Рациональное использование попутного нефтяного газа (ПНГ) Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты (энергии) сгорания ПНГ Лаборатория калориметрии и высокочистых органических веществ метрологического назначения ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» Руководитель лаб.: Корчагина Елена Николаевна Адрес: С-Пб., Московский пр., 19 Раб. тел. (812) , факс (812)

2 Попутный нефтяной газ (ПНГ). Постановления Правительства РФ об утилизации ПНГ Поручение президента РФ 1461 от подготовить комплекс мер по решению проблемы более эффективного использования ПНГ: «довести уровень утилизации ПНГ до среднемирового уровня 95 % к 2011 году». Постановление правительства РФ от «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках». Нефтяной газ (попутный): смесь углеводородных и неуглеводородных газов и паров, находящихся как в свободном, так и в растворенном состоянии, выделяющихся из сырой нефти в процессе ее добычи (по ГОСТ Р «Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования»)

3 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ на период до 2030 года Утверждена распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г р Раздел 2. Главные стратегические ориентиры повышение энергетической эффективности экономики и экологической безопасности энергетики; максимально рациональное использование энергетических ресурсов и повышение ответственности за их неэффективное расходование; снятие основных инфраструктурных, технологических и иных барьеров, препятствующих рациональному использованию ПНГ и минимизации объемов его сжигания на факелах; Раздел 3. Недропользование и управление государственным фондом недр. Нефтяной комплекс «Одной из стратегических задач нефтяного комплекса является максимально полная утилизация и сбережение ресурсов попутного нефтяного газа. Настоящая Стратегия предусматривает, что уже к окончанию первого этапа ее реализации будет эффективно использоваться 95 % извлекаемого ПНГ, в том числе путем переработки на ГПЗ. Особенно актуальным этот вопрос является для районов нового освоения Восточной Сибири, где сырьевая база углеводородов носит комплексный характер - большинство месторождений содержат нефть и газ, а также имеют сложный компонентный состав».

4 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ РОССИИ на период до 2030 года Утверждена распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г р Перспективное развитие нефтяного комплекса: расширенное вовлечение в эксплуатацию комплексных нефтегазовых месторождений сложнокомпонентного состава и связанная с этим необходимость утилизации ПНГ, метана, гелия и газового конденсата; формирование новых крупных нефтяных комплексов, предусматривающих добычу нефти, утилизацию ПНГ и развитие нефте- и газохимии на базе комплексных нефтегазовых месторождений сложнокомпонентного состава главным образом в восточных районах России и на континентальном шельфе арктических и дальневосточных морей; активные меры по утилизации и комплексному использованию ПНГ. Сводный план мероприятий государственной энергетической политики на период до 2030 года, обеспечивающих реализацию настоящей Стратегии Стимулирование эффективного недропользования на основе полного и комплексного извлечения углеводородного сырья из недр Обеспечение коэффициента утилизации попутного нефтяного газа на уровне не ниже 95 %.

5 Извлечение ПНГ в России Источник РИАНОВОСТИ г Сургутнефтегаз 27 % ТНК ВР 18,8 % Роснефть 14,9 % ЛУКОЙЛ 12 % Газпром нефть 7,6 % Другие 19,7 % Доли компаний в добыче ПНГ в России (% от общего объема на 2006 г) Извлеченные ресурсы ПНГ за гг., млрд. м 3 Данные разнятся значительно, т.к. инструментальные замеры объемов извлекаемого, используемого и сжигаемого ПНГ в большинстве случаев сейчас не осуществляются

6 Факельное сжигание ПНГ в России По официальным данным Росстата. год Добыто Переработка на ГПЗ На нужды промысла Сожжено в факелах млрд. м ,212,34,8 17, ,935,58,3 14, ,234,89,7 16,7 По оценкам Ростехнадзора, российские недропользователи сегодня сжигают на 20–30% ПНГ больше, чем заявляют. «Российская газета» Центральный выпуск 4622 от 27 марта 2008 г. Сжигание ПНГ в России на основе спутниковых данных Всемирного фонда дикой природы (WWF) Данные разнятся значительно, т.к. инструментальные замеры объемов извлекаемого, используемого и сжигаемого ПНГ в большинстве случаев не осуществляются млрд.м 3

7 Сжигание ПНГ в Мире Источник: The Chemical Journal «Сжигать-экспортировать нельзя переработать» Май 2011 Сергей Ким Динамика изменения объемов сжигания ПНГ в мире в 2006–2010 гг., млрд. м 3 в 2010 г. млрд. м 3

