Рациональное использование попутного нефтяного газа
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 124
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 978-5-9729-0262-0
Артикул: 704845.02.99
Рассмотрены вопросы сбора, хранения, транспортировки и использования попутного нефтяного газа и необходимые для этого технические устройства. Раскрыты негативные последствия, вызываемые факельным сжиганием попутного нефтяного газа. Особое внимание уделено отечественному оборудованию, необходимому для квалифицированного использования этого ценного ресурса.
Для специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений, а также научных работников, преподавателей и студентов нефтегазового профиля.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Магистратура
- 21.04.01: Нефтегазовое дело
- ВО - Специалитет
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
- 21.05.06: Нефтегазовые техника и технологии
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет (КубГТУ)» d. l. bÐÎËÉ e. b. lÕÆ×ÓÉÇ d. d. r¿ÊËÒ²Ó rbxjpobm~opg jsqpm~ipdbojg qpqutopep ogvtopep ebib nÑÐÑÓÅÖÌÄ Инфра-Инженерия Москва - Вологда 2019 1
ФЗ № 436-ФЗ Издание не подлежит маркировке в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1 УДК 62.276.1/.4622.279.23/.4 (075.8) ББК 33.36 А 50 Ɋ ɟ ɰ ɟ ɧ ɡ ɟ ɧ ɬ ɵ : директор Института нефти, газа и энергетики, зав. кафедрой нефтегазового дела им. проф. Г. Т. Вартумяна ФГБОУ ВО «КубГТУ», д. т. н., проф. Д. Г. Антониади; доцент кафедры нефтегазового дела им. проф. Г. Т. Вартумяна ФГБОУ ВО «КубГТУ», д. т. н. О. В. Савенок; генеральный директор ГК «Главнефтеснаб» Р. О. Гитинов Алиев В. К., Крятова Г. А., Руденко В. В. А 50 Рациональное использование попутного нефтяного газа: монография / В. К. Алиев, Г. А. Крятова, В. В. Руденко - М.: Инфра-Инженерия, 2019. - 124 с. ISBN 978-5-9729-0262-0 Рассмотрены вопросы сбора, хранения, транспортировки и использования попутного нефтяного газа и необходимые для этого технические устройства. Раскрыты негативные последствия, вызываемые факельным сжиганием попутного нефтяного газа. Особое внимание уделено отечественному оборудованию, необходимому для квалифицированного использования этого ценного ресурса. Для специалистов, занимающихся разработкой и эксплуатацией нефтегазовых месторождений, а также научных работников, преподавателей и студентов нефтегазового профиля. Алиев В. К., Крятова Г. А., Руденко В. В., авторы, 2019 Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 ISBN 978-5-9729-0262-0 2
