Газовая электростанция на попутном нефтяном газе

Попутный нефтяной газ становится все более привлекательным видом топлива для газопоршневых установок (ГПУ) и в этой статье мы разберем его преимущества в этом качестве.


Попутный нефтяной газ

Попутный нефтяной газ, или сокращенно ПНГ, является одой из важных составляющих нефтедобывающих месторождений. Такой газ растворен непосредственно в самой нефти или находится в так называемых нефтяных «шапках» в чистом виде. При разработке новых месторождений, как правило сначала выделяется газ нефтяных шапок, а по мере разработки уже газ, растворенный непосредственно в самой нефти.


Состав попутного нефтяного газа

Состав попутного нефтяного газа для каждого объекта нефтедобычи будет своего рода уникальным. И даже со временем на одной и той же скважине соотношение долей его компонентов может меняться. Попутный нефтяной газ состоит из смеси различных углеводородов в жидком или газообразном состоянии, неугловодородных газов и других примесей. Основу углеводородной группы составляет метан и его производные вплоть до С10+. В состав газов не содержащих углеводород всходят: углекислый газ CO², азот N², сероводород H²S.

Пример состава попутного нефтяного газа можно увидеть в таблице ниже. Для сравнения там же приведен состав природного газа.
 

Компонентный состав в процентах объёма
		ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ			ПРИРОДНЫЙ ГАЗ
Компоненты		Первая ступень обработки	Вторая ступень обработки	Треть ступень обработки
Метан	CH4	61,60936	45,50906	19,40092	94,13664
Этан	C2H6	7,69962	16,27811	5,71889	2,90499
Пропан	C3H8	17,55280	21,09369	4,55416	0,43025
Изо-Бутан	iC4H10	3,75702	5,12690	4,38074	0,04560
Бутан	C4H10	4,86218	7,05894	9,64294	0,07174
Изо-Пентан	iC5H12	0,98004	1,43993	9,91025	0,02884
Пентан	C5H12	0,91528	1,34913	12,30098	0,02574
Изо-Гексан	iC6H14	0,52544	0,75224	13,78421	0,00140
Гексан	C6H14	0,23977	0,28188	3,72319	0,01796
Изо-Гептан	iC7H16	0,02734	0,13181	6,71120	0,00818
Бензол	C6H6	0,00170	0,00609	0,04131	0,02604
Гептан	C7H16	0,10118	0,07513	1,59428	0,00918
Изо-Октан	iC8H18	0,02554	0,01926	4,36019	0,00170
Толуол	C7H8	0,06865	0,06775	0,08990	0,01108
Октан	C8H18	0,00170	0,00259	0,48154	0,00579
Изо-Нонан	iC9H20	0,00060	0,00030	0,86858	0,00349
Нонан	C9H20	0,00150	0,00120	0,86948	0,00519
Изо-Декан	iC10H22	0,01307	0,00998	0,18479	0,01477
Декан	C10H22	0,01906	0,01596	0,19078	0,00738
Углекислый газ	CO2	0,03812	0,10816	0,77260	0,73628
Азот	N2	1,34005	0,45200	0,19906	1,28776
Сероводород	H2S	0,00000	0,00000	0,00000	0,00000
Молекулярная масса, г/моль		31,9965	63,2316	27,6411	17,0734
Плотность газа, г/м3		1330,1193	2628,6402	1149,0765	709,7741
Содержание углеводородов С3, г/м3		815,8851	2411,3094	625,6396	17,1771
Содержание углеводородов С5, г/м3		134,7619	1988,9746	95,6062	6,4538

Реальный состав попутного нефтяного газа на конкретном месторождении может сильно отличаться от состава приведенного в таблице.

Из примера в таблице можно заметить, что содержание метана, основного горючего компонента газа, в попутном газе ниже, чем в природном газе и его доля снижается при обработке от ступени к ступени. Однако общее содержание углеводородов в ПНГ значительно выше, чем в природном газе, что при переработке позволяет получить больше продуктов на их основе. Сероводород в попутном газе оказывает большое негативное воздействие на оборудование, подвергая его повышенной коррозии и существует необходимость его удалять при дальнейшем использовании.


Использование попутного нефтяного газа

При разработке нефтяного месторождения возникает задача использования попутного нефтяного газа. До недавнего времени к этому процессу можно было применить определение «утилизация попутного нефтяного газа». Это происходило потому, что основным направлением использования ПНГ было его сжигание в газовых факелах. В ряде исключений попутный газ отправлялся на переработку и значительно реже использовался в качестве топлива. Сжигание газа в факелах – это иррациональный и экологически вредный способ использования. Дело в том, что отечественные технологии и оборудование не позволяют эффективно сжигать попутный газ. Также при сжигании в атмосферу выбрасываются твердые отходы (сажа), углекислый газ и метан (парниковые газы), тяжелые углеводороды, опасные для людей и животных и в ряде случаев вызывающие тяжелые заболевания (рак, заболевания органов пищеварения, органов зрения, нервной системы). Еще одним из негативных факторов сжигания попутного нефтяного газа в факелах является термическое разрушение почвы и растительности вокруг них.

Однако в последнее время ситуация в этом направлении меняется к лучшему. С момента ратификации в России в 2004 году Киотского протокола перед нефтяниками стоит задача максимального рационального использования попутного нефтяного газа. В настоящий момент доля применения ПНГ для переработки или в качестве энергоносителя должна составлять не менее 95% от всего объема полученного газа. К тому же за неэффективное использование газа предусмотрены внушительные штрафы. И поэтому термин «утилизация попутного нефтяного газа» является определением из прошлого и на смену ему приходят технологии и решения по рациональному и эффективному использованию ПНГ в виде сырья и энергоносителя.


