Решения по утилизации попутного нефтяного газа
Введение
Задачу сбора и утилизации ПНГ нефтяные компании реализуют различными путями: строят газотурбинные электростанции, вырабатывающие электроэнергию для нефтепромысловых нужд; для получения целого спектра продуктов нефтехимии транспортируют газ на ГПЗ или НПЗ (если они находятся в зоне досягаемости); строят комплексы очистки и сдают подготовленный газ в магистральные трубопроводы; с целью повышения нефтеотдачи осуществляют закачку газа под высоким давлением в пласт, вариантов много, и они невозможны без использования компрессорного оборудования.
Компрессорный завод «Борец», имея огромный накопленный опыт, продолжает осуществлять поставки компрессорного оборудования для реализации программ по утилизации ПНГ. За 2008-2011 гг. проведен целый ряд проектов с поставкой компрессорного и дополнительного оборудования в составе установок сбора,подготовки, транспортировки, установок осушки и переработки газа, как на базе компрессоров «Борец», так и на базе модулей сжатия Ariel, которые успешно эксплуатируются в подразделениях ОАО «Газпром», АО НК «КазМунайГаз», СП «КазГерМунай» и др.
Применяемое оборудование и технологии
Участвуя в реализации программ по утилизации ПНГ, компания «Борец», обладая собственным инжиниринговым центром, в сотрудничестве с ведущими российскими и зарубежными институтами, использует самые передовые технологические разработки. Нашими партнерами также являются зарубежные специалисты (США), внедряющие на территории России современные решения с частичной поставкой и/или изготовлением узлов по иностранным технологиям и расчетам.
Продукция компрессорного завода «Борец» хорошо известна нефтегазовым компаниям, номенклатура завода пользуется стабильным спросом на рынке компрессорного оборудования мощностью до 315 кВт, в различных исполнениях. Но в связи с постоянными обращениями заказчиков по производительностям, которые выходят за стандартную линейку, компанией было принято решение произвести подбор достойного производителя, перекрывающего диапазон мощности выше 315 кВт.
Для удовлетворения потребности производства компрессорных установок свыше 315 кВт, в 2007 году компанией «Борец» были проведены переговоры с ведущими дистрибьюторами (пекиджерами) компрессоров высокой мощности. После тщательного анализа рынка и по результатам проведенных переговоров компанией «Борец» была выбрана американская компания Ariel, которая является мировым лидером по производству газовых поршневых компрессоров высокого давления. Эти мощные, среднескоростные, поршневые компрессоры хорошо зарекомендовали себя в таких областях, как трубопроводный транспорт газа, дожим топливного газа для двигателей электрогенераторов, в технологических процессах, требующих применения компрессоров большой производительности.
В 2010 году, компанией «Борец» были подписаны соглашения о сотрудничестве с компанией Ariel, следствием которого явился «выход» компании «Борец» на совершенно новый уровень компрессоростроения, позволяющий производить новую линейку продукции мирового уровня. С 2008 г. компанией «Борец» реализован ряд крупных проектов на базе модулей сжатия Ariel.
На сегодняшний день доступна для заказа линейка продукции Ariel на компрессорных базах КВВ, KBV, KBU, KBZ, JGC, JGD, JGK, JGT, JGH, JGE, JGR, JGJ, JG, JGA, JGN, JGQ, JGM, JGP (всего 46 баз) с установленной мощностью привода до 8000 кВт. В зависимости от требований Заказчика в качестве привода могут использоваться: электродвигатель, газопоршневой, дизельный двигатель, газовая турбина. Технические параметры компрессоров «Ariel» определяются выбранными для заданных условий базой и цилиндрами. Ориентировочно, производительность одного компрессора составляет от 10 000 нм3 в сутки при низких давлениях на всасывании, многоступенчатом сжатии у наименьших моделей, до 17 000 000 нм3 в сутки при высоких давлениях на всасывании и одноступенчатом сжатии у наибольших моделей.
В типовой объем поставки компрессорных установок входят:
- смонтированные на одной или нескольких рамах компрессор с приводом;
- аппарат воздушного охлаждения (АВО) двигателя и системы смазки;
- аппарат воздушного охлаждения (АВО) для сжатого газа на выходе из компрессора;
- система управления (автоматизации);
- запорная и предохранительная арматура;
- буферные емкости на всасывании и нагнетании;
- входной и межступенчатые сепараторы.
В случае необходимости компрессорные установки могут поставляться с быстровозводимыми мобильными зданиями. Данные укрытия поставляются с системами жизнеобеспечения, включающими системы освещения, пожаротушения, газоанализации, вентиляции и т. д.
Компрессорный завод «Борец» первым в СССР выпустил передвижную компрессорную станцию типа СД (в 1950 году), а в 2011 году в России заводом планируется производство уникальных передвижных станции на базе модулей сжатия Ariel. Компрессорный завод «Борец» является единственным в России, предлагающим передвижные станции на базе мощных компрессоров Ariel, в рамках габаритов. Данные компрессора за счет большей мощности имеют большую производительность и функциональность.