8 Влияние сжигания ПНГ на экологическую обстановку близлежащих территорий 1,2 % от Мирового выброса СО 2 ; выбросы твердых загрязняющих веществ (активной сажи)– 500 тыс. тонн в год - ок. 12% общего объема выбросов в России; существенные концентрации H 2 S, SO 2, NO x ; при неэффективном сжигании в факелах–выбросы СН 4 Неблагоприятное влияние на здоровье населения: Органы дыхания; Нервной системы; Ослабление иммунной системы; Поражения печени и желудочно-кишечного тракта; Рост числа онкологических заболеваний. Неблагоприятное влияние на здоровье населения: Органы дыхания; Нервной системы; Ослабление иммунной системы; Поражения печени и желудочно-кишечного тракта; Рост числа онкологических заболеваний. ФЗ РФ от ФЗ «О ратификации Киотского протокола к Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата». Разрушение почвенного покрова и растительности (тысячи га по территории всей России) Тепловое и химическое загрязнение:

Установка подготовки нефти 95 % Нефте- газовая смесь ПНГ НЕФТЬ Возможные пути утилизации ПНГ Технологический. Закачка в пласт Энергетический. Использование на местах для выработки электроэнергии, идущей на нужды нефтепромыслов. Нефтехимический. Переработка на ГПЗ с получением: СОГ - сухой отбензиненный газ ( состоит в основном из СН 4, с добавкой С 2 Н 6 и, в допустимых для транспортировки в трубопроводе количествах, более тяжелых фракций ); ШФЛУ - широкая фракция лёгких углеводородов - сырья для производства: каучуков, пластмасс, компонентов высокооктановых бензинов и др.; СГБ - Стабильный газовый бензин (аналогичный прямогонному бензину в нефтепереработке); Газового моторного топлива (автомобильный пропан-бутан); Криогенная переработка. СУГ - Сжиженный углеводородный газ для коммунально-бытовых нужд (в основном состоит из смеси пропана и бутанов, может транспортироваться в специально сконструированных цистернах) Добыча нефти

10 Процент полезного использования ПНГ в России в 2010 г. 95 % Источник: The Chemical Journal «Сжигать-экспортировать нельзя переработать» Май 2011 Сергей Ким

11 Практика утилизации ПНГ в мире Всемирный банк в 2002 году организовал Глобальное партнерство по уменьшению сжигания ПНГ (GGFR), которое объединяет: крупнейшие нефтедобывающие страны: США, Канада, Нигерия, Казахстан, Великобритания, Норвегия и др. РФ представлена в партнерстве Ханты-Мансийским АО (законом «О недропользовании» ХМАО 94-оз от года утвержден единый процент утилизации НПГ в размере 95 %). ведущие энергетические компании: ExxonMobil, Shell, BP, Chevron и др.; международные структуры, такие как Всемирный банк, ОПЕК и Евросоюз. Уровень утилизации ПНГ в 2010 г., %

12 N 2, CO 2, H 2 S, Не, О 2,меркаптаны. Пары Н 2 О Возможное использование ПНГ Топливо Пластмассы Растворители Этанол С2Н4С2Н4 Синтетический каучук Газовый бензин

13 Перспективные направления утилизации ПНГ в России (до 2020 г.) Электро энергия на нужды промысла (и потери) Перераба- тывается на ГПЗ Сжигается на факелах Источник Минприроды РФ. РИАНОВОСТИ Из доклада Министра энергетики Шматко С.И г. по вопросу Генеральной схемы развития нефтяной отрасли на период до 2020 г. Будет подано в ЕСГ Получение электро- энергии Закачка в пласт в планах на 2020 г. ситуация на 2010 г. Источник: Институт современного развития Аналитический доклад. «Условия и перспективы развития нефтегазохимии в РФ Федерации», Декабрь 2010 Будет сжигаться на факелах Переработка на ГПЗ

14 Влияние состава ПНГ на его калорийность Различные месторождения Газовая «шапка» Газ, растворенный в нефти Различные стадии разработки месторождений Различные примеси: N 2, CO 2, H 2 S, Не, О 2, меркаптаны. Пары Н 2 О Сильное «колебание» состава ПНГ КомпонентСН 4 С2Н6С2Н6 С3Н8С3Н8 С 4 Н 10 С 5 Н 12 N2N2 CO 2 Приме- си Ср. содержание, % ,5-2,0 0,2-1,0до 20 % Газохроматографический метод определения калорийности? Использование метода прямого калориметрического измерения теплоты сгорания ПНГ

