авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Разработка критериев выбора эффективных методов утилизации нефтяного газа

-- [ Страница 1 ] --

УДК 665.612.2 На правах рукописи

Ильясова Ефросинья Зиялдиновна

РАЗРАБОТКА КРИТЕРИЕВ ВЫБОРА

ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ УТИЛИЗАЦИИ

НЕФТЯНОГО ГАЗА

Специальность 25.00.17 – Разработка и эксплуатация нефтяных

и газовых месторождений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа 2009

Работа выполнена в Государственном унитарном предприятии

«Институт проблем транспорта энергоресурсов» (ГУП «ИПТЭР»)

Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Бажайкин Станислав Георгиевич
Официальные оппоненты: – доктор технических наук, профессор Нугаев Раис Янфурович – доктор технических наук, с.н.с. Сахабутдинов Рифхат Зиннурович
Ведущая организация – Общество с ограниченной ответст- венностью «ПечорНИПИнефть», г. Ухта

Защита диссертации состоится 29 января 2010 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 222.002.01 при Государственном унитарном предприятии «Институт проблем транспорта энергоресурсов» по адресу: 450055,
г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУП «ИПТЭР».

Автореферат разослан 29 декабря 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук Л.П. Худякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Нефтяной (попутный) газ (НПГ), добываемый с нефтью из нефтяных скважин, является экологически чистым высококалорийным топливом и ценным сырьем для нефтехимического производства. Тем не менее, при эксплуатации месторождений почти на всех нефтедобывающих предприятиях часть нефтяного газа, не находя применения, пока сжигается в факелах.

В разные годы прилагались усилия для решения этой проблемы, но уровни утилизации нефтяного газа из-за нерентабельности многих мероприятий по его утилизации остаются низкими.

В развитых странах, где в настоящее время уровень утилизации превышает 95…98 %, мероприятия по утилизации газа на некоторых месторождениях также являются убыточными. Реализация их осуществляется за счет государственной поддержки путем создания особого налогового режима или иных механизмов, относящихся к разряду природоохранных и энергосберегающих мероприятий.

В настоящее время в двадцатке ведущих стран-недропользователей Россия занимает одно из первых мест по объему сжигаемого в факелах газа. По разным источникам, в стране сжигается около 16,8 млрд м3/год нефтяного газа, что составляет 24,4 % от извлекаемого объема.

В связи с энергетическим кризисом и ратификацией Россией Киотского протокола о сохранении экологической безопасности 8 января 2009 г. принято Постановление № 7, в котором Правительство обязывает недропользователей к 2012 году достичь 95 % уровень утилизации нефтяного газа.

Однако из-за отсутствия единого системного подхода к выбору эффективных технико-экономических методов утилизации НПГ и действенных механизмов, стимулирующих их внедрение, для многих нефтедобывающих предприятий выполнение этого решения является весьма затруднительной задачей.

Сегодня не решена многофакторная (технико-экономическая) задача, позволяющая обеспечить наиболее эффективную утилизацию нефтяного газа в объеме 95 %. Необходимо разработать методологические приемы, позволяющие связать многообразие существующих методов утилизации нефтяного газа с индивидуальными особенностями месторождений.

В работе предложен новый подход к выбору наиболее эффективных методов утилизации нефтяного газа и созданию в стране условий, стимулирующих реализацию этих методов на нефтедобывающих месторождениях с учетом условий их эксплуатации.

Цель диссертационной работы – повышение уровня утилизации нефтяного газа за счет выбора эффективных методов его использования по критериям, учитывающим индивидуальные особенности разрабатываемых месторождений.

Основные задачи исследований

1. Установить причины неполной утилизации нефтяного газа.

1.1. Выявить особенности добычи и утилизации нефтяного газа при эксплуатации нефтяных месторождений и основные факторы, влияющие на выбор методов утилизации нефтяного газа.

1.2. Составить каталог существующих методов и средств утилизации нефтяного газа и обозначить перспективные направления их развития.

1.3. Выявить недостатки существующих нормативно-правовых актов, регулирующих добычу и утилизацию нефтяного газа, и наметить пути их совершенствования.

2. Определить фактические показатели добычи и использования нефтяного газа по нефтедобывающим регионам, компаниям, предприятиям в сопоставлении с аналогичными показателями ведущих нефтедобывающих стран.

3. Разработать критерии выбора эффективных методов утилизации нефтяного газа и создания условий, стимулирующих реализацию этих методов на месторождениях.

