Susijęs naftos dujų naudojimas. Susijusios naftos dujos: sudėtis. Gamtinės ir susijusios naftos dujos

Bet kuris šiandien kuriamas naftos telkinys yra ne tik juodojo aukso, bet ir daugybės šalutinių produktų, kuriuos reikia laiku pašalinti, šaltinis. Šiuolaikiniai reikalavimai gamybos ekologiškumo lygiui verčia operatorius išrasti vis efektyvesnius susijusių naftos dujų perdirbimo metodus. Per pastaruosius kelerius metus šis išteklius buvo apdorotas ir plačiai naudojamas kartu su.

Asocijuotos naftos dujos arba trumpiau APG yra medžiaga, randama naftos telkiniuose. Jis susidaro virš pagrindinio rezervuaro ir jo storis dėl slėgio sumažėjimo iki lygio, mažesnio už alyvos prisotinimo slėgį. Jo koncentracija priklauso nuo to, kaip giliai glūdi alyva, ir svyruoja nuo 5 m 3 viršutiniame sluoksnyje iki kelių tūkstančių m 3 apatiniame sluoksnyje.

Paprastai, atidarydami rezervuarą, naftos darbuotojai susiduria su vadinamuoju dujiniu „dangteliu“. Angliavandenilių dujos egzistuoja nepriklausomai ir yra pačioje aliejuje skysto pavidalo, atskiriamos nuo jos rafinavimo metu. Pačios dujos daugiausia susideda iš metano ir sunkesnių angliavandenilių. Jo cheminė sudėtis priklauso nuo išorinių veiksnių, tokių kaip darinio geografija.

Pagrindiniai tipai

Asocijuotų naftos dujų vertę ir tolesnio jų panaudojimo perspektyvas lemia angliavandenilių dalis jų sudėtyje. Taigi iš „dangtelio“ išsiskirianti medžiaga vadinama laisvosiomis dujomis, nes jas daugiausia sudaro lengvas metanas. Neriant gilyn į darinį, jo kiekis pastebimai mažėja, užleisdamas vietą kitoms, sunkesnėms angliavandenilių dujoms.

Paprastai susijusios naftos dujos skirstomos į kelias grupes, atsižvelgiant į tai, kiek tai yra „angliavandenilis“:

• grynas, turintis 95–100 % angliavandenilių;
• angliavandeniliai su anglies dioksido priedu (nuo 4 iki 20%);
• angliavandeniliai su azoto priedu (nuo 3 iki 15%);
• angliavandenilis-azotas, kuriame azotas sudaro iki 50 % tūrio.

Esminis skirtumas tarp susijusių naftos dujų ir gamtinių dujų yra garų komponentų, didelės molekulinės masės skysčių ir medžiagų, neįtrauktų į angliavandenilių grupę, buvimas:

• Vandenilio sulfidas;
• argonas;
• anglies dioksidas;
• azotas;
• helis ir kt.

Susijusių naftos dujų perdirbimo metodai

Dar praėjusio amžiaus viduryje APG, neišvengiamai gautas naftos gavybos procese, buvo beveik visiškai sudegintas raketose. Šio šalutinio produkto perdirbimas buvo laikomas tokiu nuostolingu, kad neigiamoms jo degimo pasekmėms ilgą laiką nebuvo skiriamas deramas visuomenės dėmesys. Tačiau dėl degimo produktų koncentracijos atmosferoje labai pablogėjo visuomenės sveikata, todėl chemijos pramonei iškilo sudėtinga užduotis: APG perdirbimas ir praktinis pritaikymas. Yra keletas populiariausių susijusių naftos dujų panaudojimo būdų.

Trupmeninis metodas

Šis APG apdorojimo būdas apima dujų atskyrimą į komponentus. Proceso metu gaunamos sausos išgrynintos dujos ir didelė lengvųjų angliavandenilių frakcija: šie ir kiti produktai yra labai populiarūs pasaulinėje rinkoje. Reikšmingas šios schemos trūkumas yra galutinių vartotojų poreikis vamzdynu. Kadangi SND, PBT ir NGL yra sunkesni už orą, jie linkę kauptis žemose vietose ir sudaryti sprogius debesis, kurie sprogus gali sukelti didelį sunaikinimą.

Asocijuotos naftos dujos dažnai naudojamos naftos išgavimui laukuose padidinti, jas pakartotinai suleidžiant į rezervuarą – tai padidina slėgį ir iš vieno gręžinio galima pagaminti 10 tūkst. tonų daugiau naftos. Šis dujų naudojimo būdas laikomas brangiu, todėl Rusijos Federacijoje jis nėra plačiai naudojamas ir daugiausia naudojamas Europoje. Pagrindinis metodo privalumas – maža kaina: įmonei tereikia įsigyti reikiamą įrangą. Tuo pačiu metu tokios priemonės nenaudoja APG, o tik tam tikrą laiką atitolina problemą.

Maitinimo blokų montavimas

Kita svarbi susijusi dujų eksploatavimo sritis yra energijos tiekimas elektrinėms. Jei naudojamos reikiamos sudėties žaliavos, metodas yra labai efektyvus ir labai populiarus rinkoje.

Įrengimų spektras platus: įmonės pradėjo gaminti ir dujų turbininius, ir stūmoklinius jėgos agregatus. Šie įrenginiai leidžia užtikrinti visavertį stoties funkcionavimą su galimybe perdirbti gamybos metu susidariusią šilumą.

Panašios technologijos aktyviai diegiamos ir naftos chemijos pramonėje, įmonėms siekiant tapti nepriklausomomis nuo RAO elektros tiekimo. Tačiau schemos įgyvendinamumą ir didelį pelningumą gali lemti tik elektrinės vieta arti lauko, nes APG transportavimo kaštai viršys potencialų sutaupymą. Kad sistema veiktų saugiai, dujas reikia iš anksto išdžiovinti ir išvalyti.

Metodas pagrįstas kriogeniniu suspaudimo procesu, naudojant vieno srauto šaldymo ciklą. Paruošto APG suskystinimas vyksta jam sąveikaujant su azotu dirbtinai sukurtomis sąlygomis.

Nagrinėjamo metodo potencialas priklauso nuo kelių sąlygų:

• montavimo našumas;
• šaltinio dujų slėgis;
• dujų tiekimas;
• sunkiųjų angliavandenilių, etano ir sieros junginių ir kt.

