Методология за изчисляване на емисиите на вредни вещества в атмосферата при изгаряне на природен нефтен газ в факели

Всяко нефтено находище, което се разработва днес, е източник не само на черно злато, но и на множество странични продукти, които изискват своевременно изхвърляне. Съвременни изискванияизискванията за нивото на екологичност на производството принуждават операторите да изобретяват все по-ефективни методи за преработка на свързан нефтен газ. През последните няколко години този ресурс е в процес на обработка и се използва широко заедно с.

Асоциираният нефтен газ или накратко APG е вещество, което се среща в нефтени находища. Образува се над основната формация и в нейната дебелина в резултат на намаляване на налягането до стойности под налягането на насищане с масло. Концентрацията му зависи от това колко дълбоко лежи маслото и варира от 5 m 3 до горен слойдо няколко хиляди m 3 в долната.

По правило при отваряне на резервоар петролните се натъкват на така наречената газообразна "шапка". Въглеводородните газове съществуват независимо и присъстват в самото масло в течна форма, като се отделят от него по време на процеса и рафинирането. Самият газ се състои предимно от метан и по-тежки въглеводороди. Неговите химичен съставзависи от външни фактори като географията на резервоара.

Основни видове

Стойността на свързания нефтен газ и перспективите за по-нататъшното му използване се определят от съотношението на въглеводородите в неговия състав. И така, веществото, освободено от "капачката", се нарича свободен газ, тъй като се състои главно от лек метан. Когато потъва в дълбините на формацията, количеството му забележимо намалява, отстъпвайки място на други, по-тежки въглеводородни газове.

Конвенционално асоциираният нефтен газ се разделя на няколко групи в зависимост от това колко "въглеводород" е:

• чист, съдържащ 95-100% въглеводороди;
• въглеводород с примес на въглероден диоксид (от 4 до 20%);
• въглеводород с азотни примеси (от 3 до 15%);
• въглеводород-азот, в който азотът е до 50% от обема.

Основната разлика между свързания нефтен газ и природния газ е наличието на парни компоненти, течности с високо молекулно тегло и вещества, които не са включени в групата на въглеводородите:

• водороден сулфид;
• аргон;
• въглероден двуокис;
• азот;
• хелий и др.

Методи за преработка на свързан нефтен газ

Още в средата на миналия век APG, неизбежно получен в процеса на добив на петрол, беше почти напълно изгорен в факели. Рециклирането на този страничен продукт се смяташе за толкова нерентабилно, че негативни последицидълго време поради изгарянето му не се обръщаше дължимото внимание на обществеността. Въпреки това, концентрацията на продукти от горенето в атмосферата доведе до значително влошаване на здравето на населението, което постави трудна задача за химическата индустрия: преработка на APG и неговото практическо приложение. Има няколко от най-популярните начини за използване на свързан нефтен газ.

Дробен начин

Този метод на преработка на APG е разделянето на газа на компоненти. В резултат на процеса се получават сухи пречистени газове и широка фракция леки въглеводороди: тези и други продукти са много популярни на световния пазар. Съществен недостатък на тази схема е необходимостта крайните потребители да използват тръбопровода. Тъй като LPG, PBT и NGL са по-тежки от въздуха, те са склонни да се натрупват в низините и да образуват експлозивни облаци, които могат да причинят значителни щети при експлозия.

Свързаният нефтен газ често се използва за подобряване на добива на нефт в находищата чрез повторното му инжектиране в резервоара - по този начин налягането се увеличава и един кладенец може да произвежда 10 хиляди тона нефт повече. Този методИзползването на газ се счита за скъпо, поради което не се използва широко на територията на Руската федерация и се използва главно в Европа. Основното предимство на метода е неговата ниска цена: компанията трябва да закупи само необходимото оборудване... В същото време подобни мерки не използват APG, а само отлагат проблема за известно време.

Монтаж на силови агрегати

Друга значима област на експлоатация на свързан газ е снабдяването с електроенергия на електроцентралите. При спазване на необходимия състав на суровините, методът е високоефективен и е много популярен на пазара.

Гамата от агрегати е широка: компаниите стартираха производството както на газови турбини, така и на бутални агрегати. Тези устройства позволяват да се осигури пълноценно функциониране на станцията с възможност за повторно използване на топлината, генерирана в производството.

Такива технологии се прилагат активно в нефтохимическата промишленост, тъй като компаниите се стремят към независимост от доставката на електроенергия от RAO. Въпреки това, целесъобразността и висока рентабилностсхемата може да се дължи само на близкото местоположение на електроцентралата до полето, тъй като разходите за транспортиране на APG ще надвишават потенциалните икономии на разходи. За безопасното функциониране на системата газът се нуждае от предварително изсушаване и пречистване.

Методът се основава на процес на криогенно компресиране, използващ еднопоточен хладилен цикъл. Втечняването на приготвения ПНГ става чрез взаимодействието му с азот в изкуствено създадени условия.

Потенциалът на разглеждания метод зависи от редица условия:

• производителност на растенията;
• налягане на изходния газ;
• доставка на газ;
• съдържание на тежки въглеводороди, етан и серни съединения и др.

Най-ефективната схема ще се покаже, ако в разпределителните станции бъдат инсталирани криогенни комплекси.

