этим документом, в частности, установлен контрольный показатель сжигания газа в размере 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, «Сургутнефтегаз» и «Татнефть» устойчиво выполняют норматив (95%) по обязательной утилизации и рациональному использованию ПНГ. На этот показатель вышла и компания «ЛУКОЙЛ».
Показательно, что «Сургутнефтегаз» за счет попутного газа вырабатывает местными ГТЭС и ГПЭС 35% необходимой электроэнергии. Ежесуточно для
собственной генерации (установленная мощность 631,5 МВт) здесь используют около 4 млн кубометров ПНГ. В 2012 г. «Сургутнефтегаз» планирует покрывать половину своих энергетических потребностей на основе попутного газа. Сегодня ученые и законодатели заняты совершенствованием экономических основ добычи и переработки попутного газа, разработкой новых мер по стимулированию этой отрасли. Законопроект «Об использовании попутного нефтяного газа и о внесении изменений в отдельные законодательные акты», инициированный Российским газовым обществом и Комитетом Государственной думы РФ по энергетике, прошел экспертизу в Правительстве РФ и после доработки вносится на рассмотрение Государственной думы.
Минэнерго России констатирует: в 2011 г. добыто 66 млрд кубометров ПНГ, из них 16 млрд сгорело на факелах. Уровень использования попутного газа в целом составил уже 75,7%. То есть практикам есть где приложить свои усилия. Однако предстоит еще раз убедиться в точности выбора путей полезного применения ПНГ. В итоге экономического анализа специалисты предлагают пять вариантов:
• генерирование электроэнергии для нефтепромыслов;
• генерирование электроэнергии для поставки на региональный рынок;
• использование ПНГ для производства сжиженного нефтяного газа (СНГ), нефтехимической продукции и сухого газа;
68 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
\\ № 6 \\ июнь \ 2012
Таблица 1. Дожимные кУ ENERPROJECT для газовых турбин гТЭС
Месторождение, где расположена гТЭС Тип ДкУ кол-во
Конитлорское EGS-S-250/1100 ША 3
Западно-Камынское EGS-S-250/1100 ША 3
Мурьяунское EGS-S-250/1100 ША 3
Юкъявинское EGS-S-250/1100 ША 3
Северо-Лабатьюганское (ГТЭС-24) EGS-S-250/1100 ША 3
Тромъеганское EGS-S-150/400 ША 3
Южно-Хыльчуюское EGS-S-380/1600 ША 4
Западно-Чигоринское EGS-S-150/400 ША 3
Верхне-Надымское EGS-S-250/1000 ША 3
Талаканское EGS-S-250/1200 ША 6
Рогожниковское (ГТЭС №1) EGS-S-250/1200 ША 3
Тевлинско-Русскинское EGS-S-400/1750WA 3
Рогожниковское (дизель-привод на ГТЭС №1) EGS-S-180/800 А^ 1
Верх-Тарское EGS-S-65/250 ША 1
Рогожниковское (ГТЭС №2) EGS-S-250/1000 А 3
Ватьёганское EGS-S-400/1750WA 4
Северо-Лабатьюганское (ГТЭС-36) EGS-S-400/1500WA 6
Игольско-Таловое EGS-S-250/850 ША 2
Гежское EGSI-S-140/300 ША 1
Фото 1. ДкС ангарного типа обеспечивает топливом гТЭС-12 игольско-Талового месторождения
• применение попутного газа при производстве дизельного топлива или метанола (технология «газ в жидкость»);
• обратная закачка газа в пласт для повышения нефтеотдачи.
Полноценное решение этих задач достигается с учетом ряда особенностей:
1. Попутный газ получают путем сепарирования от нефти в многоступенчатых сепараторах. Давление на ступенях сепарации значительно отличается и может составлять 16-30 бар на первой ступени и до 0,5-1,5 бар на последней ступени. Давление и температура получаемого продукта определяется технологией сепарирования смеси вода-нефть-газ, поступающей из скважины.
