Содержание
Отличие от природного газа
В отличие от природного газа, компонентный состав попутного нефтяного газа может значительно варьироваться в зависимости от конкретного месторождения. Более того, даже на одном и том же месторождении состав ПНГ может изменяться с течением времени.
Состав
Попутный нефтяной газ представляет собой важный и востребованный ресурс, который в прошлом часто просто сжигался. Сегодня же, благодаря развитию технологий, этот газ активно улавливается и используется как ценный источник энергии и химическое сырье. Основные преимущества попутного газа заключаются в его богатом составе, который позволяет выделять из него несколько компонентов для различных нужд.
Попутный газ отличается от природного газа по своему составу. В нём содержится меньше метана (CH₄), но значительно больше углеводородов, которые представляют собой гомологи метана — этан (C₂H₆), пропан (C₃H₈), бутан (C₄H₁₀) и другие более тяжёлые углеводороды.
Состав попутного газа по трём ступеням сепарации нефти: выделившийся газ после 1, 2 и 3 ступени (концевой).
| Компоненты газовой смеси | Обозначение компонента | 1 ступень, % объема | 2 ступень, % объема | 3 ступень, % объема |
|---|---|---|---|---|
| Метан | CH4 | 61,7452 | 45,6094 | 19,4437 |
| Этан | C2H6 | 7,7166 | 16,3140 | 5,7315 |
| Пропан | C3H8 | 17,5915 | 21,1402 | 4,5642 |
| И-Бутан | iC4H10 | 3,7653 | 5,1382 | 4,3904 |
| Бутан | C4H10 | 4,8729 | 7,0745 | 9,6642 |
| И-Пентан | iC5H12 | 0,9822 | 1,4431 | 9,9321 |
| Пентан | C5H12 | 0,9173 | 1,3521 | 12,3281 |
| И-Гексан | iC6H14 | 0,5266 | 0,7539 | 13,8146 |
| Гексан | C6H14 | 0,2403 | 0,2825 | 3,7314 |
| И-Гептан | iC7H16 | 0,0274 | 0,1321 | 6,7260 |
| Бензол | C6H6 | 0,0017 | 0,0061 | 0,0414 |
| Гептан | C7H16 | 0,1014 | 0,0753 | 1,5978 |
| И-Октан | iC8H18 | 0,0256 | 0,0193 | 4,369 |
| Толуол | C7H8 | 0,0688 | 0,0679 | 0,0901 |
| Октан | C8H18 | 0,0017 | 0,0026 | 0,4826 |
| И-Нонан | iC9H20 | 0,0006 | 0,0003 | 0,8705 |
| Нонан | C9H20 | 0,0015 | 0,0012 | 0,8714 |
| И-Декан | iC10H22 | 0,0131 | 0,0100 | 0,1852 |
| Декан | C10H22 | 0,0191 | 0,0160 | 0,1912 |
| Углекислый газ | CO2 | 0,0382 | 0,1084 | 0,7743 |
| Азот | N2 | 1,3430 | 0,4530 | 0,1995 |
| Сероводород | H2S | 0,0000 | 0,0000 | 0,0000 |
| Молекулярная масса, г/моль | 27,702 | 32,067 | 63,371 | |
| Плотность газа, г/м³ | 1151,610 | 1333,052 | 2634,436 | |
| Содержание углеводородов C3+В, г/м³ | 627,019 | 817,684 | 2416,626 | |
| Содержание углеводородов C5+В, г/м³ | 95,817 | 135,059 | 1993,360 |
Применение
Попутный нефтяной газ, благодаря своему составу и возможности разделения на фракции, обладает значительным потенциалом. Его утилизация позволяет не только сократить выбросы углерода в атмосферу, но и значительно повысить экономическую эффективность за счёт его использования в различных отраслях:
- Энергетика — попутный газ может быть использован для производства электроэнергии и тепла, что особенно актуально для удалённых регионов с ограниченным доступом к основным источникам энергии.
- Химическая промышленность — компоненты попутного газа служат сырьём для производства различных химикатов, таких как метанол, ацетилен, а также для синтеза более сложных углеводородов.
- Транспорт — сжиженные углеводороды (пропан и бутан) активно применяются в качестве топлива для автомобилей, что снижает зависимость от более дорогих и загрязняющих топлив.
Получение
Попутный нефтяной газ – это газ, который выделяется из нефти на всех этапах её жизненного цикла, начиная от разведки месторождений и заканчивая реализацией готовых продуктов. Специфика происхождения ПНГ заключается в его выделении при добыче нефти, а также в процессе её переработки.
Процесс выделения ПНГ
Основной метод получения ПНГ заключается в его отделении от нефти с помощью многоступенчатых сепараторов. На каждой ступени сепарации создается определенное давление, которое колеблется от 16–30 бар на первой ступени до 1,5–4,0 бар на последних ступенях. Процесс сепарации происходит на основе различий в плотности и растворимости компонентов, что позволяет выделять газ, нефть и воду.
Состав ПНГ на разных ступенях сепарации отличается, и это зависит от технологии сепарации смеси «нефть—газ—вода», поступающей из скважины. Газ, получаемый на первой ступени, обычно имеет высокое давление и может быть сразу направлен на переработку или в энергетические установки.