Почистване на мембрана

Един от най-обещаващите за този моменттехнологии. Принципът на действие на метода се крие в различната скорост, с която компонентите на свързания газ преминават през специални мембрани. С появата на материали с кухи влакна методът придоби много предимства пред традиционни начини APG пречистване и филтриране.

Пречистеният газ се втечнява и след това преминава през процедура на разделяне в два индустриални сегмента: за получаване на гориво или нефтохимическа суровина. В резултат на процеса обикновено се образува изчистен газ, който лесно се транспортира, и NGL, които се изпращат във фабрики за производство на каучук, пластмаси и добавки към горивата.

Обхват на APG

APG, както бе споменато по-горе, е отлична алтернатива на традиционните енергийни източници за електроцентрали, която е изключително екологична и позволява на предприятията да спестяват значителни средства. Друга област - нефтохимическо производство... При наличието на финансиране е възможно газът да се подложи на дълбока обработка с последващо отделяне на вещества от него, които са широко търсени и играят важна ролякакто в индустрията, така и в ежедневието.

Освен че се използва като енергиен източник в електроцентрали и за производство на петрол химическа индустрия, свързаният нефтен газ намира приложение и като суровина за производството на синтетични горива (GTL). Тази технология току-що започна да се разпространява и се предвижда, че ще стане доста рентабилна, ако цените на горивата продължат да растат.

Към днешна дата в чужбина са реализирани 2 големи проекта и се планират още 15. Въпреки привидно огромните перспективи, схемата все още не е тествана в сурови климатични условия, например в Якутия, и с малка вероятност може да бъде приложена в подобни региони без съществени промени. С други думи, дори ако ситуацията в Русия е добра, тази технология няма да бъде широко разпространена във всички региони.

Един от най-модерните начиниефективен производствена употребасвързаният газ е наречен "газлифт". Тази технология улеснява регулирането на режима на работа на сондажа, опростява поддръжката му и успешно добива нефт от находища с голямо съотношение газ-нафт. Недостатъкът на тази технология е, че изброените предимства значително увеличават капиталовите разходи за техническо оборудване на кладенеца.

Обемът на преработения ПНГ трябва да се определя от размера на полето, от което е получен. По този начин газът от малки кладенци може да се използва локално като гориво, без да се харчат пари за транспортирането му, докато суровините в по-голям мащаб могат да се преработват и използват в промишлени предприятия.

Опасност за околната среда

Актуалността на въпроса за оползотворяването и прилагането на свързан газ е свързана с отрицателния ефект, който има, ако просто се изгаря в факели. С този метод индустрията не само губи ценни суровини, но и замърсява атмосферата с вредни вещества, които засилват парниковия ефект. Токсините и въглеродният диоксид вредят както на околната среда, така и на местното население, увеличавайки риска от развитие на сериозни заболявания, включително рак.

Основната пречка пред активното развитие на инфраструктурата, която би се занимавала с пречистването и преработката на свързан нефтен газ, е несъответствието между данъка върху факелен газ и разходите за ефективното му използване. Повечето петролни компании предпочитат да плащат глоби, вместо да отделят значителни бюджети за екологични предприятия, които ще се изплатят само след няколко години.

Въпреки трудностите, свързани с транспортирането и обработката на APG, по-нататъшното подобряване на технологиите за правилното използване на тази суровина ще реши екологични проблемимного региони и ще се превърне в основа за цяла индустрия в национален мащаб, чиято цена в Руската федерация, според най-консервативните оценки на експерти, ще възлиза на около 15 милиарда долара.

Заема свързан нефтен газ. Преди това този ресурс не е бил използван по никакъв начин. Но сега отношението към този ценен природен ресурс се промени.

Какво е свързан нефтен газ

Това е въглеводороден газ, който се отделя от кладенците и от резервоарния нефт по време на неговото отделяне. Това е смес от парен въглеводород и не-въглеводородни компоненти от естествен произход.

Количеството му в маслото може да бъде различно: от един кубичен метър до няколко хиляди в един тон.

По отношение на производството, свързаният нефтен газ се счита за страничен продукт от производството на нефт. От тук идва и името му. Поради липсата на необходимата инфраструктура за събиране, транспортиране и преработка на газ, голямо количество от това Натурални ресурсиЕ загубен. Поради тази причина повечетосвързаният газ просто се изгаря в факели.

Състав на газа

Свързаният нефтен газ се състои от метан и по-тежки въглеводороди – етан, бутан, пропан и др. Съставът на газа в различните нефтени находища може леко да се различава. В някои региони свързаният газ може да съдържа не-въглеводородни компоненти - съединения на азот, сяра, кислород.

Свързаният газ, който избликва след отваряне на нефтени резервоари, се отличава с по-малко количество тежки въглеводородни газове. "По-тежкият" състав на газа е в самото масло. Следователно на начални етапиразработването на петролни находища, като правило, от него се добива много породен газ високо съдържаниеметан. При експлоатацията на находищата тези показатели постепенно намаляват и по-голямата част от газа се състои от тежки компоненти.

Природен и свързан нефтен газ: каква е разликата

Свързаният газ, в сравнение с природния газ, съдържа по-малко метан, но има голям брой от неговите хомолози, включително пентан и хексан. Друга важна разлика е комбинацията от структурни компоненти в различни полета, в които се произвежда свързан нефтен газ. Съставът на APG може дори да се промени различни периодив същото поле. За сравнение: количествената комбинация от компоненти винаги е постоянна. Следователно APG може да се използва за различни цели, докато природният газ се използва само като енергийна суровина.

