Россия является одним из крупных поставщиков нефти. Но не смотря на ценность этого углеводородного сырья, технология производства и транспортировки нефти подразумевает сжигание части растворенного в ней газа. Эта проблема присуща всем производителям нефти, поэтому многие ищут эффективные технологии утилизации попутного газа. В этой статье мы проанализируем наиболее оригинальные подходы к её решению.
В чем проблема?
Нефть, которая находится в глубинах Земли, представляет собой достаточно хлополное вещество. В процессе её добычи используются различные буровые растворы, химические вещества, ПАВы. Недра Земли изрезаны водными пластами, а самое проблематичное — растворенные в нефти газы, основным из которых является метан. Также в нефти растворены и более старшие углеводороды, такие как пропан, бутан, парафины. Нефть требует тщательной очистки для дальнейшей её транспортировки. Поэтому по пути перекачки нефти стоят специальные станции, задачи которых «доводить» нефть до строгих экспортных стандартов. Одна из задач станции очистки (если не основная задача) — извлекать из нефти растворенный в ней газ. Газ этот девать некуда, поэтому самый простой способ его утилизации простое сжигание.
В принципе, в процессе сжигания попутного газа нет ничего зазорного. Я, как ярый сторонник истиной экологии, даже очень рад, что таким способом в планетарную биосистему возвращается углерод через эмиссию CO2. Куда хуже неконтролируемый выброс метана — чрезвычайно опасного парникового газа, который удерживается в атмосфере многие годы и не участвует в необходимых Планете биологических процессах. Метан надо сжигать! Конечно, сжигать его в простых факелах просто не по-хозяйски. Любое его полезное сжигание, например в когенераторе, для природы также полезно, ведь углекислый газ выделяется в том же объеме, но при этом можно получить в добавок электричество и тепло.
Сколько в России сжигается попутного газа?
Удивительно, но достоверной информации о количестве сжигаемого газа никто не знает. Существуют лишь ориентировочные оценки, которые существенно разнятся. Так, к примеру, по оценке спутников «шпионов», которые с орбиты Земли наблюдают за горящими российскими факелами, суммарно сжигается порядка 60 миллиардов кубических метров газа в год. По официальным оценкам экологов — примерно 13 миллиардов. По оценкам компаний по добыче нефти не более 10 миллиардов, а на одном из заседаний Президент РФ Владимир Путин озвучил цифру в 20 миллиардов кубических метров. А вот любопытные данные Счетной палаты (источник). Так, в 2009 году, по её данным, только семь крупнейших нефтяных компаний («Роснефть», «Лукойл», ТНК-BP, «Газпром нефть», «Русснефть», «Башнефть» и «Славнефть») сожгли в факелах 19,96 млрд м³ попутного нефтяного газа, что составило 64,3 %(!) общей его добычи. В любом случае, даже средневзвешенные оценки показывают, что в факелах каждый год сгорает такое количество газа, которое сопоставимо с третью (!) объема экспорта газа в Европу. Что-же делать с этим огромным ресурсом, который не приносит никакой прибыли, да еще и съедает дополнительные деньги? Вопрос пока остается открытым.
Анализ технологий утилизации природного газа
Рассмотрим существующие технологии утилизации природного газа. Так, как это моя статья, поэтому выскажу свое мнение, что все они практически бесперспективны. Но все-же.
Закачка попутного газа обратно в Землю
Данную технологию пытаются внедрять некоторые нефтяные компании. Этот метод позволяет повысить внутрипластовое давление, что увеличивает выход нефти из скважины. Но это до поры до времени. Все это больше от безысходности, так как Правительство собирается существенно (в десятки раз) поднять штрафы за сжигание газа. При этом технология требует сложного оборудования, которое в России не производится. Импортное оборудование очень дорого, и требует дополнительной квалификации персонала. Также к недостаткам можно отнести то, что данный метод не применим для малых и разбросанных по большой территории скважин и может быть как-то эффективно применен только на очень крупных месторождениях.
