Oggi, petrolio e gas sono i più preziosi tra tutti i minerali. Sono loro, nonostante lo sviluppo di nuove tecnologie nel campo dell'energia, che continuano ad essere estratti in tutto il mondo e utilizzati per produrre prodotti necessari alla vita umana. Tuttavia, insieme a loro c'è il cosiddetto gas di petrolio associato, che per molto tempo non ha trovato alcuna utilità. Ma negli ultimi anni, atteggiamenti verso questa specie i minerali sono cambiati radicalmente. Cominciò ad essere valorizzato e utilizzato insieme al gas naturale.
Il gas di petrolio associato (APG) è una miscela di vari idrocarburi gassosi che vengono disciolti nel petrolio e rilasciati durante la produzione e il trattamento del petrolio. Inoltre, gli APG sono anche indicati come quei gas che vengono rilasciati durante il trattamento termico del petrolio, come cracking o hydrotreating. Tali gas sono costituiti da idrocarburi saturi e insaturi, che includono metano ed etilene.
Va notato che il gas di petrolio associato è contenuto nel petrolio quantità diverse. Una tonnellata di petrolio può contenere sia un metro cubo di APG che diverse migliaia. Poiché il gas di petrolio associato viene rilasciato solo durante la separazione del petrolio e non può essere prodotto con altri mezzi, se non insieme (associato) al petrolio, di conseguenza, è un sottoprodotto della produzione di petrolio.
Il metano e gli idrocarburi più pesanti come etano, butano, propano e altri occupano il posto principale nella composizione dell'APG. Vale la pena notare che diversi giacimenti petroliferi conterranno, in primo luogo, un volume diverso di gas di petrolio associato e, in secondo luogo, avranno una composizione diversa. Quindi, in alcune regioni, nella composizione di tale gas si possono trovare componenti non idrocarburici (composti di azoto, zolfo, ossigeno). Inoltre, il gas che fuoriesce dal terreno sotto forma di fontane dopo l'apertura degli strati di petrolio ha una quantità ridotta di gas idrocarburici pesanti nella sua composizione. Ciò è dovuto al fatto che la parte del gas che sembra essere più “pesante” rimane nel petrolio stesso. A questo proposito, proprio all'inizio dello sviluppo dei giacimenti petroliferi, insieme al petrolio, viene prodotto l'APG, che contiene una grande quantità di metano. Tuttavia, con l'ulteriore sviluppo del campo, questo indicatore diminuisce e gli idrocarburi pesanti diventano i componenti principali del gas.
Fino a poco tempo, questo gas non veniva utilizzato in alcun modo. Il gas di petrolio associato è stato bruciato immediatamente dopo la sua produzione. Ciò era dovuto principalmente al fatto che non c'erano infrastrutture necessarie per la raccolta, il trasporto e l'elaborazione, di conseguenza la maggior parte di APG è andata semplicemente perduta. Pertanto, la maggior parte è stata bruciata nelle torce. Tuttavia, il flaring del gas di petrolio associato ha avuto un certo numero di conseguenze negative associati al rilascio nell'atmosfera di un'enorme quantità di inquinanti, come particelle di fuliggine, anidride carbonica, anidride solforosa e molto altro. Maggiore è la concentrazione di queste sostanze nell'atmosfera, minore è la salute delle persone, poiché possono causare malattie del sistema riproduttivo corpo umano, patologie ereditarie, malattie oncologiche e così via.
Pertanto, fino a tempi recenti, è stata prestata molta attenzione all'utilizzo e al trattamento del gas di petrolio associato. Quindi, ci sono diversi metodi che sono stati usati per utilizzare APG:
Nonostante la varietà di metodi per il trattamento del gas di petrolio associato, il più comune è la separazione del gas in componenti. Grazie a questo metodo, diventa possibile ottenere un gas purificato a secco, che non è peggiore del solito gas naturale, nonché un'ampia frazione di idrocarburi leggeri. In questa forma, la miscela è adatta per l'uso come materia prima per l'industria petrolchimica.