Производство на APG

Свързаният газ се получава чрез отделяне от нефт. За това се използват многостепенни сепаратори с различни налягания. Така в първия етап на разделяне се създава налягане от 16 до 30 бара. На всички следващи етапи налягането постепенно се намалява. На последния етап от производството параметърът се намалява до 1,5-4 бара. Температурата и налягането на APG се определят от технологията за разделяне.

Полученият в първия етап газ веднага се изпраща към газа Големи трудности възникват при използване на газ с налягане под 5 бара. Преди това APG винаги се изгаряше в факели, но в последните временаполитиката за използване на газ е променена. Правителството започна да разработва насърчителни мерки за намаляване на замърсяването външна среда... Така на държавно ниво през 2009 г. беше определена нормата на изгаряне на ПНГ, която не трябва да надвишава 5% от общия добив на свързан газ.

Приложение на APG в индустрията

Преди това APG не се използваше по никакъв начин и беше спален веднага след производството. Сега учените са установили стойността на този природен ресурс и търсят начини да го използват ефективно.

Свързаният нефтен газ, чийто състав е смес от пропани, бутани и по-тежки въглеводороди, е ценна суровина за енергийната и химическата промишленост. APG има топлинна стойност. Така че, по време на горенето, той отделя от 9 до 15 хиляди kcal / кубичен метър. Не се използва в оригиналния си вид. Почистването е наложително.

В химическата промишленост пластмасите и каучукът се произвеждат от метан и етан, съдържащи се в свързания газ. По-тежките въглеводородни компоненти се използват като суровина за производството на високооктанови добавки към горивата, ароматни въглеводороди и втечнени въглеводородни газове.

На територията на Русия повече от 80% от обема на произведения свързан газ се пада на пет компании, произвеждащи нефт и газ: OJSC NK Rosneft, OJSC Gazprom Neft, OJSC Neftyanaya OJSC TNK-BP Holding, OJSC Surgutneftegaz. Според данните, страната произвежда годишно над 50 милиарда кубически метра ПНГ, от които 26% се преработват, 47% се използват за промишлени цели, а останалите 27% се изгарят в факели.

Има ситуации, в които не винаги е изгодно да се използва свързан нефтен газ. Използването на този ресурс често зависи от размера на депозита. Например газът, произведен в малки находища, трябва да се използва за осигуряване на електроенергия на местните потребители. В средно големи находища е най-икономично да се извлича LPG в завод за преработка на газ и да се продава на химическата промишленост. Най-добрият вариант за големи полета е да произвеждате електричество в голяма електроцентрала и след това да го продавате.

Вреди от изгаряне на APG

Изгарянето на природен газ замърсява околната среда. Около факела действа термично разрушаване, което засяга почвата в радиус от 10-25 метра и растителността в рамките на 50-150 метра. По време на горенето в атмосферата се отделят азотни и въглеродни оксиди, серен диоксид и неизгорели въглеводороди. Учените са изчислили, че в резултат на изгарянето на APG годишно се отделят около 0,5 милиона тона сажди.

Също така продуктите от изгарянето на газ са много опасни за човешкото здраве. Според статистиката в основния район за рафиниране на петрол на Русия - Тюменска област - заболеваемостта на населението от много видове заболявания е по-висока от средната за цялата страна. Особено често жителите на региона страдат от патологии на дихателните органи. Наблюдава се тенденция към увеличаване на броя на новообразувания, заболявания на сетивните органи и нервната система.

Освен това PNH причинява патологии, които се появяват само след известно време. Те включват следното:

• безплодие;
• спонтанен аборт;
• наследствени заболявания;
• отслабване на имунитета;
• онкологични заболявания.

Технологии за използване на APG

Основният проблем при оползотворяването на нефтен газ е високата концентрация на тежки въглеводороди. Съвременната нефтена и газова индустрия използва няколко ефективни технологии, които позволяват подобряване на качеството на газа чрез отстраняване на тежки въглеводороди:

1. Фракционно разделяне на газ.
2. Адсорбционна технология.
3. Нискотемпературно разделяне.
4. Мембранна технология.

Свързани пътища за използване на газ

Има много методи, но само няколко се използват на практика. Основният метод е оползотворяване на APG чрез разделяне на компоненти. Този процес на обработка произвежда сух изчистен газ, който по същество е същият природен газ и широка фракция от леки въглеводороди (NGL). Тази смес може да се използва като суровина за нефтохимикали.

Отделянето на нефтен газ се извършва в нискотемпературни абсорбционни и кондензационни агрегати. След приключване на процеса сухият газ се транспортира по газопроводи, а NGL се изпраща в рафинерии за по-нататъшна обработка.

Второ ефективен методПреработката на APG е цикличен процес. Този метод включва инжектиране на газ обратно в резервоара за повишаване на налягането. Това решение дава възможност да се увеличи обемът на добива на нефт от резервоара.

В допълнение, свързаният нефтен газ може да се използва за генериране на електроенергия. Това ще позволи на петролните компании да спестят значително пари, тъй като няма да има нужда да купуват електроенергия отвън.