Подача попутного газа в газовые трубопроводы
Казалось бы, нет ничего проще попутный газ закачивать в газовые трубопроводы. Однако газовая труба проложена не везде, да и Газпром предъявляет очень жесткие требования к его очистке. Действительно, газ требуется разделить на фракции, осушить его (используется метанол) и тем самым подготовить его на ввод в магистраль. Еще не известно, что дороже — платить штрафы за сжигание или очищать газ по требованием газовиков. При этом цена газа полностью подготовленного к закачке не превышает 20-30 долларов за 1000 м3, что само по себе очень невыгодно, да и эмоционально не комфортно, так как ваш же газ будет продан минимум в десять раз дороже. Ну это эмоции, но все-же…
Получение электрической и тепловой энергии
С этим на месторождении проблем нет. Все залито светом, всем тепло. Только вот промышленное получение электроэнергии бессмыслено. Как его передавать потребителям? Даже если имеются рядом ЛЭП, это не решит проблемы. Электроэнергетика и добыча нефти очень разные вещи. Состыковать в промышленном масштабе их очень сложно.
Получение жидких моторных топлив
Попутный газ и достаточное количество энергии — и вот решение проблемы! Синтезировать жидкое моторное топливо. Однако, эта технология требует очень серьезного оборудования химического синтеза. Более того, для промышленного синтеза требуется дополнительные расходные вещества. Но это не решает главной задачи — куда девать полученное вещество? Вопрос транспортировки остается открытым. В целом технология получается дорогая и не рентабельная.
Существует ещё ряд технологий (получение газового конденсата, гидрида метана и т.д.), которые также не решают принципиально проблему утилизации газа. Необходимы новые оригинальные подходы и технологии, которые позволят взглянуть на проблему с другой точки зрения. Попытаемся их проанализировать.
Поиск оригинальных технологий утилизации природного газа. Мозговой штурм
Давайте, как говорят физики, расквантуем вопрос.
Что имеем?
1. Газ, который имеет в своем молекурном составе атом углерода С и четыре атома водорода H
2. Газ способен окисляться (гореть) с выделением энергии порядка 39 МДж на 1 м3
3. Метан обладает рядом химических свойств. Об этом надо не забыть.
Что хорошо?
1. Газа много.
2. Девать некуда.
Что плохо?
1. Транспортировать не выгодно.
2. Сжигать накладно. Штрафы, экологи, да и не безопасно.
С этими входящими данными была сформулирована задача предложить оригинальную технологию утилизации попутного газа для четырех групп студентов одного из технических вузов Томска (5 человек 4-го курса в каждой группе). Мозговой штурм проводился 1 час. Представить требовалось только одну идею.
Итоги штурма были такие. В первой группе предложили получать сажу для химических производств и получения резины, вторая — синтезировать алмазы, так как много энергии и алмазы легко вывести на материк как очень дорогое сырье, а третья группа предложила производить гидрид метана, создавая озера твердого метана для будущих поколений.
Нестандартную технологию предложили участники четвертой группы. Суть их идеи — разворачивание на месторождениях специальных контейнеров, которые укомплектованы генераторами электричества, работающими на газе или топливными элементами, а также мощными импульсными магнетронами, способными формировать микроволновое излучение и направленными антенными устройствами. Такие установки по мнению студентов могли бы быть сконфигурированы в сеть, которая могла бы обеспечить оригинальную систему связи, а так-же быть источниками сверх мощных электронных помех для обеспечения стратегической безопасности России. Также в характеристике таких модулей ребята заложили функцию сбора метеорологических данных и передачи этой информации на спутники. Во время презентации также прозвучала идея утилизировать попутный газ в виде накачки мощных лазеров и передавать в окнах прозрачности атмосферы эту энергию на спутник, который мог бы перенаправить эту энергию в необходимое место, но в последствие от этой идеи они отказались.
Действительно, если уж ничего кроме сжигания в факелах на месторождении не придумано, не утилизировать ли его до электромагнитных помех? А может у вас, дорогие читатели, есть идеи, как решить эту задачу? Тогда прошу комментировать.
Часть материалов поста взято из этого видео.
Всем хорошего дня!
Автор: Uris