Сезонные и разовые колебания
Одной из особенностей попутного газа является переменный расход, который может колебаться от 100 до 5000 нм³/час. Также важно отметить, что содержание углеводородов СЗ+ (C3+) может изменяться в пределах от 100 до 600 г/м³. Это приводит к тому, что состав и количество ПНГ не являются постоянными и могут варьироваться как в зависимости от сезона, так и по ряду других факторов.
Для газа с давлением ниже 5 бар ранее часто применялся метод сжигания на факелах, что приводило к значительным экологическим и экономическим потерям. Однако в последние годы ситуация меняется благодаря государственной политике по утилизации попутного нефтяного газа.
Разделение на СОГ,СУГ и конденсат
Основная задача при переработке попутного нефтяного газа заключается в разделении его компонентов, что позволяет извлекать ценные углеводороды для дальнейшего использования. Для этого применяются различные технологии разделения, которые позволяют разделить попутный газ на составляющие:
Сухой отбензиненный газ (СОГ) — газообразная часть (метан и часть этана), выделенная на установках низкотемпературной конденсации (НТК), где газы разделяются по температурам сжижения. Выделение СОГ происходит на газоразделительных станциях после операции подготовки газа, в том числе утилизации или удаления значительной части тяжёлых углеводородов С4+.
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) — сжиженные углеводородные смеси пропана, бутанов и с примесями углеводородных и неуглеводородных компонентов, получаемые путём переработки природного газа и попутного нефтяного газа. СУГ применяются в качестве моторного топлива, сырья для нефтехимии, для коммунально-бытового и промышленного потребления.
Газовый конденсат — это бензин-керосиновые жидкие углеводороды с растворёнными в них лёгкими газами: метаном, этаном, пропаном и бутанами. Обычно конденсат (называемый «нестабильным») отделяют от природного газа прямо на промыслах и отправляют на переработку. Переработка или «стабилизация» конденсата заключается в выделении растворённых в нём газов.
Способы разделения
Криогенные технологии
Одним из наиболее распространённых методов разделения ПНГ является криогенная технология. Этот метод включает низкотемпературную сепарацию, конденсацию и ректификацию, что позволяет эффективно извлекать углеводороды с различной молекулярной массой, включая сжиженные углеводороды и конденсат.
Криогенные технологии идеально подходят для разделения сложных газовых смесей, содержащих как лёгкие, так и тяжёлые углеводороды. Они позволяют получать высококачественные компоненты для нефтехимической и газовой промышленности.
Мембранная технология
Мембранные технологии — это более экологичный и экономически эффективный способ разделения газов, который основан на использовании полупроницаемых мембран. Такой подход позволяет разделить газы с различной молекулярной массой, при этом мембранные установки занимают меньше места и имеют низкое энергопотребление.
Адсорбционные технологии
Адсорбционные методы используются для разделения углеводородных компонентов на основе их способности адсорбироваться на различных материалах, таких как активированный уголь или цеолиты. Эти технологии применяются для очистки газа от примесей и извлечения тяжёлых углеводородов.
Технологии утилизации попутного нефтяного газа
Ранее попутный нефтяной газ в основном сжигался на факелах, что наносило значительный ущерб экологии и приводило к потерям углеводородных ресурсов. Однако современные технологии позволяют эффективно использовать ПНГ на различных этапах его переработки.
Использование ПНГ на газоперерабатывающих заводах
Одним из основных направлений утилизации ПНГ является его переработка на газоперерабатывающих заводах, где из газа извлекаются ценные углеводороды, такие как этан, пропан и бутан. Эти компоненты могут быть использованы для производства химических продуктов, топлива и других важных материалов.
Поставка в газотранспортную систему
Попутный газ может быть направлен в магистральную газотранспортную систему для дальнейшей транспортировки и переработки. Для этого газ подготавливается в соответствии с требованиями системы «Газпром», что включает очистку газа от сероводорода, углекислого газа и других примесей.
Энергетическое использование ПНГ
ПНГ активно используется на газотурбинных и газопоршневых электростанциях (ГТЭС и ГПЭС). Эти установки обеспечивают производство электроэнергии с использованием попутного газа, что способствует экономии ресурсов и снижению выбросов. Однако наличие тяжёлых углеводородов в составе ПНГ может снижать эффективность таких установок.
Одним из перспективных направлений является использование микротурбинных энергоустановок, которые имеют меньшие требования к качеству газа и могут эффективно работать с попутным нефтяным газом. Для повышения эффективности часто применяется двухтопливная система, при которой попутный газ частично заменяет дизельное топливо.
Закачка ПНГ в пласт
Попутный газ может быть использован для закачки в пласт, что способствует увеличению нефтеотдачи. Газ используется для поддержания пластового давления или в процессе «газлифтования», когда закачка газа помогает извлечь нефть из труднодоступных слоёв. Перспективным направлением является совместная закачка газа и воды (водогазовое воздействие), что позволяет повысить эффективность добычи.
Химическая переработка (GTL-технология)
Одним из самых перспективных направлений переработки ПНГ является химическая переработка с получением жидких углеводородных продуктов. GTL (Gas-to-Liquid) технологии позволяют превращать газ в жидкие углеводороды, которые могут быть использованы для производства синтетического топлива, масел и других химических продуктов.