На първо място, нека разберем какво се разбира под термина "асоцииран нефтен газ" или APG. Как се различава от традиционно произведените въглеводороди и какви характеристики има.

Още от самото име става ясно, че APG е пряко свързан с производството на петрол. Това е смес от газове, или разтворени в самото масло, или разположени в така наречените "шапачки" на въглеводородни находища.

Състав

Свързаният нефтен газ, за ​​разлика от традиционния природен газ, освен метан и етан, съдържа значително количество по-тежки въглеводороди като пропан, бутан и т.н.

Анализът на 13 различни полета показа, че процентът на APG е както следва:

• метан: 66,85-92,37%,
• етан: 1,76-14,04%,
• пропан: 0,77-12,06%,
• изобутан: 0,02-2,65%,
• n-бутан: 0,02-5,37%,
• пентан: 0,00-1,77%,
• хексан и повече: 0,00-0,74%,
• въглероден диоксид: 0,10-2,77%,
• азот: 0,50-2,00%.

Един тон петрол, в зависимост от местоположението на определено нефтоносно находище, съдържа от един до няколко хиляди кубически метра свързан газ.

Получаване

APG е страничен продукт от производството на петрол. Когато се отвори следващият слой, първото нещо, което трябва да направите, е да започне бликането на асоцииран газ, намиращ се в "капачката". Обикновено е по-лек, отколкото разтворен директно в масло. Така в началото процентът на метан, съдържащ се в APG, е доста висок. С течение на времето, с по-нататъшното развитие на находището, неговият дял намалява, но процентът на тежките въглеводороди се увеличава.

Методи за оползотворяване и преработка на свързани газове

Известно е, че APG има висока калоричност, чието ниво е в диапазона от 9-15 хиляди Kcal / m 3. По този начин той може ефективно да се използва в енергийния сектор, а големият процент тежки въглеводороди превръща газа в ценна суровина в химическата промишленост. По-специално, APG може да се използва за производство на пластмаси, каучук, високооктанови добавки за гориво, ароматни въглеводороди и т.н. Два фактора обаче възпрепятстват успешното използване на свързания нефтен газ в икономиката. Първо, това е нестабилността на неговия състав и наличието на Голям бройпримеси, и второ, необходимостта от значителни разходи за неговото "сушене". Факт е, че нефтените газове имат съдържание на влага от 100%.

Факелно изгаряне на APG

Поради сложността на обработката дълго времеОсновният начин за оползотворяване на нефтен газ беше баналното му изгаряне на мястото на производство. Този варварски метод води не само до необратима загуба на ценни въглеводородни суровини и до загуба на енергия на горими компоненти, но и до сериозни последициза заобикаляща среда... Това е термично замърсяване и отделяне на огромно количество прах и сажди и замърсяване на атмосферата. токсични вещества... Ако в други страни има огромни глоби за този метод на използване на нефтен газ, което го прави икономически неизгоден, тогава в Русия ситуацията е много по-лоша. В отдалечени полета с APG производството струва 200-250 рубли / хил. m 3 и транспортни разходи до 400 рубли / хил. m 3 можете да го продадете за максимум 500 рубли, което прави всеки метод на обработка нерентабилен.

Инжектиране на APG в резервоара

Тъй като свързаният газ се произвежда в непосредствена близост до нефтено находище, той може да се използва като инструмент за подобряване на добива. За това в пласта се инжектират APG и различни работни течности. Въз основа на резултатите от практическите измервания се оказа, че допълнителното производство от всеки обект е 5-10 хиляди тона годишно. Този метод на използване на газ все още е за предпочитане пред изгарянето. Освен това има съвременни разработки за повишаване на ефективността му.

Фракционна преработка на свързан нефтен газ (APG)

Въвеждането на тази технология дава възможност да се постигне повишаване на рентабилността и ефективността на производството. Търговските продукти, получени в резултат на преработка на въглеводородни суровини, са: газов бензин, стабилен кондензат, пропан-бутанова фракция, ароматни въглеводороди и много други. За да се оптимизират разходите, преработвателните предприятия се изграждат главно върху големи газови и нефтени находища, а в малки находища, благодарение на постиженията на научно-техническия прогрес, се използва блоково компактно оборудване за обработка на суровини.

Пречистване на APG

Преработката на APG започва с неговото пречистване. За подобряване на качеството на продукта се извършва пречистване от механични примеси, въглероден диоксид и сероводород. Първо, APG се охлажда, докато всички примеси се кондензират в кули, циклони, електрофилтри, пяна и други устройства. След това има процес на сушене, при който влагата се абсорбира от твърди или течни вещества. Този процес се счита за задължителен, тъй като прекомерното количество влага значително увеличава разходите за транспорт и затруднява използването на крайния продукт.

Нека разгледаме най-често срещаните методи за лечение на APG днес.