Schema bus efektyviausia, jei paskirstymo stotyse bus įrengti kriogeniniai kompleksai.

Membranos valymas

Viena perspektyviausių technologijų šiuo metu. Metodo veikimo principas yra skirtingas greitis, kuriuo susijusių dujų komponentai praeina per specialias membranas. Atsiradus tuščiavidurių pluoštų medžiagoms, šis metodas įgijo daug pranašumų, palyginti su tradiciniais APG valymo ir filtravimo metodais.

Išgrynintos dujos yra suskystintos, o tada atskiriamos dviejuose pramonės segmentuose: kuro arba naftos chemijos žaliavų gamybai. Proceso metu paprastai gaunamos pašalintos dujos, kurios yra lengvai transportuojamos, ir gamtinių dujų skysčiai, kurie siunčiami į gamyklas gumos, plastiko ir kuro priedų gamybai.

APG taikymo sritis

APG, kaip minėta aukščiau, yra puiki alternatyva tradiciniams energijos šaltiniams elektrinėms, kuri yra labai draugiška aplinkai ir leidžia įmonėms sutaupyti daug pinigų. Kita sritis – naftos chemijos gamyba. Jei turite lėšų, dujas galima giliai apdoroti, vėliau atskiriant nuo jų medžiagas, kurios yra labai paklausios ir atlieka svarbų vaidmenį tiek pramonėje, tiek kasdieniame gyvenime.

Susijusios naftos dujos ne tik naudojamos kaip energijos šaltinis elektrinėse ir naftos chemijos pramonėje, bet ir kaip žaliava sintetiniam kurui (GTL) gaminti. Ši technologija tik pradeda įsitvirtinti ir, prognozuojama, taps gana ekonomiška, jei degalų kainos ir toliau kils.

Iki šiol užsienyje įgyvendinti 2 dideli projektai, planuojama dar 15. Nepaisant, atrodytų, milžiniškų perspektyvų, schema dar nebuvo išbandyta atšiauriomis klimato sąlygomis, pavyzdžiui, Jakutijoje, ir mažai tikėtina, kad ji gali būti įgyvendinta tokiose šalyse. regionuose be jokių reikšmingų pokyčių. Kitaip tariant, net jei situacija Rusijoje yra gera, ši technologija nebus plačiai paplitusi visuose regionuose.

Vienas iš moderniausių efektyvaus susijusių dujų pramoninio naudojimo būdų vadinamas „dujų pakėlimu“. Ši technologija leidžia lengvai reguliuoti gręžinio darbo režimą, supaprastinti jo priežiūrą ir sėkmingai išgauti naftą iš aukšto dujų faktoriaus telkinių. Technologijos trūkumas yra tas, kad išvardyti pranašumai žymiai padidina gręžinių įrangos kapitalines sąnaudas.

Apdorojamo APG taikymo sritis turėtų būti nustatoma pagal lauko, iš kurio jis buvo gautas, dydį. Taigi mažų gręžinių dujas tikslinga naudoti kaip kurą vietoje, neišleidžiant pinigų jų transportavimui, o žaliavas didesniu mastu galima perdirbti ir panaudoti pramonės įmonėse.

Pavojus aplinkai

Susijusių dujų panaudojimo ir taikomojo naudojimo klausimo aktualumas yra susijęs su neigiamu poveikiu, kurį sukelia tiesiog deginimas. Taikant šį metodą, pramonė ne tik praranda vertingas žaliavas, bet ir teršia atmosferą kenksmingomis medžiagomis, kurios sustiprina šiltnamio efektą. Toksinai ir anglies dioksidas kenkia tiek aplinkai, tiek vietos gyventojams, padidindami riziką susirgti sunkiomis ligomis, įskaitant vėžį.

Pagrindinė kliūtis aktyviai plėtoti infrastruktūrą, kuri išvalytų ir perdirbtų susijusias naftos dujas, yra neatitikimas tarp deginamų dujų mokesčio ir efektyvaus jų naudojimo sąnaudų. Dauguma naftos kompanijų mieliau mokėtų baudą, nei skirtų didelius biudžetus aplinkosaugos iniciatyvoms, kurios atsipirks tik po daugelio metų.

Nepaisant sunkumų, susijusių su APG transportavimu ir valymu, tolesnis tinkamo šios žaliavos šalinimo technologijų tobulinimas išspręs daugelio regionų aplinkosaugos problemas ir taps visos pramonės pagrindu nacionaliniu mastu, kurios sąnaudos. Rusijos Federacijoje, konservatyviausiais ekspertų skaičiavimais, bus apie 15 mlrd.

DUJŲ TAIKYMAS

Dujų gamtoje galima rasti trijų tipų telkiniuose: dujose, gazolyje ir dujų kondensate.

Pirmojo tipo telkiniuose – dujose – dujos sudaro didžiules natūralias požemines sankaupas, kurios neturi tiesioginio ryšio su naftos telkiniais.

Antrojo tipo telkiniuose – gazolyje – dujos lydi naftą arba nafta – dujas. Gazolio telkiniai, kaip nurodyta aukščiau, yra dviejų tipų: nafta su dujų dangteliu (pagrindinį jos tūrį užima nafta) ir dujos su alyvos apvadu (pagrindinį tūrį užima dujos). Kiekvienas gazolio telkinys apibūdinamas dujų faktoriumi – dujų kiekiu (m3) 1000 kg naftos.

Dujų-kondensato nuosėdoms būdingas aukštas slėgis (daugiau nei 3–10 7 Pa) ir aukšta temperatūra (80–100°C ir aukštesnė) rezervuare. Esant tokioms sąlygoms angliavandeniliai C5 ir aukštesni pereina į dujas, o slėgiui mažėjant, vyksta šių angliavandenilių kondensacija – atvirkštinės kondensacijos procesas.

Visų nagrinėjamų telkinių dujos vadinamos gamtinėmis dujomis, priešingai nei susijusios naftos dujos, ištirpintos naftoje ir išsiskiriančios iš jos gamybos metu.

Gamtinės dujos

Gamtinės dujos daugiausia susideda iš metano. Kartu su metanu juose dažniausiai yra etano, propano, butano, nedidelis kiekis pentano ir aukštesnių homologų bei nedidelis kiekis ne angliavandenilių komponentų: anglies dioksido, azoto, sieros vandenilio ir inertinių dujų (argono, helio ir kt.).