15 Примеры состава (% масс.) ПНГ различных нефтяных месторождений МесторожденияСН 4 С2Н6С2Н6 С3Н8С3Н8 С 4 Н 10 С 5 Н 12 – С 10 Н 22 N 2, CO 2, H 2 S Ромашкинское, Татарстан37,020,018,58,24,711,6 Туймазинское, Респ. Башкортостан41,920,017,37,93,39,6 Бугурусланское, Оренбургская обл.72,59,87,58,3-1,9 Сураханское, Азербайджан89,70,160,130,281,298,4 Месторождения Зап. Сибири СН 4 С2Н6С2Н6 С3Н8С3Н8 I С 4 Н 10 n С 4 Н 10 I С 5 Н 12 n С 5 Н 12 N2N2 CO 2 При- меси Аганское46,946,8917,374,4710,843,363,881,530,504,2 Советское51,895,2915,575,0210,332,993,261,531,023,1 Тарасовское54,1612,5216,444,206,391,981,581,470,480,8 Южно-Балыкское54,926,5015,863,508,231,862,402,142,500,6 Пурнефтегазгеоло- гия 57,5514,1014,843,425,161,411,041,340,572,1 Варьеганское59,338,3113,514,056,652,201,801,510,691,9 Самотлорское60,644,1313,054,048,602,522,651,480,592,3 Барсуковское80,785,814,272,042,001,160,651,800,960,5

16 Теплота сгорания ПНГ и метрологические характеристики газовых калориметров в составе ГПЭ единиц энергии сгорания (ГЭТ ) Характеристика «КАТЕТ»«В-06АК» Диапазон МДж/м 3 Погрешность воспроизведения единицы абсолютным методом 14 · Погрешность передачи единицы 16 · · ПНГ имеет высокую теплоту сгорания от 34 до 100 МДж/м 3 Метрологические характеристики газовых калориметров в составе ГПЭ единиц энергии сгорания (ГЭТ )

17 Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты сгорания (ОТС) ПНГ прямым калориметрическим методом 1 этап: Расширение диапазона измерений ОТС Разработка новых методик расчета ОТС ПНГ в области газовой хроматографии Создание нового эталонного газового калориметра в составе ГЭТ с диапазоном измерений ОТС от 50 до 100 МДж/м 3 Эталонный уровень Методики расчета объемной теплоты сгорания ПНГ отсутствуют

18 Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты сгорания (ОТС) ПНГ прямым калориметрическим методом 2 этап: Сличения 2-х методов с последующей аттестацией методики расчета ОТС ПНГ в области газовой хроматографии Косвенный расчетный метод определения ОТС ПНГ на основе газовой хроматографии Прямой калориметрический метод измерений ОТС ПНГ Эталонный уровень Сличения 2-х методов аттестация методики расчета ОТС ПНГ области газовой хроматографии

19 Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты сгорания (ОТС) ПНГ прямым калориметрическим методом 3 этап: Проведение новых абсолютных измерений ОТС этана и пропана Эталонный уровень На настоящий момент: КомпонентФормула Высшая теплота сгорания, МДж/м 3 Погрешность, % ЭтанС2Н6С2Н6 65,380,3 ПропанС3Н8С3Н8 93,980,3

20 Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты сгорания (ОТС) ПНГ прямым калориметрическим методом Парк рабочих СИ: Импортные газовые калориметры «Reineke Meβ- und Regeltechnik GmbH», Германия RBM 2000 WI CWD 2000, 2005 «Union Apparatbau GmbH», Германия Создаются отечественные газовые калориметры Рабочие СИ 1 Применение калориметров в диапазоне измерений ОТС ПНГ и разработка новых отечественных СИ с диап.более 50 МДж/м 3

21 Метрологические задачи, связанные с измерениями объемной теплоты сгорания (ОТС) ПНГ прямым калориметрическим методом Создание метрологического обеспечения для этих СИ: Разработка и аттестация методик измерений; Разработка и аттестация калибровочных и поверочных газовых смесей для калориметров и хроматографов для диапазона ОТС разных типов ПНГ Рациональное использование ПНГ является сложной комплексной проблемой, для решения которой необходимы согласованные действия всех сторон: государства, нефтяных компаний, метрологических служб. Рабочие СИ

22 Спасибо за внимание!