Головоломка для нефтяников

Требование обеспечить полную утилизацию природного газа при разработке нефтяных месторождений поставило добывающие компании перед необходимостью искать дополнительные технические решения для его выполнения

Головоломка для нефтяников

В декабре прошлого года президент Казахстана подписал поправки к закону о нефти, которые предусматривают, в частности, запрет на разработку отечественных нефтяных месторождений без полной утилизации попутного газа. Единственное исключение - аварийные ситуации, когда без сжигания газа возникает угроза здоровью людей или окружающей среде. На 112 нефтяных месторождениях Казахстана по самым скромным подсчетам имеется 2380 млрд кубометров попутного газа, в зависимости от месторождения, на одну тонну извлеченной нефти приходится от 50 до 1000 кубометров газа. Но в связи с тем, что газовая инфраструктура в стране не развита, нефтяники предпочитали сжигать нефтяной газ на факелах. К примеру, до недавнего времени газовое пламя в Кызылординской области можно было наблюдать из космоса. Только на месторождениях Тургайского прогиба ежегодно сжигали около 500 млн кубометров попутного газа. Дело в том, что попутный газ представляет собой сложную смесь из разнородных фракций. Для того чтобы превратить нефтяной газ в товарный, требуется его отчистка от сероводородов и меркаптанов - а это дорогое удовольствие.

Выполнять закон

Первой силу закона испытала компания Petrokazakhstan. Согласно выводам правительственной комиссии по итогам 2004 года, 72 % попутного газа, добываемого компанией, сжигалось на факелах. Компания получила предписание на треть сократить объемы нефтедобычи, дабы не загрязнять атмосферу сероводородами. Попытки руководства Petrokazakhstan признать подобные требования незаконными удовлетворены не были. В итоге Petrokazakhstan не только сократил добычу углеводородов, но и инициировал разработку программы, которая позволит утилизировать весь попутный газ месторождения уже в 2006 году.

Для мелких и средних месторождений, каких в стране большинство, поставлять нефтяной газ на газоперерабатывающие заводы невыгодно. К примеру, один километр магистрального газопровода обходится в среднем в миллион долларов, что делает транспортировку газа по трубе до ГПЗ абсолютно нерентабельной. Поправки к закону о нефти, о 100-процентной утилизации попутного газа, заставят добытчиков черного золота разрабатывать изощренные коммерческие проекты.

Наиболее доступный путь (и менее прибыльный) - закачка газа обратно в скважину для поддержания необходимого давления в скважине - ограничен. Газа может быть гораздо больше, чем требуется для скважины. При отсутствии газовой сети и удаленности потребителей задача по утилизации многократно усложняется. По большому счету вступивший в силу закон потребует от нефтяной отрасли резкий переход на прогрессивные технологии.

Эффект Финько

На этом фоне весьма выигрышно смотрится казахстано-российская технология утилизации - УОГ (установка очистки газа), первый образец которой был изготовлен на предприятии ОАО "Балтийский завод" в Санкт-Петербурге в 1992 году. Она предназначена для очистки и сжижения нефтяных попутных и природных сырьевых газов нефте- и газоперерабатывающих производств, содержащих метан, этан, пропан, бутан и другие тяжелые углеводороды, а также влагу и твердые частицы. В основе ее лежит уникальный вихревой охладитель, разработанный российским физиком Валерием Финько. Ученый обнаружил несколько противоречивый классическому закону сохранения энергии эффект: газ, входящий в трубку особой конструкции, разделяется на два потока - один с температурой, равной входящему газу, другой - очень холодный. Низкая температура зависит от параметров давления. Некоторые специалисты увидели в эффекте Финько нарушение первого и второго закона термодинамики, но существует и другое объяснение.

На самом деле энергия уходит на акустику, на инфракрасное излучение в холодном спектре - лазеры можно делать. Если прорабатывать дальше, то можно из нового эффекта еще массу технологий выжать, просто для таких сложных явлений еще не написаны уравнения. Так считает инновационный менеджер проекта Чингиз Сериков.

Валерий Емельянович не стал углубляться в научные тонкости малоизученного эффекта. Вихревой охладитель оригинальной конструкции позволял получать низкие температуры более дешевым способом, именно холод является основным средством очистки газа. Каждая газовая фракция имеет свою точку росы, то есть переход в жидкое состояние. Постепенно понижая температуру, попутный нефтяной газ разделяют на пропан, бутан, метан и так далее.

Отличительная особенность данной технологии - использование только физического способа переработки газа без использования химических реагентов. Технология позволяет очищать газ от меркаптанов, выделять тяжелые фракции и сжижать их, сжижать природный газ метан. На ее основе изготавливаются установки различных типов: универсальная без сжижения метана; универсальная со сжижением всех фракций; очистки газа от сероводородов. Такое общее объяснение дал сам разработчик Финько.

