Мягкая утилизация

Мягкая утилизация

Новая технология позволит решить проблему использования попутного нефтяного газа на труднодоступных месторождениях

Текст: Александр Алексеев
Фото: Алексей Майшев
Инфографика: Татьяна Удалова

Попутный нефтяной газ (ПНГ) — ценное сырье, но во многих случаях он становится для нефтяных компаний источником проблем. Отправлять его на переработку с удаленных и небольших месторождений дорого, а сжигание наносит вред окружающей среде. Одно из решений — превращать тяжелые углеводороды ПНГ в метан, который можно транспортировать вместе с природным газом или использовать для генерации электроэнергии и тепла. Испытания такой технологии успешно прошли на Крапивинском месторождении «Газпромнефть-Востока» в Омской области

Сложный газ

ПНГ состоит из множества компонентов, которые можно разделить на две фракции. Одна из них — это сухой отбензиненный газ (СОГ), преимущественно метан, который может транспортироваться с месторождения по газопроводу вместе с природным газом. Вторая — широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), включающая этан, пропан, бутан и другие высшие гомологи метана. ШФЛУ, в свою очередь, может быть подвергнута дополнительному фракционированию с получением стабильного газового бензина и пропан-бутановой фракции (ПБФ).

Все это востребованные продукты, реализация которых делает переработку ПНГ вполне рентабельной. Однако на многих удаленных или малодебитных месторождениях возможность вывезти ШФЛУ или ПБФ просто отсутствует. Автомобили на такие активы могут доехать только несколько месяцев в году — когда работают зимники, а строительство дополнительной трубопроводной инфраструктуры может значительно ухудшить экономику месторождения или вовсе сделать его эксплуатацию убыточной.

Сжигание ПНГ — самое простое, но и самое плохое решение. Факелы наносят вред окружающей среде, ценное сырье растрачивается впустую. К тому же использование такого метода утилизации чревато большими штрафами для нефтяников: плата за ненормативное сжигание ПНГ на факелах была существенно увеличена в 2013 году.

Максим Мишарин
Максим Мишарин,
заместитель начальника департамента развития газового бизнеса «Газпром нефти»

Технология мягкого парового риформинга перспективна на удаленных месторождениях, когда вывоз ШФЛУ или СПБТ экономически нецелесообразен, при этом существует возможность реализовывать дополнительные объемы метана на рынок или на собственные нужды. Там, где нехватку газового топлива на энергокомплексе приходится компенсировать дизельным топливом, как в случае Крапивинского месторождения, установка окупится достаточно быстро.

В некоторых случаях ПНГ закачивают в пласт. Это поддерживает пластовое давление и увеличивает нефтеотдачу, однако требует применения дорогостоящего оборудования и технически сложной подготовки ПНГ. Кроме того, этот способ утилизации лишь отодвигает решение проблемы на более поздний срок, поскольку значительная часть закачанного в пласт газа все равно окажется на поверхности вместе с добытой нефтью.

Компактность и блочно-модульная конструкция установки для риформинга делает ее удобной для использования на отдаленных месторождениях

Газ можно использовать и в качестве топлива для выработки электроэнергии прямо на промысле. Но использование жирного ПНГ без соответствующей подготовки на газотурбинных и газопоршневых электростанциях, рассчитанных на природный газ, понижает эффективность их работы и может привести к преждевременному выходу из строя энергоагрегатов. Решить эти проблемы на многих месторождениях может технология мягкого парового риформинга.

Переработка и использование ПНГ на месторождении

В щадящих условиях

Мягкий паровой риформинг — технология, позволяющая преобразовать содержащуюся в попутном нефтяном газе ШФЛУ в газовую смесь, состоящую примерно на 90% из метана. Процесс протекает на никельсодержащем катализаторе. В результате образуется также некоторое количество углекислого газа и водорода.