pembdmgojg dÉËÊËÒÎË ....................................................................................... 4 embdb 1. qÑÒ½ÕÐÝÍ ÐÉÖÕÄÐÑÍ ÅË °Å° ÒÓÑȽ°Õ ÐÉÖÕÉÈÑÆÝÙÌ ......... 6 embdb 2. sÆÑÓ Ì ÒÑÈÑÕÑÇ°Å ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ ÐÅ ÏÉÔÕÑÓÑÊÈÉÐÌÄ× ........................................................ 8 embdb 3. lÑÏÒÓÌÏÌÓÑÇÅÐÌÉ ÅËÅ ................................................. 14 embdb 4. eÅËÑÇÑËÝ Ç ÒÓÑØÉÔÔÌÐÉ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ ............................................................. 19 embdb 5. tÉ×ÐÌÙÉÔ°ÑÉ ÑÆÉÔÒÉÙÉÐÌÉ ÌÔÒÑÎÞËÑÇÅÐÌÄ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ ÑÕÈÉÎÞÐÝÏÌ ÒÑÕÓÉÆÌÕÉÎÄÏÌ ................. 27 embdb 6. °ÑÎÑÌÙÉÔ°ÌÉ ÅÔÒÉ°ÕÝ ÐÉ°ÇÅÎÌÖÌØÌÓÑÇÅÐÐÑÍ ½ÕÌÎÌËÅØÌÌ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ .......................... 38 embdb 7. dÎÌÄÐÌÉ ÖÅ°ÉÎÞÐÑÑ ÔÊÌÅÐÌÄ qoe ÐÅ ÎÉÔÐÝÉ Ì Õ½ÐÈÓÑÇÝÉ ß°ÑÔÌÔÕÉÏÝ .............................................. 43 embdb 8. vÅ°ÉÎÞÐÑÉ ÔÊÌÅÐÌÉ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ Ì ËÅÆÑÎÉÇÅÉÏÑÔÕÞ ÐÅÔÉÎÉÐÌÄ ........................................ 49 embdb 9. qÑÒ½ÕÐÝÍ ÐÉÖÕÄÐÑÍ ÅË °Å° ÇÅÊÐÝÍ ÓÉÔ½ÓÔ ÈÎÄ ÅËÑÐÉÖÕÉ×ÌÏÌÌ ..................................................... 52 embdb 10. qÑÒ½ÕÐÝÍ ÐÉÖÕÄÐÑÍ ÅË °Å° ÓÉÔ½ÓÔ ÈÎÄ ÔÉÎÞÔ°ÑÑ ×ÑËÄÍÔÕÇÅ ............................................ 66 embdb 11. qÑÒ½ÕÐÝÍ ÐÉÖÕÄÐÑÍ ÅË °Å° ÓÉÔ½ÓÔ Ç ßÐÉÓÉÕÌ°É .............................................................. 73 embdb 12. vÓÅ°ØÌÑÐÐÅÄ ÒÉÓÉÑаŠÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ ........................................................... 84 embdb 13. sÊÌÅÐÌÉ ÅËÅ: ÕÉÑÓÉÕÌÙÉÔ°ÌÉ ÅÔÒÉ°ÕÝ ...................... 86 embdb 14. eÑÓÉÐÌÉ ÅËÅ Ç ÒÑÕÑ°É ................................................ 94 embdb 15. pÆÓÅËÑÇÅÐÌÉ ÕÑ°ÔÌÙÐÝ× ÇÉÛÉÔÕÇ ÒÓÌ ÔÊÌÅÐÌÌ ÅËÅ Ì ÖÅ°ÕÑÓÝ,ÇÎÌÄàÛÌÉ ÐÅ ÐÉÑ ............................. 98 embdb 16. uÕÌÎÌËÅØÌÄ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ Ç rÑÔÔÌÌ: ÈÌÐÅÏÌ°Å, ÖÅ°ÕÑÓÝ Ì ÔÑØÌÅÎÞÐÑ-ß°ÑÐÑÏÌÙÉÔ°ÌÉ ÒÓÑÆÎÉÏÝ .................................................................. 103 embdb 17. qÑÈ×ÑÈÝ ° ÑØÉÐ°É ß°ÑÐÑÏÌÙÉÔ°ÑÍ ßÖÖÉ°ÕÌÇÐÑÔÕÌ ÒÓÑÉ°ÕÑÇ ÒÑ °ÇÅÎÌÖÌØÌÓÑÇÅÐÐÑÍ ½ÕÌÎÌËÅØÌÌ ÒÑÒ½ÕÐÑÑ ÐÉÖÕÄÐÑÑ ÅËÅ ......................................... 114 iDzÐâÛËÒÎË ............................................................................... 122 sÔÎÖÓ² ÐÎ×ËÕÇ׿Õß ................................................................... 123 3
dd dgfgoj jg Пу рнизации и перехо ода к уст тойчивом у развити ию Росси ии связан н уть модер ко с внедр рением п прорывны ых иннова х технолог огий, но и и с более е льным и э эффектив ным испо ользовани ационных ием имею щихся ре том чис- одородны ых. Одним м из таки их ресурсо ов являет есурсов, в тный нефт з извлекаем мый в про цессе доб бычи неф ти. До не тся попут едавнего в тяной газ ПНГ рас- как ценн ный ресур рс, а как к побочны ый проду времени П укт нефт тедобычи, , й способ б исполь которого о ² фак кельное с сжигание ался не к е простой епромысл лах. Несм мотря на последние е е ьзования некоторо ние