Обязательная утилизация попутного газа в России: тема знакомая, но не полностью понятная Что, как и зачем утилизировать? Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ПОПУТНЫЙ ГАЗ

с.н. Широков, генеральный директор; м.в.Елистратов, главный специалист ООО «Газсертэк»

обязательная утилизация попутного газа в России: тема знакомая, но не полностью понятная

Что, как и зачем утилизировать?

По некоторым оценкам, в настоящее время доля России в сжигании на факелах попутного нефтяного газа (ПНГ) составляет 25-30% при общем мировом годовом объёме сжигаемого ПНГ около 150 млрд. м3 и Россия является мировым лидером по сжиганию ПНГ.

Газовый фактор добываемой нефти, или газосодержание пластовой нефти, - это отношение объёма выделенного из нефти газа к объёму нефти, дегазированной при нормальных условиях. Газовый фактор (ГФ) может значительно различаться не только для нефти разных месторождений, но и иметь сильный разброс в пределах одного месторождения, а также с ходом разработки месторождения существенно изменяться (как повышаться, так и понижаться). Чаще ГФ находится в диапазоне 40-500 м3/т, редко имеет низкие значения (менее 20), иногда достигает значения 1000 и выше. Точная оценка среднего значения ГФ для России не встречена в открытых публикациях. Вполне вероятно, что централизованная статистика по этому вопросу до сих пор отсутствовала просто по причине ненужности этих сведений на фоне огромного множества других нужных данных и обязательного контроля утилизируемых потоков. По различным оценкам, средний ГФ может составлять как 120 м3/т, так и 200 м3/т.

По фактическим показателям 20072009 гг. и по прогнозам на 2010 г., в России годовая добыча нефти примерно одинаковая - около 490 млн

тонн. Различные источники сообщают, что в России от добытого на её нефтяных промыслах ПНГ суммарно сжигают на факелах до 30-40% ПНГ. А это значит, что с учётом объёмов добычи нефти и возможной величины ГФ официальная оценка годового объёма сжигаемого ПНГ (20 млрд м3), скорее всего, не является завышенной и базируется на данных измерений расхода газа из отчётов компаний. И при этом также остаётся вероятным, что близки к истине и оценки других российских и зарубежных источников - до 30-40 млрд м3. Здесь нами рассматривается только ПНГ, но в некоторых случаях на газоконденсатных месторождениях, не подключённых к магистральному газопроводу, на факеле постоянно сжигают основную часть объёма добываемого газа (который не принято называть попутным, т.к. газ составляет основную долю добытого сырья), и такое мероприятие в сравнении со сжиганием ПНГ по удельным показателям ещё в большей мере является нерациональным использованием ископаемых углеводородов. Возможно, что в сторонних оценках объёма сжигаемого газа учитывается и газ газоконденсатных месторождений.

В ноябре 2009 г. правительство нашей страны ещё раз выступило с критикой существующего положения с использованием углеводородных ресурсов, сообщив очередной срок перехода на обязательный новый уровень использования ПНГ и пообещав принятие строгих мер за нерациональное использование ПНГ как ценного не-возобновляемого природного ресурса. Мнение руководства страны о том, что сжигание ПНГ является «вопиющим фактом или примером неэффективного использования энергоресурсов», в целом отражает текущие явления и искренне поддерживается большинством граждан.

Достаточно сильным остаётся взгляд российских нефтяников на ПНГ как на побочный продукт добычи нефти или даже как на отход производства, и компании часто считают более простым и дешёвым выходом сжигать неиспользованный газ на факеле. Этим действиям они находят оправдания, и во многих случаях нельзя сказать, что эти оправдания надуманные или необоснованные. Нередко места добычи нефти являются весьма отдалёнными от нужных инфраструктур и располагаются в малонаселённых районах со сложными

климатическими и географическими условиями. Ограниченный или невыгодный доступ к монопольной системе магистральных газопроводов, отсутствие местных потребителей продуктов переработки ПНГ, нерентабельность многих возможных решений по «цивилизованному» использованию ПНГ -эти явления не появились внезапно, а прочно формировались в течение многих лет, и их быстрое изменение вряд ли произойдёт до 2012 г., с начала которого нефтяные компании будут обязаны утилизировать не менее 95% ПНГ. Причины создавшегося положения дел с ПНГ можно посчитать понятными и даже естественными: добыча нефти происходит не в отдельном мире нефтяников, а в условиях нашей общей российской действительности, в которой для важных дел часто не хватает открытости, дорог, хороших руководителей, «правильных» законов и строгости их исполнения...