Oggi, il gas di petrolio associato non è una risorsa minerale meno preziosa del petrolio e del gas naturale. Viene estratto insieme al petrolio e viene utilizzato come combustibile, oltre che per la produzione di varie sostanze nell'industria chimica. I gas di petrolio sono anche un'ottima fonte di propilene, butileni, butadiene e altri prodotti coinvolti nella produzione di materiali come plastica e gomma. Va notato che nel processo di molteplici studi sul gas di petrolio associato, è stato rivelato che si tratta di una materia prima molto preziosa, poiché ha determinate proprietà. Una di queste proprietà è un alto potere calorifico, poiché durante la sua combustione vengono rilasciate circa 9-15 mila kcal/metro cubo.
Inoltre, come accennato in precedenza, gas associato per il suo contenuto di metano ed etano, è un ottimo materiale di partenza per la produzione di varie sostanze utilizzate nell'industria chimica, nonché per la produzione di additivi per carburanti, idrocarburi aromatici e gas di idrocarburi liquefatti.
Questa risorsa viene utilizzata a seconda della dimensione del deposito. Ad esempio, il gas estratto da piccoli giacimenti sarebbe appropriato da utilizzare per fornire elettricità ai consumatori a terra. È molto razionale vendere la risorsa estratta da giacimenti di medie dimensioni alle imprese dell'industria chimica. Il gas proveniente da grandi giacimenti è appropriato da utilizzare per la produzione di energia elettrica presso grandi centrali elettriche con ulteriore vendita.
Pertanto, vale la pena notare che il gas naturale associato è attualmente considerato un minerale molto prezioso. Grazie allo sviluppo delle tecnologie, all'invenzione di nuovi metodi per pulire l'atmosfera dall'inquinamento industriale, le persone hanno imparato come estrarre e utilizzare razionalmente l'APG con il minimo danno per ambiente. Allo stesso tempo, oggi APG non è praticamente utilizzato, ma utilizzato razionalmente.
Il gas associato non è l'intero gas di un determinato giacimento, ma il gas disciolto nel petrolio e da esso rilasciato durante la produzione.
Dopo aver lasciato il pozzo, petrolio e gas passano attraverso separatori di gas, in cui il gas associato viene separato dal petrolio instabile, che viene inviato per un'ulteriore lavorazione.
I gas associati sono una preziosa materia prima per la sintesi petrolchimica industriale. Qualitativamente, non differiscono nella composizione dai gas naturali, ma la differenza quantitativa è molto significativa. Il contenuto di metano in essi contenuto non può superare il 25-30%, ma molto più dei suoi omologhi: etano, propano, butano e idrocarburi superiori. Pertanto, questi gas sono classificati come grassi.
A causa della differenza nella composizione quantitativa dei gas associati e naturali, le loro proprietà fisiche sono diverse. La densità (in aria) dei gas associati è superiore a quella naturale: raggiunge 1,0 o più; il loro calore di combustione è di 46.000–50.000 J/kg.
Una delle principali aree di applicazione dei gas idrocarburici è il loro utilizzo come combustibile. L'alto potere calorifico, la comodità e l'economicità d'uso mettono senza dubbio il gas in uno dei primi posti tra le altre tipologie di risorse energetiche.
Un altro uso importante del gas di petrolio associato è il suo topping, ovvero l'estrazione di benzina naturale da esso in impianti o installazioni di trattamento del gas. Il gas viene sottoposto a forte compressione e raffreddamento con l'ausilio di potenti compressori, mentre i vapori di idrocarburi liquidi condensano, dissolvendo parzialmente gli idrocarburi gassosi (etano, propano, butano, isobutano). Si forma un liquido volatile: benzina gassosa instabile, che viene facilmente separata dal resto della massa di gas non condensabile nel separatore. Dopo il frazionamento - separazione di etano, propano, parte di butani - si ottiene una benzina gas stabile, che viene utilizzata come additivo alla benzina commerciale, aumentandone la volatilità.
Come carburante vengono utilizzati propano, butano, isobutano rilasciati durante la stabilizzazione della benzina naturale sotto forma di gas liquefatti iniettati nelle bombole. Metano, etano, propano, butani sono utilizzati anche come materie prime per l'industria petrolchimica.