• Методи за разделяне. Това са най-много прости технологииизползва се изключително за отделяне на конденза след компресиране и охлаждане на газ. Методите могат да се използват във всяка среда и се характеризират с малко количество отпадъци
• Въпреки това, качеството на получения APG, особено когато ниски налягания, ниско. Въглеродният диоксид и серните съединения не се отстраняват.
• Газодинамични методи. Базиран на процесите на преобразуване на потенциалната енергия на газова смес под високо налягане в звукови и свръхзвукови потоци. Използваното оборудване е с ниска цена и лесна работа. При ниски налягания ефективността на методите е ниска, серни съединения и CO 2 също не се отстраняват.
• Сорбционни методи. Те позволяват дехидратация на газ както от вода, така и от въглеводороди. Освен това е възможно да се отстранят малки концентрации на сероводород. От друга страна, методите за сорбционно почистване са слабо адаптирани към полеви условия, а загубите на газ са до 30%.
• Гликолова дехидратация. Използва се като най-ефективния начин за отстраняване на влагата от газа. Този метод е търсен като допълнение към други методи за почистване, тъй като не премахва нищо друго освен вода. Загубите на газ са по-малко от 3%.
• Десулфуризация. Друг високоспециализиран набор от методи, насочени към отстраняване на серни съединения от APG
• За това се използват технологиите на измиване с амини, алкално почистване, процесът Serox и др. Недостатъкът е 100% съдържание на влага на APG на изхода.
• Мембранна технология. Това е най-много ефективен методПречистване на APG. Принципът му се основава на различната скорост на преминаване на отделни елементи от газовата смес през мембраната. На изхода се получават два потока, единият от които е обогатен с лесно проникващи компоненти, а другият с труднопроникващи. Преди това селективните и якостни характеристики на традиционните мембрани бяха недостатъчни за пречистване на APG. Днес обаче на пазара има нови мембрани с кухи влакна, които могат да обработват газове с висока концентрация на тежки въглеводороди и серни съединения. В продължение на няколко години специалисти от NPK Grasys проведоха тестове в различни съоръжения и стигнаха до заключението, че тази технология, базирана на новата мембрана, може значително да намали разходите за пречистване на APG. Съответно има сериозни пазарни перспективи.

Анализ на APG

Дали фракционното оползотворяване на свързания нефтен газ е рентабилно може да се установи след задълбочен анализ в предприятието. Модерно оборудване и иновативни технологииотварят нови пространства и безкрайни възможности за този метод. Преработката на APG дава възможност за получаване на "сух" газ, който по своя състав е близък до естествения и може да се използва в промишлени или общински предприятия.

Извършените проучвания потвърдиха, че прекратяването на изгарянето на свързан нефтен газ ще доведе до факта, че с помощта на съвременно оборудванеза преработка ще бъде възможно получаването на допълнителни 20 милиона кубически метра сух газ годишно.

Използване на APG при експлоатацията на малки енергийни съоръжения

Друг очевиден начин за използване на такъв газ е използването му като гориво за електроцентрали. Ефективността на APG в този случай може да достигне 80% и повече. Разбира се, за това силовите агрегати трябва да бъдат разположени възможно най-близо до полето. Днес на пазара има страхотно количествотурбинни и бутални агрегати, способни да работят на APG. Допълнителен бонус е възможността за използване на отработени газове за организиране на система за топлоснабдяване на полеви съоръжения. Освен това може да се инжектира в резервоара за по-добро извличане на нефт. Трябва да се отбележи, че този метод за използване на APG вече е широко използван в Русия. По-специално, петролните и газовите компании изграждат електроцентрали с газови турбини в отдалечените си полета, което им позволява да генерират повече от милиард киловатчаса електроенергия годишно.

Технология газ-течност (химическа преработка на APG в гориво)

В цял свят тази технология се развива с бързи темпове. За съжаление, прилагането му в Русия е значително сложно. Факт е, че такъв метод е печеливш само в горещи или умерени ширини, а у нас производството на газ и нефт се извършва главно в северните райони, по-специално в Якутия. Да адаптира технологията към нашата климатични особеностинеобходима е сериозна изследователска работа.

Криогенна преработка на APG във втечнен газ

За разлика от природен газСвързаният нефтен газ съдържа, освен метан и етан, голяма част от пропани, бутани и пари на по-тежки въглеводороди. Много свързани газове, в зависимост от полето, също съдържат невъглеводородни компоненти: сероводород и меркаптани, въглероден диоксид, азот, хелий и аргон.

Когато нефтените резервоари се отворят, газът от маслените "капачки" обикновено започва да блика първи. Впоследствие основната част от получения породен газ се състои от газове, разтворени в нефт. Газът от газови "шапки" или свободен газ е по-лек по състав (с по-ниско съдържание на тежки въглеводородни газове) за разлика от газа, разтворен в нефт. Поради това, начални етапиРазработването на находището обикновено се характеризира с големи годишни обеми на добив на свързан нефтен газ с голяма част от метан в неговия състав. При дългосрочна експлоатация на находището, свързаният с нефтен газ дебит намалява и голяма част от газа се пада върху тежки компоненти.

Инжектиране в подпочвените слоеве за повишаване на налягането в резервоара и по този начин ефективността на добива на нефт. Въпреки това, в Русия, за разлика от редица чужди държави, този метод, с редки изключения, не се използва, тъй като е много скъп процес.

Местно използване за производство на електроенергия за нуждите на нефтените находища.

Когато се отделят значителни и стабилни обеми свързан нефтен газ, той може да се използва като гориво в големи електроцентрали или за по-нататъшна преработка.