Сама технология известна давно, однако ранее она использовалась исключительно как часть процесса газохимического производства или как источник дешевого водорода. Отдельные установки для риформинга, которые можно было бы использовать для переработки ПНГ на месторождении, появились на рынке лишь недавно. В 2014 году во многом уникальное решение было предложено российской компанией «Би Ай Технолоджи», дочерней структурой Института катализа им. Г.К.Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, где ранее был разработан процесс мягкого парового риформинга (МПР).

«Идея о том, чтобы превратить нестабильные жидкие углеводороды в продукт, который может быть выведен на рынок с минимальными затратами, возникла давно, — рассказал начальник управления поддержки проектов развития газового бизнеса „Газпромнефть НТЦ“ Радий Янышев. — Было много предложений, однако все прочие варианты требуют намного более сложных и дорогостоящих технологических решений, а также иных компетенций персонала на месторождении».

Юрий Аристович
Юрий Аристович,
генеральный директор компании «БИ АЙ Технолоджи»

В отличие от природного газа, основной компонент которого — метан, ПНГ без соответствующей подготовки не может применяться в качестве топливного газа на газотурбинных и газопоршневых электростанциях. Из-за содержащихся в ПНГ высших гомологов метана происходит повышенное сажеобразование, местные перегревы, отложение нагара в цилиндрах двигателя, вибрационное горение, что приводит к неэффективной работе энергоагрегатов и в конечном счете к их преждевременному разрушению. Учитывая, что стоимость ремонта энергоагрегата может достигать 50–70 % от его первоначальной цены, использование неподготовленного ПНГ в качестве газомоторного топлива хоть и снимает проблему его утилизации, но сопряжено с неприемлемо высокими финансовыми и производственными издержками.

«Мягкость» процесса определяется в первую очередь более низкими температурами в реакторе — 250—350°C, в зависимости от состава исходного сырья и требуемого результата конверсии. На газохимических производствах риформинг проходит при температуре около 550°C, соотношение водяного пара и углерода в смеси также отличается.

Испытыния на промысле

После ознакомления с технологией в «Газпром нефти» было принято решение провести опытно-промышленные испытания (ОПИ) установки МПР на Крапивинском месторождении в Омской области, куда была доставлена блочно-модульная установка производительностью 300 кубометров газа в час. Первый запуск провели в сентябре 2015 года, но в конструкции установки тогда были выявлены недочеты. Повторные испытания состоялись в декабре, и на этот раз все прошло успешно. Технология показала свою надежность, способность адаптироваться к разнообразным условиям на месторождениях, возможности изменения параметров процесса для широкого диапазона нагрузок и состава ПНГ.

Специфические условия добычи Крапивинского месторождения позволили промыслу стать идеальной площадкой для испытания новой технологии

Особенность Крапивинского месторождения состоит в том, что газа там не много, и весь он утилизируется на энергокомплексе. Более того, добываемого газа недостаточно, поэтому топливо для выработки электроэнергии приходится закупать на месторождение дополнительно. Технология МПР позволяет не только превратить проблемные углеводороды в метан, но и увеличить объемы топлива. Так, из одного кубометра этана получается два кубометра метана, а из пропана — уже три. Испытания показали, что применение мягкого парового риформинга позволяет увеличить объем газа почти на 30%.

По результатам ОПИ был сделан вывод, что на удаленных и малодебитных месторождениях мягкий паровой риформинг может стать удачным решением. Применение МПР будет экономически оправданным и там, где есть возможность направить нормализованный газ в магистральный газопровод. В этом случае продукты риформинга необходимо дополнительно очищать от CO2, чтобы они соответствовали требованиям стандартов к качеству природного газа. Такой вариант использования технологии может быть в будущем применен на месторождении Новый Порт. Газа здесь много, и пока его планируют закачивать в пласт. Однако специалистам еще предстоит оценить, какая из технологий окажется в этом случае наиболее эффективной и рентабельной.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