Помимо производства оборудования для утилизации ПНГ. компрессорным заводом «Борец» на базе модулей сжатия Ariel производятся машины по откачке газа, опрессовке трубопроводов и других процессов, данные установки имеют увеличенный ресурс и большую мощность.
Использование попутного нефтяного газа
ПНГ, как и природный газ или нефть, является ценнейшим сырьем для химической и энергетической промышленности. ПНГ обладают высокой теплотворной способностью, которая колеблется в пределах от 9000 до 15000 ккал/ мэ. но его использование в энергогенерации затрудняется нестабильностью состава и наличием большого количества примесей, что требует дополнительных затрат на очистку («осушку») газа.
В химической промышленности содержащиеся в ПНГ метан и этан (соединения бутадиена, бутиленов и про-пиленов) используются для производства пластмасс и каучуков. а более тяжелые элементы служат сырьем при производстве ароматических углеводородов, высокооктановых топливных присадок и сжиженных углеводородных газов, в частности сжиженного пропан-бутана технического (СПБТ). Кроме того, ПНГ востребован в цветной и черной металлургии, стекольной и цементной промышленности.
Потребность в утилизации ПНГ
В настоящее время у недропользователей вновь возник интерес к проблеме коммерческой переработки попутного газа. Причиной этого в первую очередь является требование государства к нефтяным компаниям утилизировать нефтяной газ в соответствии с условиями лицензий на эксплуатацию нефтяных месторождений (Федеральный Закон РФ «О недрах», обязывающий недропользователей проводить работы по утилизации 95 % ПНГ, спустя четыре года после ввода месторождения в эксплуатацию). Невыполнение этих условий может служить основанием для лишения недропользователя лицензии на добычу нефти, так как сжигание попутного нефтяного газа - серьезная экологическая проблема, как для самих нефтедобывающих регионов, так и для глобальной окружающей среды.
Стандартом для нефтяных компаний в развитых странах является утилизация 90-95% добываемого попутного нефтяного газа, в то время как в России, даже по официальным данным, сжигается не менее 30 % этого углеводородного сырья, это более полумиллиона тонн вредных выбросов в атмосферу в России и странах СНГ ежегодно и миллиарды долларов упущенной выгоды.
Выходом в разрешении ситуации с утилизацией факельного газа будет привлечение нашей компании, которая является ведущей российской компанией, способной реализовать сложные проекты производящей оборудование для газовой и нефтяной промышленности на базе компрессорных модулей собственного производства и на базе модулей сжатия компании Ariel, мощностью до 8000 кВт на давление до 538 бар.
Способы утилизации [переработки) ПНГ
На сегодняшний день известно большое количество способов утилизации попутного нефтяного газа. Российский и зарубежный опыт показывает, что утилизация ПНГ идет в следующих основных направлениях:
1. Фракционная переработка ПНГ
Сбор и переработка газа на ГПЗ является комплексным способом утилизации в случае близкого расположения ГПЗ и его неполной загруженности. Так как исходный ПНГ имеет относительно низкое давление (как правило, в пределах 0,15-0,5 МПа), то для транспортировки газа от скважины до ГПЗ возможно применение дожимающей компрессорной станции (ДКС), обеспечивающей сжатие газа до давления 1,2-8,0 МПа в зависимости от технологии, применяемой на ГПЗ, и расстояния до него. Производственные решения компании «Борец» позволяют комплектовать компрессоры на любые давления (до 538 бар), что дает возможность удовлетворить различные требования заказчиков.
Обычно расстояние от месторождения до ГПЗ сотни километров, потому все чаще нефтяные компании используют малогабаритные установки переработки попутного нефтяного газа для получения товарной продукции в виде газообразного топливного метана, стабильного газового бензина и пролан-бутановой фракции непосредственно на нефтяных месторождениях. При необходимости комплекс дополняется блоком газофракционирования с получением в качестве целевых продуктов технического пропана, изобутановой фракции, нормального бутана и т. д. Установки переработки попутного нефтяного газа представляют собой блочно-модульный комплекс и могут рассматриваться как временный способ утилизации. После выработки месторождения оборудование может быть перемещено. В качестве модулей сжатия все чаще находят применение модульные компрессорные станций серии МКС, поставляемые компанией «Борец».
Такая схема утилизации ПНГ, с применением модульных компрессорных станций серии МКС, реализована компанией «Борец» на месторождении Жетыбай (Казахстан) и в Казгермунае (Казахстан) на месторождении Ак-шабулак, с применением в технологии переработки ПНГ на базе компрессоров Ariel.