ситу о объему их пор яв вляется ми ировым л я ПНГ ² ссия до си жигаемог составляет ое измене идером п д м3 в год д. Стоим уации в п у сжигания мость 1 м млрд м3 ² ² ² долларов го газа с в США. В Росси т 20 млрд ии в 20 010 году ПНГ н на сумму у сожжено ценного до 54,4 мл лрд долла аров США А. Помим мо потери ресурса, с сжигание е го нефтян существен нный вре д окружа ающей сре еде и че- не тольк рационал ле углево (ПНГ), и сматрива наиболее на нефте годы, Ро объем сж 3,4 млрд от 40,8 д попутног ловеку, а а также вн ного газа носит вкл цесс измен нения кли имата. Так к как знач чительная наносит с ад в проц я часть ст траны не газифици ирована, п предлагае ется сбор р помощью установо ок для сб бора газа а, его пер реработка а и испол льзование ве топлив ытовых ну ужд. Тран нспортир овку пере еработанн ного газа ы страны, ва для бы , испытыв вающие е его недос статок, це елесообра азно осущ ществлять е а ь ПНГ с п в качеств в районы посредст твом газов возов. r rÎÖ. 1. u uÕÓÉËÒà ÇÍÎØÎ²Ç ÇÚÎÎ ÕËÎ ÎÓÒÓÉ rv v 4
На а промыс сле предл лагается р разместит ть модул льно-блоч чную ком мпрессор- потребле ения ² п й резерву уар для х хранения нцию, а еделения в месте потреби ителям га аза. Разв подземны витие дан нного нап аправлени ия может я т типликати ивный эф особствов вать повы ышению э экономиить мульт и экологи ической э ффект: сп ности не ефтяного сектора, реализац ции госуач в сфер эффектив ре повыш шения эне ергоэффек ктивности и и импо ортозаме- - - нных зада Такой спо особ испол льзование е попутно не только сократит т расходы ы ничтожен ние, но и даст знач чительную ль при ег го реализа ации. Газ з ыть широ льзован в в сельском ого газа н ю прибыл м хозяйст тве, энерг гетике, га азонефте- других о око испол отраслях национал льной эко ономики. Области потребле уют рыно очный спр его и, соо ответствен нно, дают т дополни ения газа ительные а е ную стан и распре обеспечи ческой и дарствен щения. Т на его ун может бы химии и формиру доходы н нефтедоб ывающим рос на не м предпри иятиям. Хо очется отм метить, чт то трансп портировк ка газа бу удет прои на достао сравнен нию с тер рриторией й государ исходить рства, так как сжиалые расс НГ будет стояния п осуществ негазифи ицирован нных райо онах стран ны, котоположены ы недалек вляться в ко от рай обычи неф фти. Это сокраща ает капи- - - - затраты н на газопр оводы и т йонов до транспорт тные расх ходы. точно ма гание ПН рые расп тальные rÎ ÎÖ. 2. rÇÏ ÏÓÒß ÊÓÈ ÈßÛÎ ÒËØ Ø×Î 5
