Сжигание попутного газа

факел ПНГ

В России попутный нефтяной газ начали сжигать на факелах в 1960-е годы – во время череды открытий крупных залежей нефти в Западной Сибири. Сегодня, спустя десятки лет, этот метод утилизации признан самым неэффективным и опасным для экологии, но продолжает применяться во всём мире до сих пор.

Что такое попутный газ?

Попутный газ представляет собой смесь газов и разнообразных элементов. Он залегает в виде газовых «шапок» над месторождением, либо содержится в растворённом состоянии непосредственно нефти. Газ данного типа выделяется при снижении давления в процессе извлечения углеводородов или их перегонки.

Чем попутный нефтяной газ отличается от природного газа? По большей части, состав природного и попутного газа в целом одинаков.

Разница состоит лишь в том, что природный газ добывается напрямую из газовых залежей и состоит преимущественно из метана, а ПНГ фактически является второстепенным продуктом добычи и характеризуется большей концентрацией примесей.

ПНГ – природный источник целого ряда элементов, соотношение которых варьируется в зависимости от особенностей формирования углеводородных залежей и, следовательно, типа месторождения.

Ключевые компоненты ПНГ: метан, этан, пентан, бутан, гексан и пр. В состав попутного газа также входят водяные пары, инертные газы, азот, диоксид углерода, гелий и другие.

«Второстепенный продукт» нефти зачастую выходит под разным давлением, и его параметры при извлечении имеют свойство меняться.

состав ПНГ Самотлорского месторождения

Объёмы ПНГ также варьируются исходя из условий формирования нефтяных залежей и их территориального расположения. В одной тонне извлекаемой нефти может содержаться и один кубометр, и тысячи кубометров газа.

Сжигание ПНГ

Полученный в результате нефтедобычи газ обязательно подвергается либо утилизации, либо переработке (глубокой или не глубокой). Обычный выпуск в атмосферу ПНГ вредит экологии – более того, газ может легко загореться или даже взорваться.

Один из простейших способов утилизации – сжигание попутного нефтяного газа в факелах. На производственной площадке месторождения устанавливаются факельные установки. К ним подводятся трубопроводы, по которым ПНГ подаётся по трубопроводам к факельной трубе – в ней и проходит процесс сжигания.

Газовый факел в Ливии
Газовый факел в Ливии

Факельные установки бывают двух типов – открытого и закрытого. В открытой факельной системе газ выходит через вертикальный ствол высотой до 4 метров.

Факельные системы закрытого типа (наземные факелы) чаще всего представляют собой мобильные горизонтальные установки, размещённые на треногах. При сжигании в них ПНГ не выделяется дым и пар, отсутствует запах, шум, тепловой шлейф, а также нет видимого пламени.  

факельная система на Московском НПЗ
Строительство факельной системы закрытого типа на Московском НПЗ

Перед подачей в факельную систему для более эффективного сжигания осуществляют подготовку попутного нефтяного газа. Его очищают от тяжёлых углеводородов, влаги, солей, сероводорода и других примесей – для предотвращения попадания лишних составляющих в промысловый факел.

В частности, обезвоживание газа избавляет от образования кристаллогидратов, очистка от тяжёлых углеводородов позволяет избежать жидкостных пробок, а отсутствие сероводорода и двуокиси углерода предупреждает образование коррозий на оборудовании.

Несмотря на должную подготовку, горение ПНГ – весьма опасный процесс. Во-первых, данный процесс характеризуется высокой степенью взрывоопасности – как минимум, из-за наличия открытого пламени.

Вероятность взрыва также резко возрастает в случае, если в факел попадает газ, смешанный с атмосферным воздухом. Кислород может попасть в ствол установки во время сильных ветров либо в результате низкой скорости потока сбрасываемого в факел ПНГ.