Dopo aver separato C 2 -C 4 dai gas associati, il gas di scarico rimanente ha una composizione prossima all'essiccazione. In pratica può essere considerato metano puro. I gas secchi e di scarico, se bruciati in presenza di piccole quantità di aria in installazioni speciali, formano un prodotto industriale molto prezioso: fuliggine gassosa:
CH 4 + O 2 C + 2H 2 O
Viene utilizzato principalmente nell'industria della gomma. Facendo passare metano con vapore acqueo su un catalizzatore di nichel ad una temperatura di 850°C si ottiene una miscela di idrogeno e monossido di carbonio - "sintesi - gas":
CH 4 + H 2 O CO + 3H 2
Quando questa miscela viene fatta passare su un catalizzatore FeO a 450°C, il monossido di carbonio viene convertito in biossido e viene rilasciata una quantità aggiuntiva di idrogeno:
CO + H 2 O CO 2 + H 2
L'idrogeno risultante viene utilizzato per la sintesi dell'ammoniaca. Quando il metano e altri alcani vengono trattati con cloro e bromo, si ottengono prodotti di sostituzione:
CH 4 + Cl 2 CH 3 C1 + HCl - cloruro di metile;
CH 4 + 2C1 2 CH 2 C1 2 + 2HC1 - cloruro di metilene;
CH 4 + 3Cl 2 CHCl 3 + 3HCl - cloroformio;
CH 4 + 4Cl 2 CCl 4 + 4HCl - tetracloruro di carbonio.
Il metano funge anche da materia prima per la produzione di acido cianidrico:
2CH 4 + 2NH 3 + 3O 2 2HCN + 6H 2 O, nonché per la produzione di bisolfuro di carbonio CS 2, nitrometano CH 3 NO 2, che viene utilizzato come solvente per vernici.
L'etano viene utilizzato come materia prima per la produzione di etilene mediante pirolisi. L'etilene, a sua volta, è la materia prima per la produzione di ossido di etilene, alcol etilico, polietilene, stirene, ecc.
Il propano viene utilizzato per produrre acetone, acido acetico, formaldeide, butano - per produrre olefine: etilene, propilene, butileni, nonché acetilene e butadiene (materie prime per gomma sintetica). L'ossidazione del butano produce acetaldeide, acido acetico, formaldeide, acetone, ecc.
Tutti questi tipi di trattamento chimico dei gas sono considerati in modo più dettagliato nei corsi di petrolchimica.
Prima di tutto, scopriamo cosa si intende con il termine "gas di petrolio associato" o APG. In cosa si differenzia dagli idrocarburi tradizionali prodotti e quali caratteristiche possiede.
Già dal nome stesso è chiaro che APG è direttamente correlato alla produzione di petrolio. Si tratta di una miscela di gas, sia disciolti nell'olio stesso, sia che si trovano nei cosiddetti "tappi" dei depositi di idrocarburi.
Il gas di petrolio associato, a differenza del gas naturale tradizionale, oltre a metano ed etano, contiene una quantità significativa di idrocarburi più pesanti come propano, butano e così via.
Un'analisi di 13 diversi campi ha mostrato che la composizione percentuale di APG è la seguente:
Una tonnellata di petrolio, a seconda dell'ubicazione di un particolare giacimento, contiene da uno a diverse migliaia di metri cubi di gas associato.
L'APG è un sottoprodotto della produzione di petrolio. Quando si apre lo strato successivo, la prima cosa che inizia è il flusso del gas associato situato nel "tappo". Di solito è più leggero di quello disciolto direttamente nell'olio. Pertanto, in un primo momento, la percentuale di metano contenuta nell'APG è piuttosto alta. Nel tempo, con l'ulteriore sviluppo del giacimento, la sua quota diminuisce, ma aumenta la percentuale di idrocarburi pesanti.