embdb 1. qÓÔ¿×ÒßÏ ÒËØ×ÆÒÓÏ ÇÍ ²Ç² ÔÕÓÊ¿²× ÒËØ×ËÊÓÈßÛÎ Основу попутного нефтяного газа составляет смесь легких углеводородов, включающая метан, этан, пропан, бутан, изобутан и другие углеводороды, которые под давлением растворены в нефти. ПНГ выделяется при снижении давления во время нефтедобычи или в процессе сепарации, по аналогии с процессом выделения углекислого газа при открытии бутылки шампанского. Как следует из названия, попутный нефтяной газ добывается попутно с нефтью и, по сути, является побочным продуктом нефтедобычи. Объем и состав ПНГ зависят от района добычи и от конкретных свойств месторождения. В процессе добычи и сепарации одной тонны нефти можно получить от 25 до 800 м3 попутного газа. Сжигание попутного нефтяного газа на промысловых факелах является наименее рациональным способом его использования. При таком подходе ПНГ становится, по сути, отходом процесса нефтедобычи. Сжигание может быть оправдано при определенных условиях, однако, как показывает мировой опыт, эффективная государственная политика позволяет достичь уровня сжигания ПНГ в размере всего нескольких процентов от общего объема его добычи в стране. В отличие от природного газа, содержание метана в котором находится в диапазоне 92-98 , попутный нефтяной газ содержит меньше метана, но часто имеет значительную долю других углеводородных компонентов, которая может достигать более половины всего объема. В ПНГ также могут присутствовать неуглеводородные компоненты ² углекислый газ, азот, сероводород и другие. Вследствие этого сам по себе попутный нефтяной газ не является достаточно эффективным топливом. Нужно отметить, что переработка ПНГ позволяет также выделить сухой отбензиненный газ, являющийся аналогом природного газа, который может быть использован уже в качестве более эффективного топлива, чем ПНГ. Рациональное использование ПНГ требует наличия соответствующей инфраструктуры, эффективного государственного регулирования, системы оценки, санкций и поощрения участников рынка этого ресурса. Поэтому доля используемого ПНГ для газонефтехимии также может характеризовать достигнутый уровень экономического развития страны. 6
В настоящее время Россия занимает «почетное» первое место в мире по объемам сжигания ПНГ. В 2012 году этот уровень, по официальным данным, составлял около 17 млрд мñ. В то же время, согласно неофициальным данным, объем сжигания попутного нефтяного газа в нашей стране может быть значительно выше ² не менее 20 млрд мñ. При этом, даже ориентируясь на данные официальной статистики, Россия значительно опережает по объемам сжигания ПНГ другие государства. Согласно официальным данным, уровень использования ПНГ иными способами, чем сжигание в факелах, в нашей стране в 2012 году составил в среднем 76,2 . Из них 44,5 пошло на переработку на газоперерабатывающие заводы. В европейских странах доля перерабатываемого попутного газа составляет 97-98 . Таким образом, даже на основании официальных данных о сжигании ПНГ в факелах, можно сделать вывод, что ежегодно теряется более 12 млн т ценного нефтехимического сырья, которое можно было бы получить путем переработки