2. Специфической особенностью является, как правило, незначительный объем получаемого попутного газа. Содержание углеводородов С3+ может изменяться в диапазоне от 100 до 600 г/м3. При этом состав и количество ПНГ не постоянная величина - возможны как периодические (сезонные), так и разовые колебания (нормальное 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 5 бар. Поэтому такой газ до недавнего времени попросту сжигался на факелах.
Перечисленные особенности обусловили возрастание значения подготовки попутного газа (очистки, осушки, ком-примирования) при наиболее распространенных способах его использования на месторождениях:
• транспортировке по газопроводам для последующей переработки;
• применении в качестве топлива для выработки электроэнергии.
Именно на этих направлениях заметный опыт накоплен российской компанией «ЭНЕРГАЗ», входящей в швейцарскую промышленную группу ENERPROJ ЕСТ.
технологии и проекты
Специалисты отмечают следующие преимущества подготовки ПНГ на базе дожимных компрессорных установок (ДКУ) Епегрпо'ес^
• опыт работы с тяжелыми нефтяными газами плотностью до 3,0 кг/м3;
• возможность длительной эксплуатации при подаче агрессивного газа с высоким содержанием сероводорода ^);
• способность надежной работы ДКУ при крайне низких входных давлениях;
• возможность регулирования производительности в диапазоне от 0 до 100%;
• опыт бесперебойной эксплуатации модульных компрессорных установок в экстремальных климатических условиях;
• автоматизация группового регулирования и взаимодействия нескольких ДКУ для оптимизации технологических процессов.
Начиная с 2007 года, инженеры компании «ЭНЕРГАЗ» ввели в эксплуатацию около 100 ДКУ Епегрго]'е^ для рационального использования попутного газа непосредственно на месторождениях ведущих российских нефтяных компаний.
Часть этих ДКУ применяются для подготовки и подачи ПНГ в качестве топлива на газотурбинные установки автономных газотурбинных электростанций (табл. 1, фото 1).
ПОПУТНЫЙ ГАЗ
Таблица 2. Дожимные КУ ENERPROJECT для транспортировки Пнг
Месторождение, где расположена компр. станция Тип ДКУ Кол-во
Биттемское EGS-S-350/^00 WA 3
Алехинское EGS-S-650/^00 WA 5
Ульяновское EGS-S450/400 WA 2
Быстринское EGSI-S-300/400 A 2
НГДУ «Комсомольскнефть» (ДНС-І) EGSI-S-MO/^O A 2
Ай-Пимское EGSI-S-430/850 WA 4
НГДУ «Комсомольскнефть» (ДНС-2) EGSI-S-MO/^O A 3
Федоровское (ЦППН) EGSI-S-370/400 WA 2
НГДУ «Комсомольскнефть» (ЦППН) EGSI-S-MO/^O A 2
Лянторское EGSI-S-370/400 WA 2
Федоровское (ЦКПН) EGSI-S-370/400 WA 2
Варандейское EGSI-S-60/60 A 3
Западно-Могутлорское * EGSI-S480/850 WA І
Вынгапуровское (ДНС-І) * EGSI-S450/200 WA І
Речицкое * EGSI-S-640/650 WA 2
Еты-Пуровское * EGSI-S450/200 WA І
Вынгапуровское (ДНС-3) * EGSI-S-470/700 WA 2
Ярайнерское * EGSI-S450/200 WA І
Вынгаяхинское * EGSI-S450/200 WA І
Мурьяунское * EGSI-S-430/850 WA 3
* эти проекты находятся на стадии реализации
Другие ДКУ Епегргсде^ действуют на объектах, предназначенных для сбора, сепарации, предварительной подготовки, учета и транспортировки ПНГ на центральные пункты сбора (табл.
2, фото 2).
Особенно выделяются проекты, где га-зодожимные установки одной компрессорной станции параллельно решают две задачи: обеспечивают топливом ГТЭС месторождения и используются для закачки попутного нефтяного газа
Фото 3. ЦКПн «Федоровскнефть». ДКС низкого давления
в транспортный газопровод. Например, компрессорная станция на ДН С-3 Северо-Лабатьюганского месторождения (фото 4).