È noto che l'APG ha un elevato potere calorifico, il cui livello è compreso tra 9 e 15 mila Kcal/m 3 . Pertanto, può essere efficacemente utilizzato nel settore energetico e una grande percentuale di idrocarburi pesanti rende il gas una preziosa materia prima nell'industria chimica. In particolare, l'APG può essere utilizzato per produrre plastica, gomma, additivi per carburanti ad alto numero di ottani, idrocarburi aromatici e così via. Tuttavia, l'uso di successo del gas di petrolio associato nell'economia è ostacolato da due fattori. In primo luogo, è l'instabilità della sua composizione e della presenza un largo numero impurità e, in secondo luogo, la necessità di costi significativi per la sua "essiccazione". Il fatto è che i gas di petrolio hanno un contenuto di umidità del 100%.
A causa della complessità del trattamento per molto tempo la principale modalità di utilizzo del gas di petrolio era la sua banale combustione nel luogo di produzione. Questo metodo barbaro porta non solo alla perdita irrimediabile di preziose materie prime idrocarburiche e allo spreco dell'energia dei componenti combustibili, ma anche a gravi conseguenze per l'ambiente. Ciò include l'inquinamento termico, il rilascio di enormi quantità di polvere e fuliggine e l'inquinamento atmosferico. sostanze tossiche. Se in altri paesi ci sono enormi multe per questo metodo di utilizzo del gas di petrolio, rendendolo economicamente non redditizio, allora in Russia le cose vanno molto peggio. In campi remoti con il costo di produzione di APG di 200-250 rubli/mille. m 3 e il costo del trasporto fino a 400 rubli / mille. m 3 può essere venduto per un massimo di 500 rubli, il che rende non redditizio qualsiasi metodo di elaborazione.
Poiché il gas associato viene prodotto in prossimità del giacimento petrolifero, può essere utilizzato come strumento per migliorare il recupero dei giacimenti. Per questo, nel serbatoio vengono iniettati APG e vari fluidi di lavoro. Secondo i risultati delle misurazioni pratiche, si è scoperto che la produzione aggiuntiva da ciascun sito è di 5-10 mila tonnellate all'anno. Questo metodo di utilizzo del gas è ancora preferibile rispetto all'incenerimento. Inoltre, ci sono sviluppi moderni per aumentarne l'efficienza.
L'introduzione di questa tecnologia consente di ottenere un aumento della redditività e dell'efficienza produttiva. I prodotti commerciabili risultanti dalla lavorazione delle materie prime idrocarburiche sono: benzina naturale, condensato stabile, frazione propano-butano, idrocarburi aromatici e molto altro. Per ottimizzare i costi impianti di lavorazione sono costruiti principalmente su gas di grandi dimensioni e campi petroliferi, e in piccoli depositi, grazie ai risultati del progresso scientifico e tecnologico, vengono utilizzate apparecchiature compatte per la lavorazione delle materie prime.
La lavorazione dell'APG inizia con la sua purificazione. La purificazione da impurità meccaniche, anidride carbonica e idrogeno solforato viene effettuata per migliorare la qualità del prodotto. Innanzitutto, l'APG viene raffreddato, mentre tutte le impurità vengono condensate in torri, cicloni, precipitatori elettrostatici, schiuma e altri dispositivi. Quindi avviene il processo di essiccazione, in cui l'umidità viene assorbita da sostanze solide o liquide. Questo processo è considerato obbligatorio, poiché l'umidità in eccesso aumenta notevolmente i costi di trasporto e rende difficile l'utilizzo del prodotto finale.
Considera i metodi di trattamento APG più comuni oggi.
Se l'utilizzo frazionato del gas di petrolio associato è redditizio può essere chiarito dopo che un'analisi approfondita è stata effettuata presso l'impresa. Attrezzature moderne e tecnologie innovative aprire nuove prospettive e infinite possibilità per questo metodo. La lavorazione APG consente di ottenere gas "secco", che è vicino al gas naturale nella sua composizione e può essere utilizzato in imprese industriali o municipali.
Gli studi hanno confermato che la cessazione del flaring di gas di petrolio associato porterà al fatto che con l'aiuto di equipaggiamento moderno per la lavorazione sarà possibile ottenere ulteriori 20 milioni di metri cubi di gas secco all'anno.