4. Определить зависимость капитальных затрат в мероприятия по утилизации нефтяного газа от характеристики конкретного месторождения.

5. Апробировать критерии выбора эффективных методов утилизации нефтяного газа для практического использования.

Методы решения поставленных задач

Для решения задач, поставленных в работе, использовались статистические и аналитические методы, методы системного технико-экономического анализа и группировок.

Научная новизна

1. Выявлены основные факторы, влияющие на выбор методов утилизации нефтяного газа.

2. Определены графические и аналитические зависимости удельных капитальных вложений в мероприятия по утилизации нефтяного газа от его объемов.

3. Разработаны и апробированы для практического применения критерии выбора эффективных методов утилизации нефтяного газа.

На защиту выносится новый системный подход, разработанный для выбора эффективных методов использования нефтяного газа по критериям, учитывающим индивидуальные особенности разрабатываемых месторождений.

Практическая ценность и реализация результатов работы

Разработаны критерии выбора экономически эффективных методов утилизации нефтяного газа, которые позволяют:

  • отбраковать заведомо нерентабельные мероприятия по утилизации газа без проведения сложных экономических расчетов;
  • ранжировать месторождения по возможности утилизировать нефтяной газ;
  • учесть проблемы, связанные с утилизацией газа, уже при проектных работах,
  • выбрать экономически эффективные мероприятия по утилизации газа на всех стадиях недропользования;
  • урегулировать на законодательном и административно-правовом уровнях непосильные для недропользователя проблемы по утилизации газа конкретно по каждому месторождению.

Составлен для практического применения полный перечень существующих технологических методов и технических средств по сбору, подготовке, транспорту и утилизации нефтяного газа.

Разработаны предложения по совершенствованию нормативно-правовой базы, регулирующей добычу и утилизацию НПГ, представлены в Минэнерго РФ в качестве рекомендаций для разработки проектов нормативно-правовых документов.

По результатам научных исследований в рамках регионального конкурса ориентированных фундаментальных исследований согласно перечню научно-исследовательских работ, утвержденных постановлением Правительства РФ
от 24 декабря 2008 г. № 988, выполнен проект «Разработка научно обоснованных критериев выбора и применения технических решений и технологий, обосновывающих утилизацию нефтяного попутного газа на промыслах» (Соглашение
№ 08-0997/21 с Российским фондом фундаментальных исследований, проект
№ 08-05-99027).

Апробация работы

Результаты работы доложены и обсуждены на:

- научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках VIII Российского энергетического форума (г. Уфа, 2008 г.);

- семинаре главных инженеров ОАО «Татнефть» «Утилизация попутного нефтяного газа. Опыт и перспективы применения зарубежных и отечественных мультифазных технологий в ОАО «Татнефть» (г. Бугульма, 2008 г.).

Результаты научных исследований были использованы для выбора эффективных методов утилизации нефтяного газа по их критериям на месторождениях, разрабатываемых ООО «ЛУКОЙЛ-Коми».

Работа заслушана и рекомендована к защите на расширенном заседании методического совета Центра нефтегазопромысловых проблем и ресурсосбережения ГУП «ИПТЭР» (протокол № от 2009 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 163 наименования, и Приложений А и Б. Работа изложена на 139 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 8 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные задачи исследований, показаны научная новизна и практическая ценность работы.

Первая глава посвящена анализу физико-химических свойств нефтяного газа, особенностей его добычи и использования при разработке нефтяных месторождений и причин его неполной утилизации. Основополагающие сведения о нефтяном газе и его составе, физико-химических свойствах по залежам и месторождениям, о технико-технологических особенностях процессов его добычи, подготовки и транспорта, о количественном и качественном изменениях в период разработки месторождений изложены в работах Антипьева В.Н., Бакирова А.А., Бараза В.И., Бурдынь Т.А., Брода И.О., Быкова В.Н., Вяхирева Р.И., Жижченко Б.П., Лутошкина Г.С., Мищенко И.Т., Муравьева И.М., Смирнова А.С., Соколова В.А., Тронова В.П. и др.

Основными компонентами нефтяных газов являются метан и его гомологи: этан, пропан, бутан и неуглеводородные включения: сероводород, углекислый газ, азот и инертные газы. При нормальных условиях углеводороды до пропана включительно находятся в газообразном состоянии, остальные углеводороды С5+высш. жидкие, входят в состав газовых бензинов. Нефтяные газы существенно отличаются по составу от природных газов, которые на 90 % состоят из метана. Содержание метана в них по месторождениям варьируется в широких пределах: от 15 до 85 %.