КАЧЕСТВО ПОДгОТОВКи Пнг
Необходимое качество подготовки попутного газа обеспечивается комплексом инженерных решений. Во-первых, это входной фильтр-скруббер - для очистки газа на входе в компрессор и удаления из него жидких фракций и твердых частиц. Данный фильтр имеет две ступени фильтрации и оборудован автоматической дренажной системой. Наличие этого элемента позволяет увеличить срок службы винтового компрессора и маслосистемы. Во-вторых, учитывая, что в винтовом маслонаполненном компрессоре в процессе компримирования газ смешивается с маслом и на выход поступает газомасляная смесь, для сепарирования масла из газа устанавливается фильтр-сепаратор и каскад специальных коалес-центных 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. По требованию заказчика на ДКУ могут устанавливаться фильтры дополнительной очистки, после которых эта величина не будет превышать 0,5 ppm. В-третьих, чтобы исключить выпадение конденсата в трубопроводе (после подготовки газа в компрессорной установке), на линии нагнетания после коалесцентых фильтров установлен газовый охладитель. Газ охлаждается до температуры ниже точки росы, что «отбивает» из него весь конденсат, который удаляется при помощи центробежного сепаратора и сливается через автоматическую дренажную систему.
Фото 2. Компрессорная станция на установке подготовки нефти Варандейского м/р подготавливает и закачивает ПНГ в транспортный трубопровод
70 \\ ТЕРРИТОРИЯ HEФTEГAЗ \\
\\ № В \\ июнь \ 2012
Фото 4. Газодожимная КС «ЭНЕРГАЭ-Enerproject» на ДНС-3 Северо-Лабатьюганского месторождения
В-четвертых, при подготовке газа в качестве топлива для ГТЭС на установку (по желанию заказчика) ставится газомасляный теплообменник. В этом случае полностью очищенный газ нагревается до температуры подачи на газовую турбину. Решение по нагреву газа в теплообменнике позволяет использовать в качестве греющего элемента горячее масло, циркулирующее в маслосистеме, что исключает также энергозатраты на нагрев.
ПОДГОТОВКА ПНГ ПРИ низком ВХОДНОМ ДАВЛЕНИИ
Особого внимания специалистов заслуживают инженерные решения,на основе которых реализуется уникальная способность ДКУ Епефпс'е^ подготавливать попутный газ при крайне низких значениях входного давления (фото 3). Значимых проблем здесь несколько.
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 из-за вакуума (или близких к нему давлений) происходит попадание воздуха в установку. Для контроля этого явления устанавливаются датчики кисло-
рода, определяющие его содержание в газе.
И, наконец, при работе «под вакуумом» в установку идет 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 процесс сжатия проходит при высокой температуре, предотвращающей выпадение конденсата при охлаждении. Кроме того, ДКУ низкого давления дополнительно комплектуются насосом откачки конденсата из входного фильтра-скруббера.
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ДКУ ЕЫЕКРКОаБСТ
Эксплуатационную надежность ДКУ Епегрпо'е^ при различных способах рационального использования ПНГ обеспечивают следующие факторы:
• индивидуальные инженерные решения, учитывающие состав и особенности попутного газа на конкретных месторождениях;
• обоснованный подбор и применение специальных материалов, марок стали и комплектующих деталей при изготовлении отдельных узлов;
• высокий уровень автоматизации, резервирования и эксплуатационной безопасности;
• комплексные заводские испытания ДКУ;
• 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.
Компания «ЭНЕРГАЗ» (швейцарская промышленная группа ENERPROJECT) готова предложить свои возможности для сотрудничества. Приглашаем посетить наш стенд на выставке «НЕФТЕГАЗ-2012» в Москве 25-29 июня. Интересующие вопросы вы можете также задать через сайт www.energas.ru или при личном общении с нашими специалистами.
И1РГАЗ
ГАЗОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ООО «ЭНЕРГАЗ»
105082, г. Москва,
ул. Б. Почтовая, д. 34, стр. 8
Тел.: +7 (495) 589-36-61
Факс: +7 (495) 589-36-60
e-mail: [email protected]
www.energas.ru