Во-вторых, из-за неравномерного горения усиливаются шумы, исходящие от факельной установки. Помимо этого, шум возникает при сбросе газа в факелы и в результате подачи воды или водяного пара в горелку (в закрытых «бездымных» установках).

И, в-третьих, в процессе горения газа от факельных установок исходит тепловое излучение с большим объёмом выбросов опасных веществ.

В экологическом аспекте

Ни для кого не секрет, что от сжигания попутного нефтяного газа в атмосферу попадает огромное количество выбросов СО2 и других вредных веществ.

В России, как и во всём мире, этой проблеме раньше не уделяли должного внимания. Например, в нашей стране вопрос о необходимости контроля за сжиганием ПНГ встал чуть более 10 лет назад.

Так, если в 1995 году объёмы добычи попутного газа в РФ составляли 25 млрд м3, то в 2007 году – уже 48,6 м3. С увеличением объёмов увеличились объёмы сжигания и, как следствие, вредные выбросы в атмосферу.

В 2010 году только 30% попутного газа направлялось на переработку, остальные 70% российские нефтяные компании утилизировали в факельных системах.

В 2011 году в мире факельным сжиганием было утилизировано 140 млрд м3 газа, из которых 26,7% приходилось на Россию. За 2012 год нефтяные компании России сожгли около 17 млрд м3 ПНГ (под данным ЦДУ ТЭК).

По данным Гринписа за 2012 год, на территории нашей страны из-за сжигания ПНГ в окружающую среду попадало практически 100 млн т углекислого газа в год.

факельная установка
Фото: allthecities.com

Для регулирования объёмов выбросов углекислого газа ПНГ в России разработали постановление «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках».

Согласно документу, вступившему в силу в 2012 году и действующему до сих пор, нефтяные компании имеют право сжигать максимум 5% от общего объёма полученного попутного газа. Таким образом, подавляющее большинство ПНГ должно быть утилизировано другими, более экологичными способами.

За превышение указанной нормы в отношении компании применяется дополнительный штрафной коэффициент, а за неимением средств измерения и учёта объёмов ПНГ он увеличивается до 6.

Уже к 2015 году доля утилизации ПНГ увеличилась до 86%. Несмотря на постепенное улучшение ситуации, объёмы сжигания остаются относительно высокими. Так, по итогам 2018 года в РФ сожгли 21,3 млрд м3 газа.

Опять же, если брать во внимание тот факт, что официальные данные не учитывают все факельные сжигания (хотя бы из-за отсутствия систем учёта ПНГ у некоторых нефтяных компаний), цифры могут быть на порядок выше.

Способ утилизации попутного нефтяного газа путём сжигания не только вредит экологии, но и является самым нерациональным с точки зрения выгоды, ведь ПНГ из ценного энергоресурса попросту «превращается» в отходы производства.

Бесспорно, изначально установка факельной системы требует минимальных вложений, но в долгосрочной перспективе куда больший экономический эффект и меньший объём выбросов дают альтернативные способы утилизации – закачка в нефтяные пласты, газотранспортные системы, неглубокая и глубокая переработка и прочее.

Сегодня крупные нефтяные компании медленно, но верно приближаются к 95-процентной утилизации «отходного производства». Но российская нефтяная отрасль в целом ещё долго не сможет полностью отказаться от сжигания ПНГ.

В основном данный метод вынуждены использовать малые и средние нефтяные предприятия: часть из них продолжает сжигать ПНГ сверх установленной нормы и платить штрафы за экологический ущерб – из-за отсутствия возможности внедрения других способов утилизации.

Читайте также: “…И вместо того, чтобы сжигать его на факелах, загрязняя атмосферу, этот газ можно пустить в дело.”

Понравился материал? Подпишитесь
на отраслевой дайджест и получайте подборку статей каждый месяц
.

Союз горных инженеров

Подпишитесь
на ежемесячный дайджест актуальных тем
для специалистов отрасли.

Исключительно отраслевая тематика. Никакого спама 100%.