Требования к рациональному использованию углеводородных ресурсов, обещания и сроки начала действия жёстких мер выдвигаются государством в течение нескольких последних лет, за которые нефтяным компаниям можно и нужно было подготовиться к полному переходу на требуемый уровень утилизации ПНГ.

Но, как это часто бывает, в этих масштабных действиях с участием многих сторон пока не хватило сбалансированности по всему комплексу вопросов как единому целому. На уровне государственных и корпоративных ведомств для решения многих важных вопросов не подготовлена та полноценная нормативная и техническая база, на основе которой требуется выполнять поставленную задачу. Такую базу за один-два следующих года вряд ли получится создать в требуемом объёме. Вот небольшой пример из области технологии переработки ПНГ и природного газа: внедрение важного и нужного способа утилизации кислого газа (смеси сероводорода и диоксида углерода, извлечённых при сероочистке газа) путём подземного захоронения газа тормозится не отсутствием технических или финансовых средств, а прежде всего отсутствием соответствующей нормативной базы по закачке газовых отходов в пласты, не являющиеся газоносными.

Пионерный этап этого способа утилизации кислого газа уже пройден США и Канадой, и всё необходимое технологическое оборудование и основные научно-инженерные знания доступны как от зарубежных, так отчасти и от отечественных компаний. Но из-за недостатка законодательных документов в ближайшие годы не получится достичь значимого уровня по количеству объектов и объёмам закачки кислого газа в пласт с целью захоронения. Общепринято, что ежегодный объём сжигаемого ПНГ наносит огромный ущерб как окружающей среде, так и государству, т.е. в совокупности всем нам. Относительно приводимых оценок финансовых потерь государства от недоиспользования ПНГ можно поспорить - в некоторых случаях полноценная утилизация ПНГ находится на грани рентабельности или даже за ней, и упрощённый расчёт суммы денежного ущерба может дать необъективный результат из-за неоднозначности исходных данных и методик расчёта. Относительно ущерба окружающей среде не все выводы однозначны, некоторые из них довольно спорные (например, воздействие человечества на глобальное изменение климата) или спекулятивные, отражающие интересы отдельных стран, компаний или групп людей. Но трудно оспорить то, что, в отличие от экономического ущерба, экологический ущерб в большинстве своих проявлений не текущий или кратковременный, а накопительный, частично необратимый, и ряд серьёзных последствий вредного воздействия сжигания ПНГ трудно будет исправить и игнорировать в будущем. В отношении выброса оксидов серы в атмосферу особых разногласий не наблюдается - эти вещества наносят ощутимый экологический вред, и повсеместно проводятся меры по снижению содержания сернистых компонентов во всех видах топлива. Особая ценность ПНГ состоит в том, что это не только энергетический, но и материальный ресурс. В ПНГ содержание тяжёлых углеводородов обычно невысокое, и значительную часть массы добытого ПНГ составляют важные сырьевые вещества для нефтехимии -этан, пропан, бутаны и компоненты лёгких фракций С5+. Поэтому во многих

проектах всё чаще рассматривают и реализуют варианты переработки ПНГ с глубоким извлечением не только пропана и бутанов, но и этана. В большей степени этого свойственно развитым промышленным районам, где извлеченный этан направляют на близко расположенные химические производства (например, в Татарстане). Когда дело дойдёт до денежных наказаний нарушителей норм утилизации ПНГ, то в существующих условиях слабой нормативной базы при разбирательствах возможны манипуляции многими понятиями.

Например, рассмотрим термины такого ключевого вопроса, как нормирование сжигания или утилизации ПНГ, и вопрос о том, что следует называть степенью утилизации попутного газа. При определении штрафного уровня показатель сжигания ПНГ сейчас принят относительный, выраженный в виде процентного отношения сожжённого газа к объёму добытого ПНГ. Соответственно, относительный показатель утилизации ПНГ - т.н. степень (уровень) утилизации газа - подразумевает в процентном отношении объём утилизированного газа к объёму добытого ПНГ. При этом в документах, публикациях и устных выступлениях почти в равной мере используются оба показателя и в таком сочетании, что их сумма применительно к одному и тому же случаю равна 100% (например, уже привычные сочетания значений норм утилизации и сжигания ПНГ: 95 и 5; 85 и 15). Единое чёткое определение иностранного слова «утилизация» отсутствует, и различная трактовка этого понятия может привести к подмене понятий. Так, основное значение слова «утилизация» -«использование» в смысле полезного применения. Например, в словосочетании «утилизация тепла дымовых газов». Применительно к ПНГ слово «использование» (т.е. вместо сжигания на факеле) также применяют, но в последние годы оно встречается реже, чем его иностранный синоним «утилизация». В промышленности термин «утилизация» применительно к материальным потокам очень часто принято использовать в контексте обхождения с объектом утилизации как с отходом. Например, характерные сочетания: утилизация стоков путём закачки в