Най-ефективният начин за използване на свързания нефтен газ е да се преработи в заводи за преработка на газ, за ​​да се получи сух изчистен газ (DSG), широка фракция от леки въглеводороди (NGL), втечнени газове (LPG) и стабилен бензин (SGB).

Голям консултантска компанияв горивния и енергийния сектор, PFC Energy в проучването „Утилизация на асоцииран нефтен газ в Русия“ отбеляза, че най-добрият вариантИзползването на APG зависи от размера на полето. Така че за малки полета най-атрактивният вариант е да произвеждат електричество в малък мащаб за собствените си полеви нужди и нуждите на други местни потребители.

За средно големи находища, според изследователите, най-икономически изгодната опция за използване на свързан нефтен газ е да се добива втечнен нефтен газ в завод за преработка на газ и да се продава втечнен нефтен газ (LPG) или нефтохимически продукти и сух газ.

За големи полета най-атрактивният вариант е да се генерира електричество чрез използване голяма електроцентралаза последващи на едров енергийната система.

Според експерти решаването на проблема с оползотворяването на природен газ е не само въпрос на екология и опазване на ресурсите, но е и потенциален национален проект на стойност 10-15 милиарда долара. Само оползотворяването на ПНГ би позволило годишно да се произвеждат до 5-6 милиона тона течни въглеводороди, 3-4 милиарда кубически метра етан, 15-20 милиарда кубични метра сух газ или 60-70 хиляди GW/h на електричество.

Руският президент Дмитрий Медведев инструктира руското правителство да вземе мерки за прекратяване на практиката на нерационално използване на породен газ до 1 февруари 2010 г.

Действащ

ДЪРЖАВЕН КОМИТЕТ НА РУСКАТА ФЕДЕРАЦИЯ
ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА

МЕТОД
изчисляване на емисиите на вредни вещества в атмосферата
при изгаряне на природен нефтен газ в факели

Дата на въвеждане 1998-01-01

РАЗРАБОТЕН от Научно-изследователския институт за защита на атмосферния въздух

ОДОБРЕН със заповед на Държавния комитет на Руската федерация за опазване на околната среда (от 8 април 1998 г. N 199)

В СИЛА от 01.01.98 г. за срок от пет години за практическо приложениепри отчитане и оценка на емисиите на замърсители в атмосферата

1. Въведение

1. Въведение

1.1. Този документ:

(1) разработен в съответствие със Закона на Руската федерация „За опазване на околната среда“ с цел получаване на данни за емисиите на замърсители при изгаряне на природен нефтен газ в факели;

(2) установява методика за изчисляване на параметрите на емисиите на замърсители от различни видове факели;

(3) се прилага за факели, работещи в съответствие с приложимите проектни кодове.

1.2. Разработчици на документи: канд. физ.-мат. Миляев В.Б., канд. геогр. науки Буренин Н.С., канд. физ.-мат. науки Елисеев В.С., канд. физ.-мат. науки Ziv A.D., канд. технология науки Гизитдинова М.Р., канд. технология Турбин А.С.

2. Препратки към нормативни документи

2.1. Правила за проектиране и безопасна експлоатация на факелни системи, одобрени от Госгортехнадзор на Русия от 21.04.92 г. * 1).
______________
* На територията на Руска федерация"Правилата за безопасна експлоатация на факелни системи", утвърдени от с постановление на Федералния минно-промишлен надзор на Русия от 10.06.03 N 83. - Забележете "КОД".

2.3. OND-86. Методология за изчисляване на концентрацията в атмосферния въздух на вредни вещества, съдържащи се в емисиите на предприятията.

3. Основни понятия и определения

3.1. Факелът е устройство за изгаряне в атмосфера, неподходяща за използване национална икономикасвързан нефтен газ (APG); е единствен източник на атмосферно замърсяване.

3.1.1. Факелният блок на голяма надморска височина е агрегат, в който APG се подава под налягане към зоната на горене през вертикална факелна тръба (тръба) с височина 4 m и повече.

3.1.2. Хоризонтална факелна единица - открит рудник с подаване на съпътстващ нефтен газ под налягане към зоната на горене по хоризонтален факел (тръба); дизайнът на плевнята гарантира, че горящата факла излиза в атмосферата под ъгъл от 45 °.

3.2. Продуктите от горенето на свързания нефтен газ, напускащи факела, както и неизгорелите компоненти, са потенциален източник на замърсяване на околната атмосфера с вредни вещества.

Качествените и количествените характеристики на вредните емисии се определят от вида и параметрите факелна инсталацияи състава на запаления APG.

3.3. Проектите на високи и хоризонтални факелни инсталации осигуряват изгаряне без сажди на свързан нефтен газ при изпълнение на установените "Правила за устройство и безопасна експлоатация на факелни системи", одобрени. Госгортехнадзор на Руската федерация от 21.04.92 следното условие: скоростта на изтичане на изгорелия газ трябва да надвишава 0,2 от скоростта на разпространение на звука в газа.

3.4. За оценка на максималните повърхностни концентрации на замърсители в атмосферата, чийто източник са факелни инсталации, тази методология предвижда изчисляване на следните параметри:

- мощност на излъчване на вредни вещества;

- потребление на газовата смес, изхвърлена в атмосферата;

- височината на източника на емисии над нивото на земята;

- средната скорост на навлизане в атмосферата на газовата смес;

- температура на газовата смес, изхвърлена в атмосферата.