Попутный нефтяной газ как топливо для газопоршневых установок

Основными направлениями для использования попутного нефтяного газа на сегодняшний день являются его переработка в нефтехимической промышленности и применение в качестве топлива для генераторных установок на основе газопоршневых двигателей или турбин.

Так как в ПНГ содержится достаточное большое количество метана, то он может быть использован в качестве энергоносителя для газопоршневого двигателя электрогенераторной установки. Особенностью таких двигателей является то, что они могут быть настроены на максимальную эффективность для состава газа конкретного месторождения. Компонентный состав газа определяется непосредственно на скважине с использованием газового хроматографа, что позволяет получить более точные значения содержания его компонентов и другие показатели.

Использование газопоршневой установки (ГПУ) без предварительной подготовки для работы на конкретном составе ПНГ может привести к серьезным изменениям технических характеристик. Самые распространенные из них это резкое снижение межсервисного интервала и времени до первого капитального ремонта, а так же падение выдаваемой мощности на 25-40%. Для надежной и бесперебойной работы на попутном нефтном газе ГПУ должна быть разработана и настроена специально под ваш состав газа. Только в этом случае можно ожидать сохранение заявленных технических характеристик.


Основные преимущества которые позволяет получить использование попутного нефтяного газа при выработке электроэнергии в генераторной установке:

• ПНГ это дешевый источник газа для газо-поршневой электростанции, что позволяет существенно снизить стоимость производимой электроэнергии
• Низкая стоимость газа сокращает сроки окупаемости энергетического оборудования в среднем до 1,5 лет
• Нет необходимости проведения линий электропередачи к местам добычи нефти
• Возможность использования тепла от выхлопной системы и системы охлаждения двигателя для организации отопления объектов месторождения и горячего водоснабжения
• Газо-поршневые двигатели надежны, экономичны, достаточно просты в обслуживании, неприхотливы к условиям окружающей среды, могут работать как в условиях жаркого климата, так и в условиях Крайнего Севера
• Применение нескольких генераторных установок на попутном нефтяном газе позволит использовать весь объем добываемого газа, обеспечить электричеством как само месторождение и объекты инфраструктуры, а также близлежащие населенные пункты и других потребителей электроэнергии
• Позволяет улучшить экологическую обстановку в районе добычи
• Смонтированные в контейнеры станции позволяют осуществлять оперативный ввод в эксплуатацию и дают возможность перемещения оборудования между объектами

 
Основные сложности использования попутного нефтяного газа для газо-поршневых генераторных установок:

• Потеря мощности по сравнению с аналогичными станциями на природном газе
• Необходимость дополнительной обработки ПНГ (очистка, осушка) применяемого в качестве топлива для газового двигателя
• Возможное сокращение интервалов обслуживания, обусловленное составом газа

 

Газопоршневые установки Gazvolt на попутном нефтяном газе

Большинство двигателей линейки генераторных установок Gazvolt могут использовать в качестве топлива попутный нефтяной газ. Это стало возможным за счет того, что наша компания сотрудничает с крупнейшим заводом по производству газопоршневых генераторных установок в Китае, компанией JDEC входящей в состав Китайской Национальной Нефтегазовой Корпорации (СNPC).

Компания JDEC была основана в 1920 году и на сегодняшний день является единственным производителем двигателей внутреннего сгорания для нефтегазовой отрасли в Китае и крупнейшим производителем в Юго-Восточной Азии в своей отрасли. Имея позади почти столетнюю историю развития JDEC представляет собой центр исследований и разработок среднеоборотных и низкооборотных индустриальных двигателей и это одна из немногих фирм в мире, которая может производить конкурентоспособную продукцию для индустрии нефтедобычи. Уже более тридцати лет на заводе компании производят двигатели работающие на попутном нефтяном газе.

Продукция завода JDEC используется на более чем 90% нефтяных месторождений в Китае. В процессе производства учитываются все особенности компонентного состава и характеристики газа, который будет использоваться на оборудовании, что возможно сделать максимально эффективно только в заводских условиях.

Основными направлениями применения генераторов на ПНГ являются небольшие или новые нефтяные месторождения. В первом случае это обусловлено тем, что один или группа генераторов смогут полностью обеспечить электроэнергией само месторождение и его инфраструктуру используя «бесплатное топливо» нефтедобычи – попутный газ. Во втором случае такое решение будет оптимальном в виду отсутствия каких-либо коммуникаций на новом месте добычи и дороговизной их постройки. При использовании генераторов на скважине уже будет свое электричество и не нужно будет тянуть линии электропередач центральной сети. Также электростанции в контейнерах можно быстро перемещать между объектами.

Если перед вами стоит задача эффективного и рационального использования попутного нефтяного газа, использование газопоршневых электрогенераторных установок на основе двигателей компании JDEC, пожалуй, будет самым оптимальным решением. С данными двигателями выпускаются газопоршневые электростанции единичной мощностью от 400 до 3240 кВт. Если нужна мощность меньше, то идеальным вариантом будут генераторы на двигателе Sinotruk. Их мощность на попутном нефтяном газе составит от 50 до 200 кВт.

В любом случае при заказе газопоршневых электростанций Gazvolt на попутном нефтяном газе вы можете рассчитывать на огромный опыт завода производителя в разработке и эксплуатации ГПУ с таким типом топлива и на долгую безотказную работу имеено с вашим составом газа.