Сибирские нефтяные промыслы ночью раньше можно было увидеть за десятки километров — по желтоватому зареву от горящих день и ночь гигантских факелов, где сгорал попутный нефтяной газ. Десятки миллиардов кубометров ценного химического и энергетического сырья за год сгорали впустую, заполняя атмосферу продуктами сгорания. За прошедшее десятилетие большая часть этих факелов уже потухла — на переработку уходит больше 80% от объема добытого газа, однако около 8 миллиардов кубометров в год все еще горят впустую. Какие трудности возникают при утилизации попутного нефтяного газа (ПНГ), какие существуют подходы к его использованию и почему он так ценен для СИБУРа, рассказываем в нашей статье.
Попутчики
Нефть и природный газ практически всегда сопутствуют друг другу. И то и другое — это в основном смесь углеводородов разной степени тяжести. Часто газ скапливается в геологических структурах поверх нефти, образуя шапку, газ растворяется в нефти, как углекислота в газировке. Когда скважина проникает в нефтеносный пласт, давление резко падает и нефть буквально вскипает. Газ, который оставался в нефти под давлением, начинает выделяться из нее.
ПНГ имеет те же физические свойства, что и природный газ, но в его составе присутствует большое количество примесей. Помимо главных компонентов природного газа — метана и этана, в нем содержится пропан, бутан, изобутан, пары более тяжелых углеводородов, а также неуглеводородные примеси — вода, сера, водород и гелий. Например, ПНГ на нефтяных месторождениях Западной Сибири обычно содержит 60–70% метана, 5–13% этана, 10–17% пропана, 8–9% бутанов.
На протяжении почти всей истории нефтедобычи от попутного газа просто избавлялись, зажигая те самые огромные факелы.
В России при сжигании ПНГ ежегодно образовывалось до 100 миллионов тонн СО2. При этом попутный газ сгорал не полностью — именно поэтому пламя факелов было желтого цвета. В атмосферу попадала сажа (около полумиллиона тонн в год), метан, парниковый газ, намного более сильный, чем углекислый газ, оксиды азота, сернистый ангидрид, прочие несгоревшие углеводороды — все это тоже уносилось в атмосферу.
Сжигание попутного газа — это и экономическая проблема. Ежегодные потери российской экономики от этого оценивались в сотни миллиардов рублей. В 2012 году правительство РФ обязало нефтяников утилизировать не менее 95% попутного нефтяного газа, не сжигая его. Но как это сделать?
Непростое сырье
На каждую тонну нефти приходится от 25 до 800 кубометров ПНГ — и это ресурс, скрывающий в себе огромный потенциал. Но как его использовать?
— Вернуть обратно: когда нефтяное месторождение истощается, объем добычи можно на время повысить, если поддержать давление в пласте путем закачки в скважины какого-то вещества — воды или газа. Логично использовать для этого ненужный ПНГ. Это самый дешевый метод утилизации попутного газа после сжигания. Но в этом случае мы теряем потенциальный доход от его переработки.
— Сжечь с пользой: попутный газ можно использовать в качестве топлива — например, для выработки электроэнергии. Можно сделать это непосредственно на месторождении или поблизости на небольших электростанциях, которые приспособлены для работы на таком богатом примесями топливе. Более сложный путь — очистить ПНГ от примесей и разделить на фракции. Этот процесс происходит на установках низкотемпературной конденсации и ректификации, низкотемпературной абсорбции. В результате получают широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) и сухой отбензиненный газ (СОГ), содержащий главным образом метан и небольшое количество этана и пропана. СОГ отправляют в магистральную газотранспортную сеть, а ШФЛУ можно закачать в цистерны и отправить потребителям.
— Сделать полимерные материалы: это называется глубокой переработкой ПНГ, этот метод приносит самую большую выгоду. И он — главный для СИБУРа.
Компания располагает восемью газоперерабатывающими комплексами в Западной Сибири, которые могут переработать 25,4 миллиарда кубометров ПНГ в год: Южно-Балыкский, Вынгапуровский, Муравленковский, Няганьгазпереработка, Губкинский, Нижневартовский, Белозерный, Южно-Приобский (совместное предприятие с «Газпром нефтью»).
На этих заводах из ПНГ выделяют сухой газ для газотранспортной системы, а жидкие фракции (из называют ШФЛУ, широкая фракция легких углеводородов), пропан и бутан идут потребителям или в качестве сырья на производство. Методами газофракционирования и пиролиза из них получают этилен, пропилен и бутилен — первые звенья в цепочке производства полимерных материалов: полипропилена, полиэтилена и многих других.
Производство полимеров из ПНГ приносит заметный экономический эффект, он ощутимо выгоднее всех других методов утилизации попутного газа. Но дело не только в экономике: если ПНГ не сжигают, а используют в химическом производстве, это позволяет уменьшить загрязнение атмосферы и сократить выбросы парниковых газов — на 7,1 миллиона тонн СО2-эквивалента на каждый миллиард кубометров и таким образом замедлить процесс изменения климата.
СИБУР ежегодно перерабатывает около 22 миллиардов кубометров ПНГ, тем самым предотвращая выброс 71 миллиона тонн парниковых газов. Это сопоставимо с годовым объемом выбросов СО2 средней европейской страны, или с годовым объемом выбросов СО2 семи таких городов, как Москва, или с половиной выбросов всего автотранспорта РФ. Всего за последние 15 лет СИБУР переработал 271 миллиард кубометров ПНГ, что позволило предотвратить выбросы загрязняющих веществ в объеме около 82 миллионов тонн и более 859 миллионов тонн парниковых газов (в эквиваленте СО2).