4. Изходни данни

4.1. Конструктивни характеристики на факелния блок

- диаметър на изходната дюза, m;

- височина на факелния стек (за високопланински факелни инсталации), m;

- разстояние от изходната дюза до нивото на земята (за хоризонтални факелни единици), m;

(> 0 за тръби, положени над нивото на земята и<0 в противном случае);

- разстояние от изпускателната дюза до противоположната стена на плевнята (за хоризонтални факелни инсталации), m.

4.2. Измерени характеристики

4.2.1. Обемен дебит (m/s) на APG, спален при факела;

4.2.2. Скорост на изтичане на APG U, m / s.

4.2.3. Състав на факел APG (об. %):

- метан;

- етан;

- пропан;

- бутан;

- пентан;

- хексан;

- хептан;

- азот;

- въглероден двуокис ;

- сероводород (и/или меркаптани).

5. Оценка на работата на факелния блок

5.1. Обемният дебит (m/s) и скоростта на изтичане U (m/s), изгорени в факела на свързания нефтен газ, се измерват експериментално или, при липса на директни измервания, се изчисляват по формулата:

където U е скоростта на изтичане на APG от изходната дюза на факела, m/s (според резултатите от измерването);

- диаметър на изходната дюза, m (съгласно проектните данни на факелния блок).

При липса на директни измервания, скоростта на изтичане U се взема в съответствие с "Правилата за проектиране и безопасна експлоатация на факелни системи" от 1992 г., равна на

с постоянни разряди:

с периодични и аварийни изпускания:

където е скоростта на разпространение на звука в APG, изчислена съгласно Приложение D.

5.2. Масовият дебит (kg / h) на газа, изпускан от факелния блок, се изчислява по формулата:

където е плътността на APG, kg / m, (измерена експериментално или изчислена чрез обемни фракции (% vol) и плътности (kg / m) на компонентите - вижте допълнение A).

5.3. Обемен дебит на продуктите от горенето, напускащи факела, (m/s):

където е обемният дебит (m/s) на APG, спален в факела, изчислен по формулата (5.1.1);

- обемът на продуктите от горенето (m / m), изчислен по формула 3 от Приложение Б;

- температура на горене, изчислена в съответствие с точка 8.3.

6. Изчисляване на мощността на емисиите на вредни вещества в атмосферата

6.1. Изчисляване на физични и химични характеристики на факелен сроден нефтен газ

6.1.1. Изчисляване на плътността, kg / m (формула 1 от Приложение A).

6.1.2. Изчисляване на конвенционалното молекулно тегло, kg / mol (формула 2 от Приложение A).

6.1.3. Изчисляване на масовото съдържание на химични елементи (% wt.) в APG (формули 3 и 4 от Приложение A).

6.1.4. Изчисляване на броя на атомите на елементите в конвенционалната молекулна формула на APG (формули 5 и 6 от Приложение A).

6.2. Изчисляване на физикохимичните характеристики на влажния въздух

За дадени метеорологични условия:

- температура t, °С;

- налягане Р, mm Hg;

- относителна влажност (на фракции или %).

6.2.1. Определяне на масовото съдържание на влага d (kg/kg) на влажен въздух съгласно номограмата (Приложение B1).

6.2.2. Изчисляване на масовите доли на компонентите във влажен въздух (формули 2 и 3 от Приложение Б).

6.2.3. Изчисляване на броя на атомите на химичните елементи в конвенционалната молекулна формула на влажен въздух (Таблица 3 от Приложение Б).

6.2.4. Изчисляване на плътността на влажния въздух kg / m (формула 5 от Приложение B).

6.3. Изчисляване на стехиометричната реакция на изгаряне на свързан нефтен газ във влажен въздух

6.3.1. Изчисляване на моларния стехиометричен коефициент М (формула 2 от Приложение Б).

6.3.2. Определяне на теоретичното количество влажен въздух (m/m), необходимо за пълното изгаряне на 1 m3 APG (клауза 3 от Приложение B).

6.3.3. Изчисляване на количеството продукти на горенето (m/m), образувани при стехиометрично изгаряне на 1 m3 APG във влажна въздушна атмосфера (Формула 3 от Приложение B).

6.4. Проверка на изпълнението на условията за изгаряне на породен нефтен газ в факелен блок

6.4.1. Изчисляване на скоростта на разпространение на звука в изгорената газова смес (m/s) (формула 1 от Приложение D или графики 1-4 от Приложение D).

6.4.2. Проверка на изпълнението на условието за изгаряне без сажди:

6.5. Определяне на специфичните емисии на вредни вещества за единица маса на факелен природен нефтен газ (kg/kg)

6.5.1. За да се оцени мощността на емисиите на въглероден оксид, азотни оксиди (по отношение на азотен диоксид), както и сажди в случай на неспазване на условията за изгаряне без сажди, експерименталните стойности на специфичните емисии на единица от масата на изгорелия газ са използвани, представени в следната таблица:

Таблица 6.1

Специфични емисии (кг/кг)	Изгаряне без сажди	Изгаряне с отделяне на сажди
бензо (а) пирен

В случай на изгаряне на съдържащ сяра свързан нефтен газ, специфичните емисии на серен диоксид се изчисляват по формулата:

където е молекулното тегло, е конвенционалното молекулно тегло на горивото, s е броят на серните атоми в конвенционалната молекулна формула на свързания нефтен газ (вж. допълнения A, A1).