Начали с метана

Первая установка появилась на свет благодаря ее возможности производить сравнительно дешевым способом сжиженный природный газ. В начале 90-х годов КБ Туполева создало сверхновый самолет ТУ-155 - это был первый в мире самолет на сжиженном метане. На этом судне российские авиастроители установили 10 мировых рекордов. Метан производили на установке Финько в Москве, а затем метановозами возили в Самару для заправки самолета. Об уникальной технологии Чингиз Сериков узнал от разработчика и помог ученому получить первый патент на вихревой охладитель. Договорились о совместном коммерческом проекте. Финько взял на себя научно-техническую часть, Сериков - менеджмент. В Казахстане дефицит газа - проблема перманентная. Предлагаемая Финько установка отчасти ее решала, можно было без строительства сети газопроводов обеспечить страну голубым топливом. Технология основана на модульном принципе. Стандартная установка производительностью до 20 тыс. м3/ч занимает площадь всего 10-15 м2. Такую установку легко собрать непосредственно на месторождении и там же перерабатывать нефтяной газ в товарный.

"Если на месте перерабатываешь и сжижаешь нефтяной газ, то получается, что делаешь фактически живые деньги. Сегодня оптовая цена пропано-бутановой смеси составляет 220 долларов за тонну. Тысячу кубов чистого пропана в Казахстане продают в среднем за 25 долларов, а если тысячу кубов переводишь в жидкое состояние (это где-то 2 тонны) - уже за 500 долларов. Разница в цене колоссальная", - подсчитывает Сериков. Пентан-гексановая фракция (газовый бензин, который легко можно получить на УОГ) нужен самим нефтяникам - это растворитель для разжижения нефти. С одной стороны, бренд увеличивается, с другой - упрощается технология ее транспортировки по трубе.

Сохранять и приумножать энергию

Разработанный проект понравился руководству "Казахгаза". Крупная государственная компания планировала заказать серию УОГ для своих нужд, но довести проект до конца ей не удалось. Компанию признали банкротом, двухлетние переговоры закончились ничем. Лишь в 2001 году УОГ впервые появилась на казахстанской земле. Финько и Сериков подписали контракт с "КазТрансГазом" о доочистке нефтяного газа Жанажольского месторождения, где содержание меркоптанов в три раза превышало предельно допустимые концентрации. Установку очистки газа разместили на газораспределительной станции (ГРС) в Актобе. Главная особенность эффекта Финько - чем выше давление подаваемого газа, тем ниже температура в вихревом охладителе. Установка фактически заменяла ГРС: излишнее давление перерабатывалось в холод, необходимый для очистки газа. Анализ качества очищенного газа показал, что количество сероводорода и меркоптанов снизилось в среднем в 10 раз. А общая производительность по жидкому продукту достигала 370 кг/ч. Интересный факт: многие опытные газовики в Актобе впервые увидели сжиженный метан, этот газ превращается в жидкость при температуре 160 градусов по Цельсию.

У любого технического оборудования есть коэффициент надежности. Он определяется многими факторами, но главный из них - чем меньше вращающихся частей, тем выше вероятность, что она не сломается. "У нас вращающихся частей вообще нет. Сделано все из нержавейки. Первая установка в России отработала 15 лет без поломок. Если мы получаем сразу холод, не нужно содержать большой штат обслуживающего персонала. Энергоемкость меньше, а на газораспределительных станциях отпадает и потребность в компрессорах", - объясняет Чингиз Сериков. После испытаний отечественные газовики установку выкупили.

На данный момент универсальный УОГ обходится в полтора миллиона долларов. Для сравнения - зарубежные установки по очистке и переработке газа примерно с такой же производительностью оцениваются в пять и выше миллионов долларов - это более сложное и энергоемкое производство. А для получения сжиженного метана из нефтяного газа компактных установок вообще нет - его производят на крупных заводах, стоимость которых превышает миллиард долларов, заводы по СПГ оправданы только для крупных газовых месторождений. Возможность получать сжиженный метан на небольших месторождениях заинтересовала ряд арабских компаний. Сейчас подходят к завершению переговоры с представителями Омана.

В перспективе владельцы технологии УОГ надеются на развитие метановой инфраструктуры в Казахстане - для этого есть все предпосылки, ведь нефтяники вынуждены превращать попутный газ в рентабельный товар.

Статьи по теме:
Тема недели

Из огня да в колею

Итоги и ключевые тренды 1991–2016‑го, которые будут влиять на Казахстан в 2017–2041‑м

Казахстан

Не победить, а минимизировать

В Казахстане бизнес-сообщество призывают активнее включиться в борьбу с коррупцией, но начать эту борьбу предлагают с самих себя

Международный бизнес

Интернет больших вещей

Освоение IoT в промышленности позволит компаниям совершить рывок в производительности

Спецвыпуск

Бремя управлять деньгами

Замедление экономики разводит все дальше банки и реальный сектор