Состав углеводородной части нефтяных газов тесно связан с составом нефти. Легкие метановые нефти сопровождаются газами, содержащими от 20 до 80 % гомологов метана, тяжелые нефти имеют преимущественно метановый состав.

Газонасыщенность нефтей (газовые факторы) и составы газов значительно отличаются и зависят от глубины залегания углеводородов. Газовые факторы по нефтяным месторождениям варьируются в широких пределах: от следов до 600 м3/т. Значительная газонасыщенность и преимущественно метановый характер газов наблюдаются в глубоких впадинах Западной Сибири в нефтегазоносных бассейнах с мощными осадочными отложениями. В Волго-Уральской провинции, где сосредоточены преимущественно нефтяные месторождения с маломощными осадочными породами палеозойских отложений, газовые факторы нефти невысокие, в среднем около 40…60 м3/т.

Газы древних отложений – нижней перми, среднего карбона, нижнего карбона – более обогащены тяжелыми углеводородами и азотом, чем газы молодых отложений.

По потребительским свойствам нефтяной газ является высококалорийным топливом и ценным, почти единственным, сырьем для нефтехимического производства.

Однако из-за отсутствия необходимых условий для его использования часть нефтяного газа сжигается в факелах. Исследованию причин сжигания нефтяного газа в факелах и поиску путей их преодоления посвящены работы многих современных авторов: Аджиева А.Ю., Андреевой Н.Н., Бажайкина С.Г., Вяхирева Р.И., Гайдука И.В., Горячева А.А., Гумерова А.Г., Даниленко М.А., Жука Е.Е.,
Зайцева В.П., Захаренко Л.А., Лятса К.С., Макарова П.А., Миргородского В.Н., Пипы Т.С., Сахабутдинова Р.З., Тронова В.П. и многих других.

Одна из основных причин сжигания газа в факелах – это невосполнимо высокие затраты на сооружение объектов по его сбору, подготовке и использованию и отсутствие в стране действенной нормативно-правовой базы, регулирующей его добычу и утилизацию.

В работах Rive J.P., Байкова Н.М., Вольского Э.Л., Кабачникова Л.Я., Книжникова А.Л., Новикова Л.И., Сергеева П.А. показано, что в большинстве зарубежных нефтедобывающих стран утилизация нефтяного газа является также убыточной, однако по соображениям экологического характера из-за жестких законодательных ограничений на выпуск газа в атмосферу и сжигание в факелах, а также существования гибкого дифференцированного налогового режима, вплоть до полной отмены некоторых налогов для месторождений с падающей добычей углеводородов, уровень утилизации нефтяного газа превышает 95 %. У нас в стране уровень утилизации в настоящее время составляет 73 %.

Анализ существующих технических разработок, технико-технологиче-ского оснащения нефтедобывающих объектов и перспективных разработок в области подготовки, переработки и использования газа показал, что в настоящее время существуют как у нас в стране, так и за рубежом разнообразные технологии и техника, позволяющие собрать, подготовить и утилизировать нефтяной газ с различными качественными и количественными показателями на любом месторождении (Перечень методов и средств утилизации нефтяного газа по направлениям использования представлен в Приложении А к диссертации). Однако стоимость их остается высокой и непосильной для многих мелких удаленных месторождений, где экономически выгодно использовать газ только на собственные нужды. В этом случае выработка электроэнергии является самым выгодным и распространенным в последнее время методом использования нефтяного газа на месте его добычи. Причем затраты на эти мероприятия окупаются за 1,5…2,0 года. Из других мероприятий, как показали многие авторы, одним из самых перспективных при отсутствии газопроводов и потребителей сухого газа является получение из попутного газа методом термокаталитической конверсии жидких углеводородов: метанола, бензина, дизельного топлива и т.д. В последнее время ведутся разработки по выпуску малогабаритного блочного оборудования применительно к мелким месторождениям и к месторождениям с неравномерной загрузкой перерабатываемого газа.

Для реализации мероприятий по повышению уровня утилизации нефтяного газа в ближайшее время нужны действенные нормативно-правовые механизмы регулирования добычи и утилизации газа, а для этого необходимо разработать научный подход к учету всех аспектов этой проблемы не только организацией системы штрафов, но и поощрений.