Anglies dioksidas, kurio paprastai yra visose gamtinėse dujose, yra vienas iš pagrindinių angliavandenilių organinės pradinės medžiagos virsmo gamtoje produktų. Jo kiekis gamtinėse dujose yra mažesnis, nei būtų galima tikėtis remiantis organinių likučių cheminių virsmų gamtoje mechanizmu, nes anglies dioksidas yra aktyvus komponentas, jis pereina į formavimo vandenį, sudarydamas bikarbonato tirpalus. Paprastai anglies dioksido kiekis neviršija 2,5%. Azoto kiekis, taip pat paprastai esantis natūraliuose, yra susijęs arba su atmosferos oro patekimu, arba su gyvų organizmų baltymų skilimo reakcijomis. Azoto kiekis paprastai būna didesnis tais atvejais, kai dujų laukas susidarė klinties ir gipso uolienose.

Helis kai kurių gamtinių dujų sudėtyje užima ypatingą vietą. Helio dažnai randama gamtoje (ore, gamtinėse dujose ir kt.), tačiau ribotais kiekiais. Nors helio kiekis gamtinėse dujose yra nedidelis (maksimaliai iki 1–1,2 %), dėl didelio šių dujų deficito, taip pat dėl ​​didelės gamtinių dujų gavybos apimties jo izoliavimas yra pelningas. .

Vandenilio sulfido, kaip taisyklė, dujų telkiniuose nėra. Išimtis yra, pavyzdžiui, Ust-Vilyui telkinys, kuriame H 2 S kiekis siekia 2,5%, ir kai kurie kiti. Matyt, vandenilio sulfido buvimas dujose yra susijęs su pagrindinių uolienų sudėtimi. Pastebėta, kad dujose, kurios liečiasi su sulfatais (gipsu ir kt.) arba sulfitais (piritu), vandenilio sulfido yra santykinai daugiau.

Gamtinės dujos, kurių sudėtyje yra daugiausia metano ir kuriose yra labai mažai homologų C5 ir aukštesnių, priskiriamos sausoms arba liesoms dujoms. Didžioji dalis dujų, susidarančių iš dujų telkinių, yra sausos. Dujos iš dujų kondensato telkinių pasižymi mažesniu metano kiekiu ir didesniu jo homologų kiekiu. Tokios dujos vadinamos riebalinėmis arba turtingomis. Dujų-kondensato nuosėdų dujose, be lengvųjų angliavandenilių, yra ir aukšto virimo temperatūros homologų, kurie mažėjant slėgiui išsiskiria skystu pavidalu (kondensatu). Priklausomai nuo gręžinio gylio ir slėgio dugne, angliavandeniliai gali būti dujinės būsenos, verdantys 300–400°C temperatūroje.

Dujos iš dujų kondensato nuosėdų apibūdinamos nusodinto kondensato kiekiu (cm 3 1 m 3 dujų).

Dujų kondensato nuosėdos susidaro dėl to, kad esant dideliam slėgiui atsiranda atvirkštinio tirpimo reiškinys – suslėgtose dujose vyksta atvirkštinis alyvos kondensavimasis. Esant maždaug 75×10 6 Pa slėgiui, alyva ištirpsta suspaustame etane ir propane, kurių tankis yra žymiai didesnis už alyvos tankį.

Kondensato sudėtis priklauso nuo šulinio darbo režimo. Taigi, išlaikant pastovų rezervuaro slėgį, kondensato kokybė yra stabili, tačiau slėgiui rezervuare mažėjant, keičiasi kondensato sudėtis ir kiekis.

Kai kurių laukų stabilių kondensatų sudėtis gerai ištirta. Jų virimo temperatūra paprastai neviršija 300°C. Pagal grupinę sudėtį: daugiausia metano angliavandenilių, šiek tiek mažiau nafteninių ir dar mažiau aromatinių. Dujų kondensato laukų dujų sudėtis po kondensato atskyrimo yra artima sausų dujų sudėčiai. Gamtinių dujų tankis oro atžvilgiu (oro tankis laikomas vienetu) svyruoja nuo 0,560 iki 0,650. Degimo šiluma apie 37700–54600 J/kg.

Susijusios (naftos) dujos

Susijusios dujos yra ne visos dujos, esančios tam tikrame telkinyje, bet dujos, ištirpusios naftoje ir išsiskiriančios iš jos gamybos metu.

Išeinant iš gręžinio, nafta ir dujos praeina per dujų separatorius, kuriuose susijusios dujos atskiriamos nuo nestabilios naftos, kuri siunčiama tolesniam perdirbimui.

Susijusios dujos yra vertingos žaliavos pramoninei naftos chemijos sintezei. Kokybiškai jie savo sudėtimi nesiskiria nuo gamtinių dujų, tačiau kiekybinis skirtumas yra labai reikšmingas. Metano kiekis juose negali viršyti 25–30 proc., tačiau yra daug didesnis nei jo homologai - etanas, propanas, butanas ir aukštesni angliavandeniliai. Todėl šios dujos priskiriamos riebiosioms dujoms.

Dėl asocijuotų ir gamtinių dujų kiekybinės sudėties skirtumo skiriasi jų fizinės savybės. Susijusių dujų tankis (ore) yra didesnis nei gamtinių – siekia 1,0 ar daugiau; jų kaloringumas 46 000–50 000 J/kg.

Dujų taikymas

Vienas iš pagrindinių angliavandenilių dujų panaudojimo būdų yra jų naudojimas kaip kuras. Dėl didelio kaloringumo, naudojimo patogumo ir ekonomiškumo dujos neabejotinai yra viena iš pirmųjų vietų tarp kitų energijos išteklių.

Kitas svarbus susijusių naftos dujų panaudojimas yra jų užpildymas, t. y. dujų benzino išgavimas iš jų dujų perdirbimo įmonėse ar įrenginiuose. Dujos stipriai suspaudžiamos ir aušinamos naudojant galingus kompresorius, o skystųjų angliavandenilių garai kondensuojasi, iš dalies ištirpindami dujinius angliavandenilius (etaną, propaną, butaną, izobutaną). Susidaro lakus skystis – nestabilus dujinis benzinas, kuris lengvai atsiskiria nuo likusios nekondensuojančios dujų masės separatoriuje. Po frakcionavimo – atskyrus etaną, propaną ir dalį butanų – gaunamas stabilus benzinas, kuris naudojamas kaip priedas prie komercinio benzino, didinant jų lakumą.