попутного нефтяного газа. По данным Министерства природных ресурсов и экологии, наша экономика каждый год теряет не менее 12 млрд долл. Причины нерационального использования попутного газа в нашей стране связаны с целым рядом факторов. Нередко места добычи нефти находятся далеко от инфраструктуры сбора, транспортировки и переработки нефтяного газа. Ограниченный доступ к системе магистральных газопроводов, отсутствие местных потребителей продуктов переработки ПНГ, отсутствие рентабельных решений по рациональному его использованию ² все это приводит к тому, что наиболее простым выходом для нефтедобывающих компаний зачастую является сжигание попутного газа на промыслах в факелах, выработка электроэнергии для собственных производственных и бытовых нужд. В настоящее время недостаточное внимание уделяется оценке экономических потерь государства от нерационального использования ² сжигания попутного нефтяного газа на промыслах. Однако сжигание ПНГ наносит значительный ущерб не только экономике нефтедобывающих стран, но и окружающей среде. Экологический ущерб чаще всего имеет накопительный характер и приводит к долгосрочным, а зачастую и необратимым последствиям. Для того чтобы оценки экологического ущерба и экономических потерь не были усредненными и односторонними, а мотивация к решению проблемы была осмысленной, необходимо принимать во внимание масштабы нашей страны и интересы всех сторон. 7
em mbdb 2 2. sÈÓÕ Î ÔÓÊ Ó×Óɲ ²Ç ÔÓÔ¿ ÒË ËØ×ÆÒÓ ÓÓ ÇÍÇ Ç ÒÇ ÑË ËÖ×ÓÕÓ ¿×ÒÓÓ ÓÌÊËÒÎ ÎÆÙ путный г газ оказыв вает нега лияние н на работу погружн ных насо- Поп сов любо ого типа, применяе емых для ативное в добычи н нефти (ри исунок 3) . rÎÖ. 3. sÙËÑÇ Ç ¿Ö×ÇÒÓÉ É²Î ÔÓÕ¿ ¿ÌÒÓÓ Ú ÚËÒ×ÕÓÈËÌ ÌÒÓÓ ÒÇÖÓÖÇ Ö Ò áÐ˲×ÕÓ ÔÕÎÉÓÊÓÑ Ñ Есл ли давлен ние на при меньше д давления насыщен ия, то газ з в добыва аемой про одукции бу иеме насо удет прис оса будет сутствоват ть в виде пузырько ов (так наз зываемый й 8
свободный газ). Свободный газ занимает часть объема в рабочих органах насосов, что приводит к снижению подачи и напора насоса. Следовательно, требуются агрегаты с высокими рабочими характеристиками. Для обеспечения достаточной производительности и долговечности насосов необходимо также применение газосепараторов, диспергаторов и проведение ряда других мер. Выделяясь из жидкости, ПНГ скапливается в затрубном пространстве, создавая в нем определенное давление. Из затрубного пространства газ обычно выводят в нефтесборный коллектор через устьевую арматуру или газлифтные камеры, устанавливаемые рядом с устьем. Это приводит к тому, что в затрубном пространстве газ находится под давлением не меньшем, чем давление в нефтесборном коллекторе. Увеличение давления в затрубном пространстве, в свою очередь, приводит к отжатию уровня жидкости в сторону забоя скважины (в некоторых