2. Локальная выработка электроэнергии
При данном способе утилизации ПНГ продукты переработки используются для выработки электрической и тепловой энергии непосредственно на месторождении, а также на технологические нужды промыслов (микротурбинные или газопоршневые энергоустановки). Является второй по объему использования технологией утилизации ПНГ в РФ.
Ограничения по реализации данного варианта утилизации ПНГ (выработка электроэнергии) обусловлены небольшим спросом на энергоресурсы в районах нефтедобычи. Проблема утилизации газа в этом случае решается путем применения газогенераторных установок, позволяющих вырабатывать электроэнергию. Однако при этом необходимо учесть, что газ, подаваемый на ГТЭС, должен быть очищен и подготовлен по составу, а в большинстве случаев необходимы дожимающие компрессоры для достижения требуемого давления топливного газа.
Компанией «Борец» разработаны и поставляются дожимающие газовые компрессорные установки (стационарные и в составе модульных компрессорных станций серии МКС), предназначенные для подачи топливного газа на ГТЭС.
3. Закачка ПНГ и смесей на его основе в пласт
для повышения нефтеотдачи (100-150 бар)
Применяется закачка газа в продуктивные нефтяные пласты (технология «газлифт») с целью поддержания пластового давления и повышения нефтеотдачи, сохранения ресурсов газа и предотвращения сжигания газа или выветривания (распыления в атмосферу).
В зарубежной практике для повышения нефтеотдачи (иногда и для временного хранения газа) достаточно часто применяется закачка ПНГ в пласт. Одной из новых технологий этого направления является технология водогазового воздействия (ВГВ) на пласт, при которой осуществляется попеременная закачка в пласт газа и воды. Для закачки газа под высоким давлением компанией «Борец» применяются КУ с компрессорными модулями Ariel.
Реализация 3-го варианта связана с ограничениями технологического и экономического характера. Однако в зависимости от геологических характеристик конкретного месторождения повторная закачка в пласт способна иметь и негативные последствия, так как не исключено неблагоприятное воздействие на приток нефти. Может сложиться ситуация, когда из двух ожидаемых полезных эффектов (экономического и экологического) реально будет получен только один - экологический, связанный с сокращением вредных выбросов в атмосферу. Диапазон давления нагнетания газа обычно составляет 25...42 МПа. Для обеспечения такого давления применяются, как правило, поршневые компрессорные установки специального назначения.
Данные способы позволяют утилизировать до 95-98% добываемого газа (в отечественной терминологии - ресурсов ПНГ) и во всех способах утилизации компания «Борец» готова предложить комплексное решение с использованием компрессорного оборудования как собственного, так и импортного производства. В зависимости от потребностей и условий, каждая компания вправе выбрать выгодный для себя путь утилизации ПНГ.
Оборудование компании «Борец» в программах утилизации ПНГ
Если на месте добычи обустраивается инфраструктура, предусматривающая наличие стационарной компрессорной станции, то специалисты Компрессорного комплекса «Борец» могут предложить поршневые (на базе модулей сжатия «Борец» и Ariel) и винтовые (на базе модулей сжатия иностранных производителей) дожимающие газовые компрессорные установки с разными типами приводов, в том числе и с газопоршневым. Если строительство здания компрессорной станции не спланированно или невозможно, то решением проблемы могут стать модульные компрессорные станции серии МКС на базе газовых поршневых и винтовых компрессорных установок. Станции поставляются к пуску в полной готовности.
В стандартной комплектации предусмотрены все необходимые для надежной и качественной работы системы, такие как: система автоматики и управления с возможностью вывода сигналов на удаленный пульт, системы подогрева станции, освещения, регенерации тепла, средства пожарной безопасности, а также системы газоанализации и принудительной вентиляции. Все выпускаемые для сжатия углеводородных газов станции поставляются во взрывозащищенном исполнении. По требованию заказчика станции могут быть укомплектованы системами регулирования производительности в широком диапазоне.
К преимуществам модульных станций серии МКС на базе поршневых компрессорных установок можно отнести отсутствие загрязнений газа маслом при сжатии и экономию затрат на электроэнергию, изготовление станций МКС лишь на базе «сухих» поршневых компрессоров, благодаря чему исключается необходимость в установке дополнительных очистительных комплексов. Максимальное содержание сероводорода в сжимаемом попутном газе может достигать 20 %, Опыт эксплуатации станций серии МКС оказался успешным, потребители оценили их преимущества.
Сейчас модульные компрессорные станции серии МКС эксплуатируются в ряде крупных нефтяных компаний России и других стран СНГ при сборе, очистке и переработке попутного нефтяного газа. Это далеко не весь спектр предлагаемого нами компрессорного оборудования.
Компания «Борец» может стать и вашим надежным партнером. Индивидуальный подход к каждому заказчику и широкие производственные возможности позволяют изготавливать компрессорное оборудование под самые специфические требования заказчика и условия новых технологических процессов.