Ако е необходимо, определянето на емисиите,,, трябва да се ръководи от формулите, дадени в допълнение Д.

При изгарянето на свързания нефтен газ вредните вещества също навлизат в атмосферата поради недоизгаряне на газа. Коефициентът на недоизгаряне се определя или експериментално за факелни блокове с определена конструкция, или се приема, че е 0,0006 за изгаряне на сажди и 0,035 в противен случай.

Специфичните емисии на въглеводороди (по отношение на метан), както и на серни съединения, съдържащи се в газа, като сероводород и меркаптани, се определят по общата формула:

(Специфични емисии) = 0,01 * (коефициент на недоизгаряне) * (масова част в%) (6,3)

7. Изчисляване на максимални и брутни емисии на вредни вещества

7.1. Изчисляване на максималните емисии на вредни вещества в (g/s):

където е специфичната емисия на i-то вредно вещество за единица маса на изгорелия газ (kg/kg) (Приложение Д);

е масовият дебит на газа, изпуснат при факелната инсталация (kg/h) (виж формула 5.2).

7.2. Изчисляване на брутните емисии на вредни вещества за годината (t/година):

където обозначенията са същите като в точка 7.1, а t е продължителността на работата на факелния блок през годината в часове.

8. Изчисляване на параметрите на факелния блок като потенциален източник на атмосферно замърсяване

8.1. Изчисляване на височината на източника на емисии на замърсители в атмосферата над нивото на земята, N (m)

8.1.1. За факелни единици на голяма надморска височина:

където (m) е височината на факелната система (определена според проектните данни на блока за висока надморска височина);

(m) - дължината на горелката (изчислена по формула (1) от Приложение G, или определена от номограмите от Приложение G.

8.1.2. За хоризонтални факели:

където (m) е разстоянието от тръбната дюза до противоположната стена на плевнята;

(m) - разстояние на изходната дюза от нивото на земята (със знак плюс, ако тръбата е над нивото на земята, и със знак минус в противен случай);

0,707 - коефициент, отчитащ ъгъла на отклонение на горелката спрямо вертикалата.

8.1.3. Дължината на факела се изчислява съгласно Приложение G.

8.2. Изчисляване на дебита и средната скорост на навлизане в атмосферата на газовата смес (продукти на горене)

8.2.1. Обемният дебит на продуктите от горенето, напускащи факела, (m/s) се изчислява по формулата (5.3).

8.2.2. Средната скорост на навлизане в атмосферата на продуктите от горенето на свързания нефтен газ се изчислява по формулата:

където (m) е диаметърът на горелката.

изчислено по формулата:

където е дължината на горелката (Приложение G).

8.3. Изчисляване на температурата на газовата смес, изхвърлена в атмосферата

8.3.1. Изчисляване на специфични емисии и на единица маса на факелен APG (kg/kg) (Допълнение E).

8.3.2. Изчисляване на нетната калоричност на изгорелия газ (kcal / m) (Приложение 3).

8.3.3. Изчисляване на частта от енергията, загубена поради излъчването на факела:

където е конвенционалното молекулно тегло на APG (Приложение A).

8.3.4. Изчисляване на количеството топлина в продуктите от горенето на свързания нефтен газ за три стойности на температурата на горене (например;;) (kcal):

където (kg) е масата на i-тия компонент на продуктите от горенето на 1 m3 APG (допълнение E).

- средни масови изобарни топлинни мощности на съставните продукти на горенето (Таблица 3 от Приложение Б1).

8.3.5. Изграждане на графика.

8.3.6. Определяне на стойността на T според графиката въз основа на условието:

8.3.7. Определяне на температурата на газовата смес, изпускана в атмосферата:

Приложение А. Изчисляване на физичните и химичните характеристики на свързания нефтен газ

Приложение А

Изчисляване на физичните и химичните характеристики на свързания нефтен газ (точка 6.1)

1. Изчисляване на плътността на APG (kg/m) по обемни фракции (об. %) (точка 6.1.1) и плътност (kg/m) (таблица 3 от допълнение A1) на компонентите:

2. Изчисляване на конвенционалното молекулно тегло на APG, kg / mol (точка 6.1.2):

където е молекулното тегло на i-тия компонент на APG (Таблица 2 от Приложение A1).

3. Изчисляване на масовото съдържание на химични елементи в свързания газ (точка 6.1.3):

Масовото съдържание на j-тия химичен елемент в APG (% wt.) се изчислява по формулата:

където е съдържанието (тегл.%) на химичния елемент j в i-тия компонент на APG (Таблица 4 от Приложение A1);

- масова част на i-тия компонент в APG; изчислено по формулата:

Забележка: ако емисиите на въглеводороди се изчисляват като метан, масовата част на въглеводородите, преобразувани в метан, също се изчислява:

В този случай сумирането се извършва само за въглеводороди, които не съдържат сяра.

4. Изчисляване на броя на атомите на елементите в конвенционалната молекулна формула на свързания газ (точка 6.1.4):

Броят на атомите на j-тия елемент се изчислява по формулата:

Условната молекулярна формула на свързания нефтен газ се записва като.