Propanas, butanas ir izobutanas, išsiskiriantys stabilizuojant dujinį benziną, suskystintųjų dujų pavidalu, pumpuojami į cilindrus, naudojami kaip kuras. Metanas, etanas, propanas ir butanai taip pat naudojami kaip žaliavos naftos chemijos pramonei.

Atskyrus C 2–C 4 nuo susijusių dujų, likusių išmetamųjų dujų sudėtis beveik išdžiūsta. Praktiškai jis gali būti laikomas grynu metanu. Sausos ir išmetamosios dujos, deginant esant nedideliam oro kiekiui specialiuose įrenginiuose, sudaro labai vertingą pramoninį produktą – dujų suodžius:

CH 4 + O 2 à C + 2H 2 O

Jis daugiausia naudojamas gumos pramonėje. Metaną su vandens garais leidžiant per nikelio katalizatorių 850°C temperatūroje, gaunamas vandenilio ir anglies monoksido mišinys – „sintezės dujos“:

CH4 + H2O à CO + 3H2

Kai šis mišinys perleidžiamas per FeO katalizatorių 450 ° C temperatūroje, anglies monoksidas paverčiamas dioksidu ir išsiskiria papildomas vandenilis:

CO + H 2 O à CO 2 + H 2

Gautas vandenilis naudojamas amoniako sintezei. Kai metanas ir kiti alkanai yra apdorojami chloru ir bromu, gaunami pakaitiniai produktai:

1. CH 4 + Cl 2 à CH 3 C1 + HCl - metilo chloridas;

2. CH 4 + 2C1 2 à CH 2 C1 2 + 2HC1 - metileno chloridas;

3. CH 4 + 3Cl 2 à CHCl 3 + 3HCl - chloroformas;

4. CH 4 + 4Cl 2 à CCl 4 + 4HCl - anglies tetrachloridas.

Metanas taip pat naudojamas kaip žaliava cianido rūgšties gamybai:

2CH 4 + 2NH 3 + 3O 2 à 2HCN + 6H 2 O, taip pat anglies disulfido CS 2, nitrometano CH 3 NO 2 gamybai, kuris naudojamas kaip lakų tirpiklis.

Asocijuotos naftos dujos arba APG yra dujos, ištirpintos naftoje. Susijusios naftos dujos susidaro naftos gavybos metu, tai yra, iš tikrųjų tai yra šalutinis produktas. Tačiau pats APG yra vertinga žaliava tolesniam perdirbimui.

Molekulinė sudėtis

Susijusias naftos dujas sudaro lengvieji angliavandeniliai. Tai visų pirma metanas – pagrindinis gamtinių dujų komponentas – ir sunkesni komponentai: etanas, propanas, butanas ir kt.

Visi šie komponentai skiriasi anglies atomų skaičiumi molekulėje. Taigi metano molekulėje yra vienas anglies atomas, etane – du, propane – trys, butano – keturi ir t.t.

~ 400 000 tonų – naftos supertanklaivio keliamoji galia.

Pasaulio laukinės gamtos fondo (WWF) duomenimis, naftą išgaunantys regionai kasmet į atmosferą išmeta iki 400 000 tonų kietųjų teršalų, kurių nemaža dalis yra APG degimo produktai.

Aplinkosaugininkų baimės

Susijusios naftos dujos turi būti atskirtos nuo naftos, kad atitiktų reikalaujamus standartus. Ilgą laiką APG naftos kompanijoms išliko šalutiniu produktu, todėl jo utilizavimo problema buvo išspręsta gana paprastai – jį sudeginant.

Prieš kurį laiką, skrendant lėktuvu virš Vakarų Sibiro, buvo galima pamatyti daug degančių fakelų: jie degė susijusios naftos dujos.

Rusijoje dėl dujų deginimo kasmet susidaro beveik 100 milijonų tonų CO 2 .
Pavojų kelia ir suodžių išmetimas: aplinkosaugininkų teigimu, mažytės suodžių dalelės gali nuskristi dideliais atstumais ir nusėsti ant sniego ar ledo paviršiaus.

Netgi akiai beveik nematomas, sniego ir ledo užterštumas žymiai sumažina jų albedo, tai yra, atspindį. Dėl to sniegas ir žemės oras įšyla, o mūsų planeta mažiau atspindi saulės spinduliuotę.

Neužteršto sniego atspindėjimas:

Pokyčiai į gerąją pusę

Pastaruoju metu situacija su APG panaudojimu pradėjo keistis. Naftos kompanijos vis daugiau dėmesio skiria racionalaus susijusių dujų naudojimo problemai. Suintensyvinti šį procesą padeda Rusijos Federacijos Vyriausybės 2009 m. sausio 8 d. priimtas nutarimas Nr. Jei taip neatsitiks, naftos bendrovėms gresia didelės baudos.

OAO „Gazprom“ parengė Vidutinės trukmės investicijų programą APG naudojimo efektyvumui didinti 2011–2013 m. APG panaudojimo lygis visoje „Gazprom“ grupėje (įskaitant OJSC „Gazprom Neft“) 2012 m. vidutiniškai siekė apie 70% (2011 m. - 68,4%, 2010 m. - 64%), o 2012 m. IV ketvirtį OJSC Gazprom srityse lygis. naudingo APG panaudojimo yra 95%, o LLC Gazprom Dobycha Orenburg, LLC Gazprom Pererabotka ir LLC Gazprom Neft Orenburg jau naudoja 100% APG.

Išmetimo galimybės

Yra daug būdų, kaip naudingai panaudoti APG, tačiau praktiškai naudojami tik keli.

Pagrindinis APG panaudojimo būdas yra atskirti jį į komponentus, kurių dauguma yra sausos pašalintos dujos (iš esmės tos pačios gamtinės dujos, tai yra daugiausia metanas, kuriame gali būti šiek tiek etano). Antroji komponentų grupė vadinama plačiąja lengvųjų angliavandenilių frakcija (NGL). Tai medžiagų, turinčių du ar daugiau anglies atomų, mišinys (C 2 + frakcija). Būtent šis mišinys yra naftos chemijos žaliava.

Susijusių naftos dujų atskyrimo procesai vyksta žemos temperatūros kondensacijos (LTC) ir žemos temperatūros absorbcijos (LTA) įrenginiuose. Po atskyrimo sausos pašalintos dujos gali būti transportuojamos įprastu dujotiekiu, o gamtinių dujų skystis gali būti tiekiamas tolesniam perdirbimui naftos chemijos produktų gamybai.

