Когда открывают бутылку газированной воды, раздается характерный «пшик», а в однородной жидкости появляются пузырьки углекислого газа (CO2), которые быстро поднимаются. Причина в давлении. В закрытой емкости оно выше атмосферного, и молекулы CO2 «насильно» растворены в лимонаде или минералке. Как только крышку откручивают, давление снижается и не может удержать газ в бутылке. Примерно то же происходит на нефтяном месторождении, только вместо открытой емкости — установка под названием сепаратор, в роли «Дюшеса» — нефтегазовая смесь, а вместо CO2 — попутный нефтяной газ.
Попутный нефтяной газ (ПНГ) — это смесь углеводородных и не углеводородных газов, добываемая «за компанию» с нефтью. Из-за огромного давления на глубине, где залегает нефть, ПНГ растворяется в ней, а когда выходит на поверхность, «испаряется», как CO2 из минералки. ПНГ на 60–90% состоит из метана — простейшего углеводорода с одним атомом углерода. Есть в составе и углеводороды «потяжелее»: с двумя и более атомами углерода, например пропан, бутан, пентан — эту часть попутного газа называют широкой фракцией углеводородов (ШФЛУ).
«Натура» ПНГ переменчивая и строптивая. В пределах одного месторождения и даже одной залежи нефти его состав может варьироваться. Чем больше метана и меньше более тяжелых углеводородов в попутном газе, тем он суше, в противном случае его называют жирным.
В отличие от попутного нефтяного, количественное сочетание компонентов природного газа почти всегда одинаковое: в нем до 98% метана, а более тяжелых углеводородов и примесей сравнительно мало. Поэтому природный газ считается сухим, и добывают его отдельно, из газовых месторождений.
Укрощение «строптивого» попутного газа
Выходя из скважины, нефтегазовая смесь сразу оказывается в замкнутом пространстве с пониженным давлением — сепараторе. В нем смесь медленно течет по наклонным «полочкам» и под действием силы тяжести успевает разделиться на воду, нефть и газ — тот самый, попутный. После сепарации пути всех веществ расходятся: воду очищают, нефть отправляют на переработку или продажу, а ПНГ… Его судьба зависит от многих факторов.
На каждом месторождении состав и давление извлеченного попутного газа разные, поэтому направлять его по обычным трубопроводам к одному месту переработки не всегда возможно. Для транспортировки нужно строить компрессорные станции, увеличивающие давление газа, а также предварительно разделять его на сухой отбензиненный газ (метан с небольшим количеством этана) и жирный газ (с ШФЛУ в составе).
Легкий (сухой) попутный газ используют как природный: для генерации энергии на газотурбинных станциях на месторождениях и в близлежащих поселениях. Его также можно транспортировать по обычному газопроводу. Из более тяжелых углеводородов на химических предприятиях получают пластмассу и каучук, сжиженное газовое топливо и даже бензин. К сожалению, на малых и средних месторождениях строить большой завод по разделению ПНГ неоправданно дорого и долго, поэтому нефтяники придумали блочно-модульную установку отбензинивания попутного газа.
Установку можно привезти на семи автомобильных тягачах и собрать как конструктор, присоединив к комплексу сепарации нефти и газа. Подобные установки работают на Царичанском и Филатовском месторождениях «Газпром нефти» в Оренбуржье, где за 1,5 года подтвердили их высокую эффективность в разных технологических режимах и даже на малых объемах сырья.
Николай Главнов
директор по развитию газового направления Научно-Технического Центра «Газпром нефти»
Применение каждой установки отбензинивания позволит ежегодно извлекать из попутного нефтяного газа до 5,2 тысячи тонн стабильного газового конденсата — сырья для получения бензина, керосина, масла и других ценных продуктов.
В блоке отбензинивания газ охлаждают и по мере конденсации (сжижения) отделяют тяжелые углеводороды и водные пары. Сухой отбензиненный газ идет на генерацию электроэнергии, а газовый конденсат вместе с нефтью направляется в магистральные нефтепроводы на перерабатывающие заводы.
На месторождениях, где не поставить даже блочную установку для разделения ПНГ, одним из вариантов полезной утилизации попутного газа является повышение нефтеотдачи: в нефтеносный пласт закачивают газожидкостные смеси с ПНГ, которые вытесняют нефть из зрелых месторождений, что позволяет добывать больше углеводородов.
Оригинал статьи и другие материалы об энергетике читайте на сайте журнала «Энергия+».