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ попутный газ \\ 59

ПОПУТНЫЙ ГАЗ

пласт; утилизация кислого газа путём сжигания; утилизация отработанного сорбента путём захоронения. Т.е. смысл «полезное использование» не всегда подразумевается, а более подходящим является «направление», «выбрасывание». Таким образом, в словосочетании «утилизация ПНГ» получается аллюзия на характер ПНГ как отхода или чего-то не совсем нужного. Покажем, что для расчёта степени сжигания ПНГ нефтяникам выгодно для себя трактовать объём сжигаемого ПНГ как объём газа, явно сжигаемого на факеле, а для степени утилизации ПНГ - объём ПНГ, направляемого в установку переработки, и дополнительно к нему объём газа собственных нужд, если этот газ берут из состава сырьевого, а не подготовленного ПНГ. Также с целью показать, что в вопросах нормативов и показателей утилизации ПНГ много неоднозначного, рассмотрим некоторые примеры из практики проработки технологических вопросов установок подготовки ПНГ и аспекты утилизации ПНГ. В них всех присутствует такой момент, что использование газа в качестве топлива означает его сжигание, и здесь граница целевого и нецелевого использования довольно размытая. Рассмотрим случай очистки газа от сероводорода, когда количество извлечённого сероводорода позволяет утилизацию кислого газа за счёт сжигания и рассеивания продуктов сгорания в атмосфере. С целью исключения факельного устройства сжигание можно произвести закрытым способом. Чтобы обеспечить приемлемую высоту дымовой трубы (например, не более 40-60 м) и выполнить требования по приземной концентрации диоксида серы, осуществляют добавление углеводородного газа к сжигаемому кислому газу, а продукты горения перед подачей в дымовую трубу разбавляют воздухом. При этом в различных вариантах реализации такого способа расход добавочного топливного газа может превышать расход кислого газа до 3-10 раз. В итоге доля сжигаемого таким образом газа может составить более 5% от сырьевого ПНГ. Этот комплекс по закрытому сжиганию части ПНГ должен числиться в проектной документации не как установка сжигания газа, а как установка для утилизации (уничтожения, обезврежи-

вания) отхода (кислого газа). Например, утилизатор или инсинератор, для работы которой «по технологии» требуется топливный углеводородный газ (т.е. из состава газа на собственные нужды). Рассматривая этот способ,разработчик и заказчик проекта, со своей стороны, считают обоснованным включить весь объём сжигаемого таким образом газа как часть ПНГ, утилизированного без использования факела. Получаемый дымовой газ с диоксидом серы включают в состав общих выбросов производства в атмосферу. Со своей стороны, надзорный орган, утверждающий проект, вправе рассматривать весь объём газа, сжигаемого в таком «утилизаторе», как относящийся к неутилизируемому газу. А если в проекте добавить в утилизатор нагревательный элемент и использовать малую часть тепла сгорания газа для получения тепла технологических нужд, тогда это устройство следует считать печью собственных нужд или оставить за ним статус устройства преимущественно бесполезного сжигания газа. Другой аспект утилизации ПНГ. Существуют ли действенные государственные нормативы по эффективности использования частными предприятиями топлива и стимулированию энергосбережения? Возможно ли в законодательном порядке обязать стороннее предприятие нормами по использованию газа на собственные нужды? Полноценного ответа на поставленный вопрос у нас сейчас нет. Так, существуют проекты по полному использованию компанией собственного подготовленного ПНГ для производства электроэнергии собственных нужд. В подобном случае в зависимости от технических решений, оборудования и режимов работы можно поставить целью и получить энергетический КПД электрогенерирующей установки как 20%, так и 40%. А если добавить утилизацию остаточного тепла дымовых газов, то общий КПД использования газа можно ещё повысить. Возможно ли в случае неэффективного использования газа на собственные нужды зачесть часть объёма использованного ПНГ как сожжённого сверх лимита? Поэтому единый лимит на сжигание газа без учёта энергетической эффективности предприятия может представляться не вполне обоснованным предприятию, которое превысило

установленный лимит (например, за счёт сжигания низконапорного газа последней ступени стабилизации нефти), но в других частях того же промысла использует эффективное энергетическое оборудование и энергосберегающие технологии.