Gamtos išteklių ir aplinkos ministerijos duomenimis, 2010 metais didžiausios naftos įmonės sunaudojo 74,5% visų pagamintų dujų, o degino 23,4%.

Dujų, naftos ir dujų kondensato perdirbimo į naftos chemijos produktus gamyklos yra aukštųjų technologijų kompleksai, kuriuose cheminė gamyba derinama su naftos perdirbimo gamyba. Angliavandenilių žaliavų perdirbimas vykdomas „Gazprom“ antrinių įmonių patalpose: Astrachanės, Orenburgo, Sosnogorsko dujų perdirbimo gamyklose, Orenburgo helio gamykloje, Surguto kondensato stabilizavimo gamykloje ir Urengojaus kondensato paruošimo transportavimui gamykloje.

Taip pat galima naudoti asocijuotas naftos dujas elektrinėse elektrai gaminti – tai leidžia naftos bendrovėms išspręsti energijos tiekimo į telkinius problemą neperkant elektros energijos.

Be to, APG įpurškiamas atgal į rezervuarą, todėl galima padidinti alyvos išgavimo iš rezervuaro lygį. Šis metodas vadinamas važiavimo dviračiu procesu.

Prieš Didįjį Tėvynės karą pramonės rezervai gamtinių dujų buvo žinomi Karpatų regione, Kaukaze, Volgos regione ir Šiaurėje (Komi ASSR). Gamtinių dujų atsargų tyrimas buvo susijęs tik su naftos žvalgyba. Pramonės gamtinių dujų atsargos 1940 m. sudarė 15 mlrd. m3. Tada dujų telkiniai buvo aptikti Šiaurės Kaukaze, Užkaukazėje, Ukrainoje, Volgos regione, Centrinėje Azijoje, Vakarų Sibire ir Tolimuosiuose Rytuose. 1976 m. sausio 1 d. įrodytos gamtinių dujų atsargos sudarė 25,8 trilijono m3, iš kurių europinėje SSRS dalyje - 4,2 trilijono m3 (16,3%), Rytuose - 21,6 trilijono m3 (83,7%), įskaitant 18,2 trilijono m3 (70,5 proc.) Sibire ir Tolimuosiuose Rytuose, 3,4 trilijono m3 (13,2 proc.) Vidurinėje Azijoje ir Kazachstane. 1980 m. sausio 1 d. potencialūs gamtinių dujų ištekliai siekė 80–85 trilijonus m3, išžvalgyti – 34,3 trilijonus m3. Be to, atsargos didėjo daugiausia dėl to, kad rytinėje šalies dalyje buvo aptikti telkiniai – įrodytos atsargos ten buvo maždaug
30,1 trilijono m 3, o tai sudarė 87,8% visos Sąjungos.
Šiandien Rusija turi 35% pasaulio gamtinių dujų atsargų, kurios sudaro daugiau nei 48 trilijonus m3. Pagrindinės gamtinių dujų atsiradimo sritys Rusijoje ir NVS šalyse (laukai):

Vakarų Sibiro naftos ir dujų provincija:
Urengoje, Jamburgskoje, Zapoliarnoje, Medvežje, Nadimskoje, Tazovskoje – Jamalo-Nencų autonominis rajonas;
Pokhromskoje, Igrimskoje – Berezovskio dujinis regionas;
Meldžinskojė, Luginecoje, Ust-Silginskojė – Vasjugano dujų guolių regionas.
Volgos-Uralo naftos ir dujų provincija:
reikšmingiausias yra Vuktylskoye, Timan-Pechora naftos ir dujų regione.
Vidurinė Azija ir Kazachstanas:
reikšmingiausia Vidurinėje Azijoje yra Gazlinskoje, Ferganos slėnyje;
Kyzylkum, Bayram-Ali, Darvazin, Achak, Shatlyk.
Šiaurės Kaukazas ir Užkaukazija:
Karadag, Duvanny – Azerbaidžanas;
Dagestano žibintai – Dagestanas;
Severo-Stavropolskoye, Pelachiadinskoye - Stavropolio teritorija;
Leningradskoye, Maikopskoje, Staro-Minskoye, Berezanskoye - Krasnodaro sritis.

Gamtinių dujų telkiniai taip pat žinomi Ukrainoje, Sachaline ir Tolimuosiuose Rytuose. Vakarų Sibiras išsiskiria gamtinių dujų atsargomis (Urengoje, Jamburgskoje, Zapoliarnoje, Medvežje). Pramonės atsargos čia siekia 14 trilijonų m3. Jamalo dujų kondensato telkiniai (Bovanenkovskoje, Kruzenšternskoje, Kharasaveyskoje ir kt.) dabar tampa ypač svarbūs. Jų pagrindu įgyvendinamas projektas Jamalas – Europa. Gamtinių dujų gamyba yra labai koncentruota ir orientuota į sritis, kuriose yra didžiausi ir pelningiausi telkiniai. Tik penkiuose laukuose – Urengoje, Jamburgskoje, Zapoliarnoje, Medvežje ir Orenburgskoje – yra 1/2 visų Rusijos pramonės atsargų. Apskaičiuota, kad Medvežje atsargos siekia 1,5 trilijono m3, o Urengoyskoe - 5 trilijonus m3. Kitas bruožas – dinamiška gamtinių dujų gavybos aikštelių padėtis, kuri paaiškinama sparčiu nustatytų išteklių ribų plėtimu, taip pat palyginamuoju paprastumu ir mažomis jų įtraukimo į plėtrą sąnaudomis. Per trumpą laiką pagrindiniai gamtinių dujų gamybos centrai iš Volgos regiono persikėlė į Ukrainą ir Šiaurės Kaukazą. Tolimesnius teritorinius poslinkius lemia telkinių vystymasis Vakarų Sibire, Centrinėje Azijoje, Urale ir Šiaurėje.