Un altro modo ovvio per smaltire tale gas è utilizzarlo come combustibile per le centrali elettriche. L'efficienza di APG in questo caso può raggiungere l'80% o più. Naturalmente, per questo, le unità di potenza dovrebbero essere posizionate il più vicino possibile al campo. Oggi sul mercato esiste un numero enorme di unità a turbina e pistone che possono funzionare con APG. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di utilizzare i gas di scarico per organizzare un sistema di fornitura di calore per le strutture sul campo. Inoltre, può essere iniettato nel serbatoio per un migliore recupero dell'olio. Va notato che questo metodo di utilizzo dell'APG è già ampiamente utilizzato in Russia oggi. In particolare, le compagnie petrolifere e del gas stanno costruendo centrali elettriche con turbine a gas nei loro campi remoti, che possono generare più di un miliardo di kilowattora di elettricità all'anno.
In tutto il mondo, questa tecnologia si sta sviluppando a un ritmo rapido. Sfortunatamente, la sua implementazione in Russia è molto più complicata. Il fatto è che un tale metodo è redditizio solo a latitudini calde o temperate, mentre nel nostro paese la produzione di gas e petrolio viene effettuata principalmente nelle regioni settentrionali, in particolare in Yakutia. Per adattare la tecnologia alla nostra caratteristiche climaticheè necessario un serio lavoro di ricerca.
PETROLIO E GAS, LORO COMPOSIZIONE E PROPRIETÀ FISICHE
OLIO
L'olio è un liquido infiammabile, oleoso, di colore prevalentemente scuro, con un odore specifico. Secondo la composizione chimica, il petrolio è principalmente una miscela di vari idrocarburi in esso contenuti in un'ampia varietà di combinazioni e che ne determinano le proprietà fisiche e chimiche.
Negli oli si trovano i seguenti gruppi di idrocarburi: 1) metano (paraffinico) di formula generale C i H 2i + 2; 2) naftenico con la formula generale С„Н 2П; 3) aromatico di formula generale
spn 2l -in- /
Più comune in condizioni naturali idrocarburi della serie del metano. Idrocarburi di questa serie - metano CH 4, etano C 2 H in, propano C 3 H 8 e butano C 4 Nu - a pressione atmosferica e la temperatura normale sono allo stato gassoso. Fanno parte dei gas di petrolio. Con l'aumento della pressione e della temperatura, questi idrocarburi leggeri possono diventare parzialmente o completamente liquidi.
Pentano C 8 H 12, \ esano C in H 14 ed eptano C 7 H 1b nelle stesse condizioni sono in uno stato instabile: passano facilmente dallo stato gassoso a quello liquido e viceversa.
Gli idrocarburi dalla stella C 8 H 18 alla stella C 17 H sono sostanze liquide.
Gli idrocarburi con più di 17 atomi di carbonio nelle loro molecole sono classificati come solidi. Si tratta di paraffine e ceresine contenute in determinate quantità in tutti gli oli.
Le proprietà fisiche degli oli e dei gas di petrolio, nonché le loro caratteristiche qualitative, dipendono dalla predominanza dei singoli idrocarburi in essi o dalla loro vari gruppi. Gli oli con una predominanza di idrocarburi complessi (oli pesanti) contengono una quantità minore di benzina e frazioni di petrolio. Contenuto sott'olio
B, M-ANT B
un gran numero di composti resinosi e paraffinici lo rende viscoso e inattivo, il che richiede misure speciali per estrarlo in superficie e successivo trasporto.
Inoltre, gli oli sono suddivisi in base ai principali indicatori di qualità: il contenuto di benzina leggera, cherosene e frazioni petrolifere.
La composizione frazionaria degli oli è determinata dalla distillazione di laboratorio, che si basa sul fatto che ogni idrocarburo incluso nella sua composizione ha un proprio punto di ebollizione specifico.
