Примерное время чтения: 8 мин.
Попутный нефтяной газ (ПНГ) представляет собой смесь газообразных и парообразных углеводородных и неуглеводородных компонентов, выделяющихся из пластовой нефти при снижении давления во время нефтедобычи. Он залегает в виде газовых «шапок» над месторождением или содержится в растворённом состоянии непосредственно в нефти.
Изначально ПНГ рассматривался исключительно как побочный продукт, а не как ценный ресурс и поэтому просто сжигался на факелах. В России в 1960-е годы во время череды открытий крупных залежей нефти в Западной Сибири попутный нефтяной газ сжигали, так как на тот момент это был самый простой способ его утилизации. Для этого на производственных площадках месторождений устанавливались факельные установки. К ним подводились трубопроводы, по которым ПНГ подавался к факельной трубе — для сжигания. Но со временем стало ясно, что сжигание ПНГ негативно отражается на состоянии окружающей среды и здоровье людей: может приводить к онкологическим заболеваниям, нарушениям репродуктивной функции, болезням органов дыхания, заболеваниям нервной системы и т.п.
Сегодня попутный нефтяной газ является достаточно дорогим ресурсом, ведь в его состав входят метан, этан, пентан, бутан, гексан, водяные пары, инертные газы, азот, диоксид углерода, гелий и другие компоненты. Он обладает большой теплотворной способностью, а входящие в состав ПНГ метан и этан используются в производстве пластмасс и каучука, другие его элементы — ценное сырье для высокооктановых топливных присадок и сжиженных углеводородных газов.
В России вопрос о необходимости контроля за сжиганием ПНГ возник сравнительно недавно: чуть более 10 лет назад, а в настоящее время сжигание попутного нефтяного газа в нефтегазовом секторе является одной из наиболее острых проблем, так как влечет за собой экономические, экологические, социальные потери и риски для государства.
Образованное Всемирным банком партнерство по уменьшению сжигания газа (World Bank’s Global Gas Flaring Reduction Partnership (GGFR) продолжает работу с правительствами стран, нефтяными компаниями и иными организациями для оказания помощи по идентификации технических и законодательных барьеров, которые препятствуют уменьшению сжигания газов, развитию соответствующих программ, специфических в каждой стране, проведению исследований и способствуют совместному использованию положительных практик в этой области.
Немаловажное значение имеют также инициативы данной организации по совершенствованию мониторинга сжигания газов и выполнению достоверной отчетности. GGFR выпускает регулярные отчеты (Global Gas Flaring Tracker Report) в которых, в частности, приводятся данные о том, что за период с 1996 по 2019 год добыча нефти увеличилась на 37%, сжигание газа уменьшилось на 9%. По данным Всемирного Банка, Россия фигурирует в числе лидеров списка стран с самыми высокими показателями сжигания ПНГ на факелах.
В России многие нефтяные месторождения в совокупности обладают огромными запасами условно «бесплатного» попутного нефтяного газа, требующего эффективного использования вместо его сжигания и ухудшения экологии. Однако полезная утилизация ПНГ является сложной задачей, которая требует знания свойств и составов ПНГ, проведения научных исследований по переработке и подготовке такого газа.
Особенно актуальными являются такие исследования для сравнительно небольших объемов добываемого ПНГ (10-50 млн кубометров в год), характерного для отдельных отдаленных нефтяных кустов, так как в случае возможности сбора ПНГ в больших объемах целесообразность (экономическая эффективность) его подготовки и переработки возрастает. ПНГ направляется на факелы в основном там, где далеко до инфраструктуры, извлекаются сравнительно малые объемы ПНГ и где нет ясной методики, что с этим побочным, сравнительно малоизученным продуктом нефтедобычи делать.
Практически на всех российских заводах по переработке попутного нефтяного газа сегодня ведется разделение ПНГ на легкие и тяжелые фракции. Легкие фракции отправляются в газопроводы, а тяжелые транспортируются на газоперерабатывающие заводы, нефтехимические комплексы, где есть газофракционные установки для дальнейшего выделения бутана, пропана, пентана, гексана и их смесей.
Наиболее квалифицированным использованием ПНГ считается его переработка. Известны следующие способы полезной утилизации ПНГ:
- закачка в пласт для повышения продолжительности добычи нефти;
- использование в качестве топливного газа, подмешивание к потоку топливного газа для производства электроэнергии и/или тепла;
- использование компонентов газа в качестве сырья для нефтехимического производства.
Нефтехимические направления требуют больших объемов ПНГ, прокладки трубопровода до ближайшего газоперерабатывающего завода, что на многих, особенно отдаленных месторождениях на Севере России, в Арктической зоне, на морских буровых, может быть практически нереально. Использование попутного газа для обратной закачки в пласт с целью увеличения коэффициента извлечения нефти там, где это целесообразно, проводиться может, однако, так не утилизируется весь добываемый объем ПНГ. Кроме того, закачанный обратно в пласт попутный газ практически полностью будет возвращаться с добываемой нефтью, и опять возникнет задача его утилизации.
Ряд исследований показывают, что при объеме добычи ПНГ до 50 млн кубометров в год и при расстоянии до газоперерабатывающего предприятия (ГПЗ) или компрессорной станции свыше 40 км наиболее приемлемой технологией утилизации является автономная выработка тепловой и электрической энергии; при объеме добычи ПНГ до 100 млн кубометров в год и при расстоянии до инфраструктуры (КС, ГПЗ) более 50 км — автономная выработка энергии и некоторые виды нефтехимии, закачка в пласт; при расстояниях свыше 75 километров до инфраструктуры практически целесообразна только выработка местной электрической и тепловой энергии.
Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2035 года, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 09.06.2020 № 1523-р, предусмотрено снятие основных инфраструктурных, технологических и иных ограничений рационального использования ПНГ и минимизации объемов его сжигания на факелах. По данным Министерства природных ресурсов, в среднем по Российской Федерации в 2022 году полезное использование ПНГ составило 82,5%.
Для контроля объёмов сжигания ПНГ хорошо себя зарекомендовали системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). На некоторых спутниках установлены устройства, позволяющие получать данные в тепловом и инфракрасном диапазонах. Температура, выделяемая при горении газа, очень высокая, следовательно, полученную со спутников информацию можно использовать для определения состояния факелов и оценки объёмов сжигания газа. Тепловой диапазон позволяет точно оценить температуру подстилающей поверхности, но пространственное разрешение такой аппаратуры слишком низкое, чтобы точно определить факельные установки, которые являются крайне малыми по размерам.
Точность определения факелов сжигания ПНГ по космическим снимкам достигает 98%. Оставшиеся 2% факелов газа из космоса могут быть природными и антропогенными пожарами, которые трудно отличить, используя только ИК-диапазон снимков. Интенсивность работы факельных установок сжигания газа можно определить по яркости и площади тепловых «засветов» на снимках. А имея множество разновременных данных ДЗЗ (в идеале за каждый день), можно оценить объёмы сжигания за период наблюдений и выявить нарушения действующего законодательства.
Москва