Po SSRS žlugimo Rusijoje sumažėjo gamtinių dujų gavyba. Nuosmukis daugiausia buvo stebimas Šiaurės ekonominiame regione (8 mlrd. m 3 1990 m. ir 4 mlrd. m 3 1994 m.), Urale (43 mlrd. m 3 ir 35 mlrd. m 3 ), Vakarų Sibiro ekonominiame regione (576 ir
555 mlrd. m3) ir Šiaurės Kaukaze (6 ir 4 mlrd. m3). Gamtinių dujų gamyba išliko tokia pati Volgos (6 mlrd. m3) ir Tolimųjų Rytų ekonominiuose regionuose. 1994 m. pabaigoje buvo pastebėta gamybos lygio didėjimo tendencija. Iš buvusios SSRS respublikų daugiausia dujų gamina Rusijos Federacija, antroje vietoje yra Turkmėnistanas (daugiau nei 1/10), trečioje – Uzbekistanas ir Ukraina. Gamtinių dujų gavyba Pasaulio vandenyno šelfe yra ypač svarbi. 1987 m. jūroje buvo pagaminta 12,2 mlrd. m 3 , arba apie 2% šalyje pagaminamų dujų. Susijusi dujų gamyba tais pačiais metais siekė 41,9 mlrd. m3. Daugelyje sričių viena iš dujinio kuro atsargų yra anglies ir skalūnų dujinimas. Požeminis anglies dujofikavimas atliekamas Donbaso (Lisichansko), Kuzbaso (Kiselevsko) ir Maskvos srityje (Tula).

Gamtinių dujų buvo ir išlieka svarbiu Rusijos užsienio prekybos eksporto produktu. Pagrindiniai gamtinių dujų perdirbimo centrai yra Urale (Orenburgas, Škapovas, Almetjevskas), Vakarų Sibire (Nižnevartovskas, Surgutas), Volgos regione (Saratovas), Šiaurės Kaukaze (Grozne) ir kitose dujose. turinčios provincijos.

Galima pastebėti, kad dujų perdirbimo įmonės traukia į žaliavų šaltinius – laukus ir didelius dujotiekius. Svarbiausias gamtinių dujų panaudojimas yra kuras. Pastaruoju metu pastebima tendencija didinti gamtinių dujų dalį šalies kuro balanse. Gamtinės dujos, kaip dujinis kuras, turi didelių pranašumų ne tik prieš kietąjį ir skystąjį kurą, bet ir prieš kitas dujinio kuro rūšis (aukštakrosnių, kokso krosnių dujas), nes jų kaloringumas yra daug didesnis. Metanas yra pagrindinis šių dujų komponentas. Be metano, gamtinėse dujose yra ir artimiausių homologų – etano, propano, butano. Kuo didesnė angliavandenilio molekulinė masė, tuo mažiau jo paprastai randama gamtinėse dujose.

Junginys gamtinės dujos skiriasi priklausomai nuo lauko.

Vidutinė gamtinių dujų sudėtis:

Vertingiausios gamtinės dujos su dideliu metano kiekiu yra Stavropolis (97,8% CH 4), Saratovas (93,4%), Urengojus (95,16%).
Gamtinių dujų atsargos mūsų planetoje yra labai didelės (apie 1015 m3). Rusijoje žinome daugiau nei 200 telkinių, jie yra Vakarų Sibire, Volgos-Uralo baseine ir Šiaurės Kaukaze. Rusija užima pirmąją vietą pasaulyje pagal gamtinių dujų atsargas.
Gamtinės dujos yra vertingiausia kuro rūšis. Deginant dujas išsiskiria daug šilumos, todėl jos tarnauja kaip energetiškai efektyvus ir pigus kuras katilinėse, aukštakrosnėse, krosnyse su atvira krosnele ir stiklo lydymo krosnyse. Gamtinių dujų naudojimas gamyboje leidžia žymiai padidinti darbo našumą.
Gamtinės dujos yra žaliavų šaltinis chemijos pramonei: acetileno, etileno, vandenilio, suodžių, įvairių plastikų, acto rūgšties, dažiklių, vaistų ir kitų produktų gamybai.

Susijusios naftos dujos yra dujos, kurios egzistuoja kartu su nafta, jos yra ištirpintos aliejuje ir yra virš jos, sudarydamos „dujų dangtelį“, veikiant slėgiui. Prie išėjimo iš gręžinio slėgis nukrenta, o susijusios dujos atskiriamos nuo naftos.

Junginys susijusios naftos dujos skiriasi priklausomai nuo lauko.

Vidutinė dujų sudėtis:

Asocijuotos naftos dujos taip pat yra natūralios kilmės. Jis gavo specialų pavadinimą, nes yra telkiniuose kartu su nafta:

Arba ištirpęs jame,

Arba yra laisvoje būsenoje

Susijusias naftos dujas taip pat daugiausia sudaro metanas, tačiau jose taip pat yra daug kitų angliavandenilių.

Šios dujos anksčiau nebuvo naudojamos, o tiesiog deginamos. Šiuo metu jis sugaunamas ir naudojamas kaip kuras bei vertingos cheminės žaliavos. Susijusių dujų panaudojimo galimybės yra dar platesnės nei gamtinių dujų, nes... jų sudėtis turtingesnė. Susijusiose dujose yra mažiau metano nei gamtinėse dujose, tačiau jose yra žymiai daugiau metano homologų. Norint racionaliau naudoti susijusias dujas, jos skirstomos į siauresnės sudėties mišinius. Po atskyrimo gaunamas dujinis benzinas, propanas ir butanas bei sausos dujos.

Taip pat išgaunami pavieniai angliavandeniliai – etanas, propanas, butanas ir kt. Juos dehidrogenuojant gaunami nesotieji angliavandeniliai – etilenas, propilenas, butilenas ir kt.

Asocijuotos naftos dujos (APG), kaip rodo pavadinimas, yra naftos gamybos šalutinis produktas. Nafta guli žemėje kartu su dujomis, o techniškai beveik neįmanoma užtikrinti išskirtinai skystos angliavandenilių žaliavos fazės, paliekant dujas formacijos viduje.

Šiame etape dujos suvokiamos kaip susijusi žaliava, nes pasaulinės naftos kainos lemia didesnę skystosios fazės vertę. Skirtingai nuo dujų telkinių, kuriuose visos gamybos ir gamybos techninės charakteristikos skirtos išskirtinai dujinei fazei išgauti (su nedideliu dujų kondensato mišiniu), naftos telkiniai nėra įrengti taip, kad būtų efektyviai vykdomas gavybos ir panaudojimo procesas. susijusių dujų.

Toliau šiame skyriuje bus išsamiau nagrinėjami techniniai ir ekonominiai APG gamybos aspektai, o remiantis gautomis išvadomis parenkami parametrai, kuriems bus kuriamas ekonometrinis modelis.