Gli idrocarburi leggeri hanno un basso punto di ebollizione. Ad esempio, il pentano (C B H1a) ha un punto di ebollizione di 36 ° C e l'esano (C 6 H1 4) ha un punto di ebollizione di 69 ° C. Gli idrocarburi pesanti hanno punti di ebollizione più elevati e raggiungono i 300 ° C e oltre. Pertanto, quando l'olio viene riscaldato, le sue frazioni più leggere evaporano prima e all'aumentare della temperatura, gli idrocarburi più pesanti iniziano a bollire ed evaporare.
Se i vapori di olio riscaldati a una certa temperatura vengono raccolti e raffreddati, questi vapori si trasformeranno di nuovo in un liquido, che è un gruppo di idrocarburi che fuoriescono dall'olio in un determinato intervallo di temperatura. Pertanto, a seconda della temperatura del riscaldamento dell'olio, le frazioni più leggere - le frazioni di benzina - evaporano prima, poi quelle più pesanti - cherosene, quindi solare, ecc.
La percentuale di singole frazioni nell'olio che evaporano in determinati intervalli di temperatura caratterizza la composizione frazionaria dell'olio.
Solitamente, in condizioni di laboratorio, la distillazione dell'olio viene effettuata a temperature fino a 100, 150, 200, 250, 300 e 350°C.
La più semplice raffinazione del petrolio si basa sullo stesso principio della distillazione di laboratorio descritta. Questa è una distillazione diretta dell'olio con rilascio di benzina, cherosene e frazioni solari da esso a pressione atmosferica e riscaldamento a 300-350 ° C.
In URSS ci sono oli di vario genere Composizione chimica e proprietà. Anche gli oli dello stesso campo possono variare notevolmente. Tuttavia, gli oli di ogni regione dell'URSS hanno i propri caratteristiche specifiche. Ad esempio, gli oli della regione degli Urali-Volga contengono solitamente una quantità significativa di resine, composti di paraffina e zolfo. Gli oli della regione di Emba sono caratterizzati da un contenuto di zolfo relativamente basso.
La più grande varietà di composizione e Proprietà fisiche avere petrolio dalla regione di Baku. Qui, insieme agli oli incolori negli orizzonti superiori del campo di Surakhani, costituiti praticamente da sole frazioni di benzina e cherosene, ci sono oli che non contengono frazioni di benzina. In questa zona sono presenti oli che non contengono sostanze resinose, oltre a oli altamente resinosi. Molti oli dell'Azerbaigian contengono acidi naftenici. La maggior parte degli oli non contiene paraffine. In base al contenuto di zolfo, tutti gli oli Baku sono classificati a basso contenuto di zolfo.
Uno dei principali indicatori della qualità commerciale dell'olio / è la sua densità. La densità dell'olio ad una temperatura standard di 20°C e pressione atmosferica varia da 700 (gas di condensato) a 980 e anche 1000 kg/m 3 .
Nella pratica sul campo, la densità del petrolio greggio viene utilizzata per giudicare approssimativamente la sua qualità. Gli oli leggeri con una densità fino a 880 kg/m 3 sono i più pregiati; tendono a contenere più frazioni di benzina e olio.
La densità degli oli viene solitamente misurata con densimetri speciali. L'idrometro è un tubo di vetro con una parte inferiore espansa, in cui è posizionato termometro a mercurio. A causa del peso significativo del mercurio, l'idrometro, immerso nell'olio, prende posizione verticale. Nella parte stretta superiore, l'idrometro ha una scala per misurare la densità e nella parte inferiore, una scala di temperatura.
Per determinare la densità dell'olio, un idrometro viene abbassato in un recipiente con questo olio e il valore della sua densità viene misurato lungo il bordo superiore del menisco formato.
Per portare la misura della densità dell'olio ottenuta ad una data temperatura alle condizioni standard, cioè ad una temperatura di 20°C, è necessario introdurre una correzione della temperatura, che viene presa in considerazione dalla seguente formula:
p2o = P* + b(<-20), (1)
dove p 20 è la densità desiderata a 20°C; p/ - densità alla temperatura di misurazione IO; un- coefficiente di dilatazione volumetrica dell'olio, il cui valore è desunto da apposite tabelle; lei è
Il gas di petrolio associato (APG), come suggerisce il nome, è un sottoprodotto della produzione di petrolio. Il petrolio giace nel terreno insieme al gas ed è tecnicamente praticamente impossibile garantire la produzione di una fase esclusivamente liquida di materie prime di idrocarburi, lasciando il gas all'interno del giacimento.