Как видно из приведённых примеров, в определённых случаях намеренно или непреднамеренно вследствие применения нерациональных технологических решений или низкоэффективного оборудования может происходить(или даже проводиться) «псевдоутилизация» газа, при которой из добытого ПНГ, направленного на переработку или использование, значительная часть объёма углеводородов нерационально сжигается, но не открыто на факелах, а в устройствах с закрытым пламенем (печах нагрева, утилизаторах, энергоустановках и т.п.), вроде как с использованием в технологических целях, но со сбросом повышенного объёма горячего дымового газа. В итоге задача выполнена: «факел потушен». При определении уровня утилизации ПНГ нельзя не учесть вопрос количества и способа утилизации газообразных отходов переработки ПНГ, составленных из инертных и вредных компонентов (азот, диоксид углерода, сероводород), которые извлекают из газа для обеспечения кондиционности товарных продуктов и доля которых по отдельности или общая часто составляет десятки процентов. Выделенный азот, а также диоксид углерода, не содержащий сернистые компоненты, в основном сбрасывают в атмосферу. При этом можно заметить, что сброс диоксида углерода в атмосферу равнозначен сжиганию некоторого эквивалентного количества газа. Поэтому за рубежом всё шире начинают использовать закачку в пласт не только сероводородсодержащего кислого газа, но и почти чистого диоксида углерода. В ограниченном количестве сероводород можно сжигать на факеле или в закрытом утилизаторе. Для исключения сжигания сероводород может быть переработан в твёрдый или жидкий нетоксичный отход или продукт или закачан в подземный пласт с целью захоронения.

Из вышесказанного проявляются следующие аспекты. Во многих случаях приведённый объём товарных про-

дуктов (газ, ШФЛУ или пропан-бутан, этан, др., которые являются полезными составляющими утилизации ПНГ) в сумме с газом собственных нужд может быть относительно низким (составлять, например, не более 30-70% от объёма сырья). На утилизацию одного и того же отхода в пределах соблюдения норм выбросов вредных веществ в атмосферу предприятие может затратить различное количество ресурсов. Например, закачка сероводорода в пласт значительно дороже сжигания на факеле по капитальным и эксплуатационным расходам. Ясно, что степень утилизации -понятие неоднозначное, и в случае придания ему разного смысла по-разному можно учитывать отходы производства и определять степень утилизации. Также в этом комплексном показателе полезно учесть экологичность способов утилизации отходов. Итак, за объём утилизации ПНГ в чистом виде нельзя принимать ни объём ПНГ, направленного на утилизацию (т.е. не отправленного напрямую на факел), ни приведённый объём товарных продуктов переработки ПНГ в сумме с газом собственных нужд. Понятия уровней

(степеней) утилизации и сжигания газа целесообразно разделить и не связывать между собой как составляющие вместе 100%. Необходимо проводить развёрнутое и уточнённое формулирование важных технических и технологических понятий для нормативных документов, и сделать это нужно, как обычно, вчера, т.к. проекты установок и заводов нужно разрабатывать уже сегодня.

Можно найти другие подобные неопределённые или неоднозначно толкуемые положения в части технологии и утилизации ПНГ. В итоге следует ожидать, что такие неясности станут причиной ряда разбирательств при определении штрафов за недостаточное или нецелевое использование ПНГ. Вопрос обязательной утилизации ПНГ в России, как и многие другие технико-технологические и экологические вопросы, приобретает для многих сторон важное экономическое, гражданское и политическое значение.Задача и сроки её выполнения поставлены на самом высоком уровне и без особой вероятности обратного хода, даже несмотря на продолжение так называемого кризиса.

Правительство намерено «действовать решительно ... и никаких отговорок от добывающих компаний не принимать». Во многих гранях мероприятий по утилизации ПНГ переплелись или противоборствуют благие намерения и корысть, поспешный пыл и расчётливое бездействие, старая Русь и на-нотехнологии. В целом проблема ПНГ в России комплексная и многогранная, и в решение вопросов обустройства нефтяных промыслов и объектов переработки ПНГ вовлекается большое число российских и зарубежных участников. Непродуманные технологические решения по принципиальным положениям (включая структуру взаимосвязи объектов промысла и сторонних объектов, конфигурацию и параметры процессов, выбор технологического оборудования) с большой вероятностью приведут к неэффективности всего мероприятия и последующим затратам на доработку или реконструкцию технологических объектов. Поэтому разумным является всесторонняя проработка всех связанных с этим вопросов, даже если проект необходимо завершить в сжатые сроки.

450059, г. Уфа, ул. Р. Зорге, 35 тел./факс: (347) 223-74-15, 223-74-17 е-таН: [email protected] www.armgarant.ru