Bendrosios susijusių naftos dujų charakteristikos

Angliavandenilių gamybos techninių aspektų aprašymas pradedamas nuo jų atsiradimo sąlygų aprašymo.

Pati nafta susidaro iš organinių negyvų organizmų liekanų, nusėdusių jūros ir upių dugne. Laikui bėgant vanduo ir dumblas apsaugojo medžiagą nuo skilimo, o besikaupiant naujiems sluoksniams didėjo slėgis apatiniuose sluoksniuose, o tai kartu su temperatūra ir cheminėmis sąlygomis lėmė naftos ir gamtinių dujų susidarymą.

Nafta ir dujos atsiranda kartu. Esant aukštam slėgiui, šios medžiagos kaupiasi vadinamųjų pirminių uolienų porose ir pamažu, vykdydamos nuolatinės transformacijos procesą, mikrokapiliarinėmis jėgomis kyla į viršų. Bet kylant į viršų gali susidaryti spąstai – kai tankesnis sluoksnis dengia sluoksnį, per kurį migruoja angliavandeniliai, ir taip vyksta kaupimasis. Tuo metu, kai susikaupia pakankamas angliavandenilių kiekis, prasideda iš pradžių sūraus, sunkesnio už naftą vandens išstūmimo procesas. Toliau nuo žiebtuvėlių dujų atskiriama pati alyva, tačiau dalis ištirpusių dujų lieka skystojoje frakcijoje. Būtent atskirtas vanduo ir dujos tarnauja kaip įrankiai naftai išstumti į išorę, formuoti vandens ar dujų slėgio režimus.

Atsižvelgdamas į vietos sąlygas, gylį ir kontūrą, kūrėjas parenka gręžinių skaičių, kad maksimaliai padidintų gamybą.

Pagrindinis šiuolaikinis naudojamas gręžimo būdas yra rotacinis gręžimas. Šiuo atveju gręžimą lydi nuolatinis gręžimo atpjovų - formavimo fragmentų, atskirtų grąžtu, kilimas į išorę. Šiuo atveju, siekiant pagerinti gręžimo sąlygas, naudojamas gręžimo skystis, dažnai susidedantis iš cheminių reagentų mišinio. [Pilkas miškas, 2001]

Susijusių naftos dujų sudėtis skirsis priklausomai nuo lauko, priklausomai nuo visos geologinės šių telkinių susidarymo istorijos (šaltinio uolienų, fizinių ir cheminių sąlygų ir kt.). Vidutiniškai metano dalis tokiose dujose yra 70% (palyginimui, gamtinėse dujose metano yra iki 99% tūrio). Didelis priemaišų kiekis, viena vertus, apsunkina dujų transportavimą per dujų perdavimo sistemą (GTS), kita vertus, dėl tokių itin svarbių komponentų kaip etanas, propanas, butanas, izobutanas ir kt. dujos yra labai geidžiama žaliava naftos chemijos gamybai. Vakarų Sibiro naftos telkiniams būdingi šie angliavandenilių kiekio susijusiose dujose rodikliai [Popular Petrochemistry, 2011]:

• Metanas 60-70 proc.
• Etanas 5-13%
• · Propanas 10-17%
• · Butanas 8-9%

TU 0271-016-00148300-2005 „Susijusios naftos dujos, kurias reikia pristatyti vartotojams“ apibrėžia šias APG kategorijas (pagal C 3 ++ komponentų kiekį, g/m 3):

• · „Lieknas“ – mažiau nei 100
• · "Vidutinis" - 101-200
• · „Riebalai“ - 201-350
• · Itin riebus – daugiau nei 351

Toliau pateiktame paveikslėlyje [Filippov, 2011] nurodoma pagrindinė veikla, vykdoma naudojant susijusias naftos dujas, ir šios veiklos poveikis.

1 pav. Pagrindinė veikla, vykdoma naudojant APG, ir jos padariniai, šaltinis: http://www.avfinfo.ru/page/inzhiniring-002

Naftos gavybos ir tolesnio laipsniško atskyrimo metu išsiskiriančios dujos turi skirtingą sudėtį – pirmiausia išsiskiria dujos, kuriose yra daug metano frakcijos, o kituose atskyrimo etapuose – dujos su vis didesniu angliavandenilių kiekiu. aukštesnės eilės. Veiksniai, įtakojantys susijusių dujų išsiskyrimą, yra temperatūra ir slėgis.

Dujų chromatografas naudojamas susijusių dujų kiekiui nustatyti. Nustatant susijusių dujų sudėtį taip pat svarbu atkreipti dėmesį į ne angliavandenilių komponentų buvimą - pavyzdžiui, vandenilio sulfido buvimas APG gali neigiamai paveikti dujų transportavimo galimybę, nes gali atsirasti korozijos procesų. dujotiekis.

2 pav. - Alyvos paruošimo ir APG apskaitos schema, šaltinis: Skolkovo energetikos centras

2 paveiksle schematiškai pavaizduotas laipsniškas naftos perdirbimo procesas su susijusių dujų išleidimu. Kaip matyti iš paveikslo, susijusios dujos dažniausiai yra šalutinis pirminio angliavandenilių atskyrimo produktas, gaunamas iš naftos gręžinio. Su apskaita susijusių dujų problema kyla dėl būtinybės įrengti automatinius apskaitos prietaisus keliuose atskyrimo etapuose, o vėliau tiekimo šalinimui (dujų perdirbimo įmonėse, katilinėse ir kt.).

Pagrindiniai įrengimai, naudojami gamybos vietose [Filippov, 2009]:

• Padidinimo siurblinės (BPS)
• Alyvos atskyrimo įrenginiai (OSN)
• · Alyvos apdorojimo įrenginiai (OPN)
• · Centriniai alyvos apdorojimo taškai (CPPN)

Pakopų skaičius priklauso nuo susijusių dujų fizinių ir cheminių savybių, ypač nuo tokių veiksnių kaip dujų kiekis ir dujų santykis. Dažnai pirmojo atskyrimo etapo dujos naudojamos krosnyse šilumai generuoti ir pašildyti visą alyvos masę, siekiant padidinti dujų išeigą tolesniuose atskyrimo etapuose. Vairavimo mechanizmams naudojama elektra, kuri taip pat gaminama lauke, arba pagrindiniai elektros tinklai. Daugiausia naudojamos dujinės stūmoklinės elektrinės (GPPP), dujų turbinos (GTS) ir dyzeliniai generatoriai (DGS). Dujų įrenginiai veikia su pirmos pakopos atskyrimo dujomis, o dyzelinė – importuotu skystuoju kuru. Konkretus elektros gamybos tipas parenkamas atsižvelgiant į kiekvieno individualaus projekto poreikius ir ypatybes. Dujų turbininė elektrinė kai kuriais atvejais gali generuoti elektros perteklių kaimyniniams naftos gavybos įrenginiams tiekti, o kai kuriais atvejais likusią dalį parduoti didmeninėje elektros rinkoje. Kogeneracinėje energijos gamybos rūšyje gamyklos vienu metu gamina šilumą ir elektros energiją.