В работах Аксенова А.Н., Грайфера В.И., Крюкова В.А., Панова В.Ф., Перчика А.И., Покровского С.В., Прозоровского В.В., Субботина М.А.,
Тимченко В.С., Усенко Е.В., Широкова Ю.Ф. указаны пути совершенствования правовых и организационных положений в этой области. Однако ни в одной работе не освещены механизмы регулирования утилизации НПГ с учетом его качественных и количественных характеристик и индивидуальных особенностей разрабатываемых месторождений.

В результате исследований установлено, что основная причина сжигания нефтяного газа в факелах – это высокие капитальные затраты на строительство объектов его подготовки и утилизации. Отсутствие необходимой нормативно-правовой базы, стимулирующей рациональное использование нефтяного газа, и единого системного подхода к выбору рентабельных методов не позволяет утилизировать нефтяной газ в полном объеме по всем месторождениям.

Во второй главе рассмотрены фактические показатели добычи и использования нефтяного газа по нефтегазодобывающим регионам, компаниям, предприятиям РФ, здесь же дано сопоставление их с показателями ведущих нефтедобывающих стран.

Анализ фактических показателей добычи и использования НПГ по России за период 2000-2007 годы проведен по материалам ЦДУ ТЭК, научно-исследовательских работ ГУП «ИПТЭР» и научно-технических публикаций.

Основная часть нефтяного газа (до 91 %) добывается крупными нефтяными компаниями, остальная – мелкими предприятиями, причем доля добычи НПГ мелкими предприятиями по годам незначительно снижается.

Анализ объемов добычи и использования нефтяного газа в целом по Российской Федерации за период 2000-2007 гг. показал (рисунки 1, 2):

- объемы добычи нефтяного газа по годам равномерно повышаются
(от 34,434 до 61,200 млрд м3);

- объемы использованного газа также увеличились (от 27,775 до 44,436 млрд м3);

- объемы газа, сожженного в факелах, также увеличились (от 6,658 до 16,764 млрд м3);

- средневзвешенный уровень утилизации газа снизился от 80,66 до 72,60 %.

Двенадцатью крупными компаниями уровень утилизации НПГ к 2007 году доведен до 73,0 %. Мелкими нефтегазодобывающими предприятиями, количество которых в настоящее время составляет 81, уровень утилизации газа доведен только до 40 % (

рисунок 1 – прочие производители).

 Объемы добычи и использования нефтяного газа и уровни его утилизации-0

Рисунок 1 – Объемы добычи и использования нефтяного газа и

уровни его утилизации по нефтегазодобывающим

компаниям и предприятиям РФ за 2007 год

Утилизация газа на предприятиях РФ осуществляется по следующим направлениям (рисунок 2):

- объем поставки газа на ГПЗ за исследуемый период в целом по России повысился с 21,339 до 30,638 млрд м3, но доля перерабатываемого газа от добытого незначительно снижается (с 62 до 50 %);

- объем поставки НПГ прочим потребителям повысился с 1,562 до
4,138 млрд м3, в долях от извлеченного газа также увеличился с 4,5 до 6,8 %;

- расход газа на собственные нужды увеличился с 4,866 до 8,842 млрд м3, в объемных долях от добытого газа остался почти прежним (14,1…14,4 %).

  Динамика показателей добычи и использования нефтяного газа в целом по-1

Рисунок 2 – Динамика показателей добычи и использования нефтяного

газа в целом по Российской Федерации за период 2000-2007 гг.

Технологические потери газа, связанные с применяемыми техникой и технологиями, варьируются по годам в пределах 2 % и в натуральном выражении составляют 0,567…0,818 млрд м3, т.е. объем технологических потерь растет с ростом добычи НПГ.

На рисунке 3 представлена диаграмма уровня утилизации НПГ по субъектам Российской Федерации за 2007 год. Наиболее высокие потери нефтяного газа отмечены в Республике Коми, где теряется до 42 % извлеченного из недр газа, Ненецком АО – 50 %, Саратовской области – 72 %, Томской – 74 %, Эвенкии – 100 %, Республике Саха (Якутия) – 100 %. Потери НПГ в этих регионах связаны с отсутствием инфраструктуры, отдаленностью нефтедобывающих месторождений друг от друга и от мест потребления газа и малыми объемами добычи.

 Уровень утилизации нефтяного газа по субъектам Российской Федерации -2

Рисунок 3 – Уровень утилизации нефтяного газа по субъектам



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.