Научно-обоснованные предложения по разработке и методам внедрения инновационных технологий утилизации выбросов, содержащих метан (стр. 10 )

По нашим оценкам потенциал экономии природного газа на период до 2020 года по составляет более 20 млрд. м3 природного газа. Наибольший потенциал сокращений выбросов метана по приходится на газотранспортные объекты.

4.2  Технологии по утилизации попутного нефтяного газа

К основным направлениям использования попутного нефтяного газа (исключая бесполезное сжигание на факелах) относятся потребление ПНГ в качестве топлива и сырья для нефтехимии [23, 38].

1. Потребление ПНГ в качестве топлива. Это направление является доминирующим, потому что данный вид топлива имеет практически неограниченный рынок. Попутный нефтяной газ - топливо высококалорийное и экологически чистое. Учитывая высокую энергоемкость нефтедобычи, во всём мире существует практика его использования с целью выработки электроэнергии для промысловых нужд. Технологии, позволяющие использовать с этой целью ПНГ, существуют как в России, так и за рубежом. При постоянно растущих тарифах на электроэнергию и увеличении их доли в себестоимости применение ПНГ для выработки электроэнергии экономически вполне оправданно.

2. Потребление ПНГ в качестве сырья для нефтехимии. ПНГ может быть переработан с получением сухого отбензиненного газа, подаваемого в систему магистральных трубопроводов, газового бензина, широкой фракции лёгких углеводородов (ШФЛУ) и сжиженного газа для бытовых нужд. ШФЛУ является сырьём для производства целого спектра продуктов нефтехимии: каучуков, пластмасс, компонентов высокооктановых бензинов и др.

Повышение сбора ПНГ и доведение уровня его использо­вания до 95 % возможно при реализации следующих технических решений:

-  разработка месторождений горизонтальными и многоствольно-горизонтальными скважинами, позволяющая сократить необходимую протяжённость газосборных сетей;

-  применение многофазных насосов для совместной перекачки жидкости и газа до централизованных узлов подготовки нефти. Преимущества технологии утилизации попутного нефтяного газа с использованием мультифазных насосов – снижение капитальных затрат; уменьшение габаритных размеров; простота. Недостаток – при использовании мультифазных насосов энергетический КПД составляет около 40 %;

-  применение дальнего транспорта газа в закритическом состоянии, в том числе для транспорта газа с морских месторождений;

-  использование газовых эжекторов и вакуумных компрес­сорных станций для сбора и компримирования низконапорных газов (рисунок 4.2);

-  перспективна утилизация ПНГ с применением мембранных технологий (рисунок 4.3);

-  использование инжекционно-абсорбционных методов для одновременного сжатия низконапорных газов последних ступеней сепарации нефти и поглощения стабильным конденсатом тяжелых фракций газа.

Рисунок 4.2 – Утилизация попутного нефтяного газа с использованием эжектора [23, 38]

Рисунок 4.3 – Схема утилизации попутного нефтяного газа [23, 38]

Пути реализации попутного нефтяного газа и их перспектива приведена ниже:

-  использование газа для химических целей маловероятно - требуются большие капитальные затраты. Производство высоколиквидной продукции на базе процесса – GTL, производства метанола и т. п. Перспективный вариант-конверсия газа в жидкие углеводороды (GTL). Технология GTL обеспечивает производство широкого ассортимента продуктов-заменителей нефтяных аналогов: чистого топлива для дизельных и реактивных двигателей, средних дистиллятов, смазочных материалов, олефинов и метанола;

-  применение небольших газовых турбогенераторов для производства электроэнергии и ее последующая продажа на энергетическом рынке. Продажа в значительном количестве маловероятна – отсутствие государственной поддержки в реализации электроэнергии;

-  повторная закачка газа в нефтяной коллектор для повышения нефтеотдачи пласта. Не достаточно рациональное использование ресурсов, потеря ценного нефтехимического сырья;

-  извлечение целевых компонентов из ПНГ и реализация товарной продукции на свободном рынке;

-  сжижение ПНГ и реализация на рынке, в том числе для выработки тепла и электроэнергии.

Технологические решения по основным направлениям использования нефтегазового сырья:

-  совершенствование системы сбора попутного нефтяного газа;

-  подача попутного нефтяного газа на газоперерабатывающий завод для получения различных видов топлива и сырья для нефтехимии;

-  расширение газоперерабатывающих производств и строительство установок по сжижению природного газа (метана);

-  создание малотоннажных производств моторных топлив на месторождениях;

-  использование попутного нефтяного и природного газа для получения электро-и теплоэнергии. Производство электроэнергии из попутного нефтяного газа отработанных нефтяных месторождений;

-  потребление попутного нефтяного газа на собственные нужды в районе разработки месторождения;

-  развитие газохимических производств и получение новых видов продуктов из нефтегазового сырья;

-  закачка попутного нефтяного газа в пласт;

-  формирование рынков сбыта попутного нефтяного и природного газа и продукции переработки газа;

-  создание систем транспорта нефтегазового сырья, в том числе сжиженного природного газа, строительство морских терминалов.