Blyksnio linijos yra privalomas bet kurio lauko atributas. Net jei jie nenaudojami, jie reikalingi dujų pertekliui sudeginti kritiniu atveju.

Naftos gavybos ekonomikos požiūriu investiciniai procesai susijusių dujų panaudojimo srityje yra gana inerciniai ir pirmiausia orientuoti ne į rinkos sąlygas trumpuoju laikotarpiu, o į visų ekonominių ir institucinių veiksnių visumą. gana ilgalaikis horizontas.

Ekonominiai angliavandenilių gamybos aspektai turi savo specifines ypatybes. Aliejaus gamybos ypatumai yra šie:

• Pagrindinių investicinių sprendimų ilgalaikis pobūdis
• · Didelis investicijų atsilikimas
• · Didelės pradinės investicijos
• Pradinės investicijos negrįžtamumas
• Natūralus gamybos mažėjimas laikui bėgant

Norint įvertinti bet kurio projekto efektyvumą, įprastas verslo vertės vertinimo modelis yra NPV vertinimas.

NPV (Grynoji dabartinė vertė) – vertinimas pagrįstas tuo, kad visos būsimos numatomos įmonės pajamos bus sumuojamos ir sumažinamos iki šių pajamų dabartinės vertės. Ta pati pinigų suma šiandien ir rytoj skiriasi diskonto norma (i). Taip yra dėl to, kad laikotarpyje t=0 mūsų turimi pinigai turi tam tikrą vertę. Nors per laikotarpį t=1 infliacija pasklis į šiuos fondus, bus visokių rizikų ir neigiamų padarinių. Visa tai daro būsimus pinigus „pigesnius“ nei dabartinius.

Vidutinis naftos gavybos projekto gyvavimo laikas gali būti apie 30 metų, po kurio seka ilgas, kartais dešimtmečius besitęsiantis gavybos nutraukimas, susijęs su naftos kainų lygiu ir veiklos sąnaudų atsipirkimu. Be to, naftos gavyba piką pasiekia per pirmuosius penkerius gavybos metus, o vėliau dėl natūralaus gavybos mažėjimo palaipsniui blėsta.

Pirmaisiais metais įmonė daro dideles pradines investicijas. Tačiau pati gamyba pradedama tik praėjus keleriems metams nuo kapitalo investicijų pradžios. Kiekviena įmonė stengiasi kuo labiau sumažinti investicijų atsilikimą, kad projektas kuo greičiau atsipirktų.

Tipiškas projekto pelningumo grafikas parodytas 3 paveiksle:

3 pav. NPV diagrama tipiškam naftos gavybos projektui

Šis paveikslas rodo projekto NPV. Didžiausia neigiama reikšmė yra MCO (maksimalių grynųjų pinigų sąnaudų) rodiklis, kuris parodo, kiek investicijų reikia projektui. Sukauptų pinigų srautų linijos grafiko sankirta su laiko ašimi metais yra projekto atsipirkimo laikas. NPV kaupimo greitis mažėja tiek dėl mažėjančios gamybos normos, tiek dėl laiko diskonto normos.

Be kapitalinių investicijų, gamybai kasmet reikalingos veiklos sąnaudos. Eksploatacinių išlaidų padidėjimas, kuris gali apimti metines technines išlaidas, susijusias su rizika aplinkai, sumažina projekto NPV ir padidina projekto atsipirkimo laikotarpį.

Taigi papildomos išlaidos susijusių naftos dujų apskaitai, surinkimui ir panaudojimui projekto požiūriu gali būti pagrįstos tik tuo atveju, jei šios išlaidos padidina projekto GDV. Priešingu atveju sumažės projekto patrauklumas ir dėl to arba sumažės įgyvendinamų projektų skaičius, arba bus koreguojamos naftos ir dujų gavybos vieno projekto apimtys.

Tradiciškai visus susijusius dujų panaudojimo projektus galima suskirstyti į tris grupes:

• 1. Pats perdirbimo projektas yra pelningas (atsižvelgiant į visus ekonominius ir institucinius veiksnius), o įmonėms įgyvendinti nereikės papildomų paskatų.
• 2. Naudojimo projekto GDV yra neigiama, o viso naftos gavybos projekto suminė NPV yra teigiama. Būtent į šią grupę galima sutelkti visas skatinamąsias priemones. Bendrasis principas bus sudaryti sąlygas (paskatomis ir baudomis), kad įmonei būtų pelninga imtis perdirbimo projektų, o ne mokėti baudas. Be to, kad bendros projekto išlaidos neviršytų bendros NPV.
• 3. Perdirbimo projektai turi neigiamą NPV, o juos įgyvendinus bendras naftos gavybos projektas tam tikram telkiniui taip pat tampa nuostolingas. Tokiu atveju skatinamosios priemonės arba nesumažins išmetamųjų teršalų (bendrovė mokės baudas iki jų suminių sąnaudų, lygių projekto NPV), arba bus apdraustas laukas ir atsisakyta licencijos.

Skolkovo energetikos centro duomenimis, investicinis ciklas įgyvendinant APG utilizavimo projektus yra daugiau nei 3 metai.

Investicijos, Gamtos išteklių ministerijos duomenimis, iki 2014 metų turėtų siekti apie 300 mlrd. rublių, kad būtų pasiektas tikslinis lygis. Remiantis antrojo tipo projektų administravimo logika, mokėjimų už taršą tarifai turėtų būti tokie, kad visų mokėjimų potenciali kaina būtų didesnė nei 300 mlrd. rublių, o alternatyvieji kaštai būtų lygūs bendroms investicijoms.