случаях ² вплоть до приема насоса), приводя к срыву подачи. Увеличение затрубного давления также может быть связано с засорением обратного клапана устьевой арматуры или его замерзанием в зимний период, что может привести к отжатию уровня жидкости до приема насоса (это особенно характерно для скважин, эксплуатирующихся штанговыми насосами). В связи с этим актуальной остается задача снижения затрубного давления. Снижение затрубного давления газа не приводит к снижению забойного давления в связи с тем, что оно компенсируется возрастанием динамического уровня жидкости в скважине. Однако увеличение градиента давления в затрубном пространстве способствует улучшению в нем сепарации газа, что оказывает положительный эффект в виде снижения поступления газа на прием насоса. Из устьевой арматуры продукция скважины поступает в нефтесборный коллектор, по которому она попадает в автоматическую групповую замерную установку (АГЗУ). Здесь происходит сепарация жидкой и газообразной фаз, после чего измеряется объем жидкости (и газа). Далее газ или снова подается в нефтесборный трубопровод, или поступает в газопровод, ведущий на пункт утилизации газа (рис. 4). Если давление в нефтесборном коллекторе будет недостаточным для транспортировки продукции скважины на пункт первичной подготовки нефти, то необходимо будет сооружать дожимные насосные станции (ДНС). Перекачка жидкости на ДНС осуществляется центробежными или мультифазными насосами. В зависимости от количества газа в жидкости на входе в ДНС дополнительно могут устанавливаться газосепараторы. Газ, который выделяется на сепараторах ДНС, подается на компрессорную станцию, далее ² на установку подготовки газа и затем может использоваться в качестве топлива для выработки электроэнергии. 9
ÉÖÕÌ; ÅÐÉÕÅÕÉÎÞÐÝÉ Ô°ÇÅÊÌÐÝ ËÅÆÑÓ; ÉÖÕÌ; ÉÔÐÑÍ ÇÑÈÝ; Ý); ÑÎÌÇÅÐÌÄ; ÖÕÌ; ÅÇÑÈ; ½ÒÉÐÞ ÑÆÉÔÔÑ ÕÌ; Ƚ°ØÌÌ; ÐÑÇ°Å; ÅÕÝÇÅàÛÌÍ Ë ÅËÌÓÑÇÅÐÌÄ Ð los); 17 — ÐÅ ËÉÎ ½ÙÉÕÅ ÐÉÖ ÕÅÐÑÇ°Å; ÊÓ×ÓɲΠÔÆÓÑÔÑÏ ÇÑÈÝ q; 13 — ÇÑÈÑË ÒÑÈÑÕÑÇ°Ì ÐÉ ÑÈÑÕÑÇ°Ì ÒÓÉ ÖÈÓÕÇ Î ÔÓÊ ½ÔÕÅÐÑÇ°Ì ÒÑ ËÅÏÉÓÐÅÄ ½ÔÕ ÉÖÕÌ; 8 — ÔÕ½ ÓÑÇÅÐÌÄ ÐÉÖÕ ÅËÑÒÉÓÉÓÅÆÅ ÔÕ½ÒÉÐÌ ÓÅËÅ ÅËÅ; uuo — ½Ë uo; 12 — odq ÅÓÌÕÉÎÞÐÝÏ Ô ÅÏÉÓÐÅÄ ½ÔÕÅÐ ÒÑÈÑÓÉÇ ÒÓÑÈ ÐÅÄ ÔÕÅÐØÌÄ (l ÌÎÒß: — ½ÔÕÅÐÑÇ°Å Ò 10 fos Ô ÒÓÉÈÇÅ ÓÅÄ Ì ÕÓÉÕÞÄ ÅÐÌÄ ÔÝÓÑÍ Ð ÕÅÐØÌÄ; uqo — ÔÕÑÇÅÄ ÐÅÔÑÔÐ ÐàÒÇÆ ÖÙËÑÇ ËÌÓÑÇÅÐÐÅÄ ËÅ °ÇÅÊÌÐÅ; 2 — °ÅÙ°Ì; eqi — ÇÑÈ; uqqd — ½ÒÉÐÞ ÓÅËÅËÌ ÉÅÉÐÕÅ; 4 — Ò Ì ÐÉÖÕÄÐÑÑ Å Ê¿²ÚÎÎ Ö²ÉÇÌ — uqe; 11 — uu ÔÕÓÊ — ÅÇÕÑÏÅÕÌË qÕÎÒÚÎÔÎÇÐ ÐÉÖÕÌ; 10 — — ÇÕÑÓÅÄ ÔÕ½ ÆÝÇÅàÛÅÄ Ô° ÐÌÄ; 16 — °½Ô Ä ÐÅÔÑÔÐÅÄ ÔÕ ÕÝÇÅàÛÌÍ ËÅÇ Ñ ÑÆÉËÇÑÊÌÇÅ °Å ÒÑÈÑÕÑÇ°Ì ÐÉÚÐÉÍ ÒÉÓÉ° ÎÑ° ÒÑÈÅÙÌ ÓÉ ÝÍ ÈÉÎÌÕÉÎÞ (f — ÒÉÓÇÅÄ, ÇÕÑÓ 6 beiu 1 — ÈÑ 3 — ÆÎ rÎÖ. 4. — ÐÅÔÑÔÝ ÇÐ II ÔÕ., III ÔÕ. — ÒÉÐÞ Î½ÆÑ°Ñ ÖÕÉÒÉÓÉÓÅÆÅÕ ÔÕÅÆÌÎÌËÅØÌÄ ÐÝÉ ÔÑÑÓ½ÊÉÐ s — ÈÑÊÌÏÐÅÄ 5 5 — ÕÓÉ×ÇÅËÐÝ qe — ½ÔÕÅÐÑÇ° uq fos I ÔÕ., 9 — Ô 7 — ÔÕ½Ò odq oqi — ÐÉÖ d; 15 — ÑÙÌÔÕ 14 — uqqd