Отрабатываются технические решения по технологии утилизации сжигаемого на факелах попутного нефтяного газа переменного состава малоресурсных и малонапорных месторождений в метановодородные смеси и товарный природный газ. Технология предназначена для получения метановодородных смесей и товарного природного газа из сжигаемого на факелах ПНГ посредством мягкого парового риформинга с последующим использованием в качестве топлива для АГНКС, генерации электроэнергии и теплоснабжения муниципальных образований в окрестности объекта нефтедобычи и обеспечивает экономию природного газа за счет расширения сырьевой базы страны путем дополнительно получаемого из ПНГ и жирных видов ПНГ товарного природного газа.

4.3  Зарубежные технологии утилизации выбросов, содержащих метан, используемые в нефтегазовом секторе

Среди зарубежных разработок по снижению выбросов метана в нефтегазовом секторе наиболее эффективными и имеющими положительный опыт эксплуатации являются следующие технологии [39].

Технология оптимизации добычи сырой нефти и размещения водных резервуаров. Добытая нефть перерабатывается на месте для отделения легких углеводородов и воды. При складировании нефти в наземных емкостях происходит выброс метана. Сокращение эмиссии метана достигается путем объединения и централизации мощностей по хранению жидких продуктов (например, отдельные емкости в устьях скважин могут быть объединены в единый центральный резервуар).

Технология установки конденсаторов для складских резервуаров хранения сырой нефти. Во время хранения нефти в резервуарах легкие углеводороды, растворенные в сырой нефти, включая метан и другие летучие органические соединения (ЛОС), газоконденсатные жидкости (ГЖ), загрязнители воздуха (ЗВ) и другие инертные газы, испаряются и собираются в свободном пространстве между жидкостью и закрытой крышкой резервуара. Поскольку уровень жидкости в резервуаре изменяется, эти пары часто поступают в атмосферу.

Предотвращение эмиссии легких паров углеводородов в нефтехранилищах возможно за счет установки конденсаторов. Конденсаторы представляют собой относительно простые системы, в которых конденсируется около 95 % паров с высокой теплотворной способностью. Эти объемы пара можно использовать на собственные нужды на производственных участках в качестве топлива, либо реализовать сторонним организациям. Установка конденсаторов достаточно рентабельна и зависит от конъюнктуры цен на конденсированные пары на местном рынке. Конденсаторы могут обеспечить существенные экологические и экономические выгоды для нефте - и газодобывающих компаний. Газы, испарившиеся из сырой нефти и конденсированные в установках, могут быть реализованы или использованы при различных технологических операциях.

Технология понижения температуры работы термоочистителя. Термоочистители используются для обработки нефтяных эмульсий, которые представляют собой устойчивую смесь нефти, воды и твердых веществ. В них используются термические, гравитационные, механические и иногда химические методы разрушения эмульсии или отделения воды от нефти. Высокие температуры – особенно эффективный метод понижения вязкости нефти и ускорения процесса разделения фаз. Для использования данной технологии требуется топливо (газ). Воздействие высоких температур вызывает испарение летучих углеводородов, включая метан, которые попадают в атмосферу из производственных резервуаров. Основной целью снижения температуры является сокращение эмиссии метана.

Технология заключается в поддержании допустимой низкой температуры работы термоочистителя, при которой требования по качеству нефти будут удовлетворены, что также приведет к существенному снижению объемов эмиссий. Компенсировать снижение температуры можно изменением пропускной способностьи и других параметров обработки нефти.

Технология оптимизации циркуляции гликоля и установка сепараторов-испарителей в осушителях. В секторе добычи природного газа в большинстве систем дегидратации в качестве абсорбента жидкости для удаления воды из природного газа используется триэтиленгликоль (ТЭГ). Кроме воды, триэтиленгликоль поглощает другие летучие органические соединения и опасные атмосферные загрязнители. В процессе регенерации триэтиленгликоля путем нагревания в ребойлере, абсорбированный метан, летучие органические соединения и другие загрязняющие вещества (ЗВ) выбрасываются в атмосферу с водой и таким образом происходит выброс газа в атмосферу. Количество абсорбированного и поступившего в атмосферу метана прямо пропорционально скорости циркуляции триэтиленгликоля. Снижение скорости циркуляции обеспечивает сокращение эмиссии метана при незначительных дополнительных затратах.