In questa fase è il gas ad essere percepito come materia prima associata, poiché i prezzi mondiali del petrolio determinano il maggior valore della fase liquida. A differenza dei giacimenti a gas, dove tutte le caratteristiche produttive e tecniche di produzione sono finalizzate ad estrarre esclusivamente la fase gassosa (con una irrilevante miscela di condensato gassoso), i giacimenti petroliferi non sono attrezzati in modo tale da condurre efficacemente il processo di produzione e utilizzazione di gas associato.
Più avanti in questo capitolo, verranno considerati più in dettaglio gli aspetti tecnici ed economici della produzione di APG e, sulla base delle conclusioni ottenute, verranno selezionati i parametri per i quali verrà costruito un modello econometrico.
La descrizione degli aspetti tecnici della produzione di idrocarburi inizia con una descrizione delle condizioni del loro verificarsi.
L'olio stesso è formato dai resti organici di organismi morti che si depositano sul mare e sul fondo dei fiumi. Nel tempo, l'acqua e il limo hanno protetto la sostanza dalla decomposizione e, con l'accumulo di nuovi strati, è aumentata la pressione sugli strati sottostanti che, insieme alla temperatura e alle condizioni chimiche, hanno causato la formazione di petrolio e gas naturale.
Petrolio e gas vanno insieme. In condizioni di alta pressione, queste sostanze si accumulano nei pori delle cosiddette rocce madri, e gradualmente, subendo un processo di continua trasformazione, si sollevano con forze microcapillari. Ma mentre si sale, si può formare una trappola, quando un serbatoio più denso copre il serbatoio lungo il quale migra l'idrocarburo, e quindi si verifica l'accumulo. Nel momento in cui si è accumulata una quantità sufficiente di idrocarburi, inizia il processo di spostamento dell'acqua inizialmente salata, più pesante del petrolio. Inoltre, l'olio stesso viene separato dal gas più leggero, ma parte del gas disciolto rimane nella frazione liquida. Sono l'acqua e il gas separati che servono come strumenti per spingere il petrolio verso l'esterno, formando regimi di pressione dell'acqua o del gas.
In base alle condizioni, alla profondità di occorrenza e al contorno dell'area di occorrenza, lo sviluppatore seleziona il numero di pozzi per massimizzare la produzione.
Il principale tipo moderno di perforazione utilizzato è la perforazione a rotazione. In questo caso, la perforazione è accompagnata da un continuo aumento di frammenti di perforazione - frammenti della formazione, separati da una punta da trapano, verso l'esterno. Allo stesso tempo, per migliorare le condizioni di perforazione, viene utilizzato un fluido di perforazione, spesso costituito da una miscela di reagenti chimici. [Foresta grigia, 2001]
La composizione del gas di petrolio associato varierà da campo a campo, a seconda dell'intera storia geologica della formazione di questi depositi (roccia sorgente, condizioni fisiche e chimiche, ecc.). In media, la proporzione del contenuto di metano in un tale gas è del 70% (per confronto, il gas naturale contiene fino al 99% di metano nella sua composizione). Una grande quantità di impurità crea, da un lato, difficoltà per il trasporto del gas attraverso il sistema di trasporto del gas (GTS), dall'altro, la presenza di componenti così importanti come etano, propano, butano, isobutano, ecc. gas una materia prima estremamente desiderabile per la produzione petrolchimica. I giacimenti petroliferi della Siberia occidentale sono caratterizzati dai seguenti indicatori del contenuto di idrocarburi nel gas associato [Popular petrochemistry, 2011]:
TU 0271-016-00148300-2005 "Gas di petrolio associato da consegnare ai consumatori" definisce le seguenti categorie di APG (secondo il contenuto dei componenti C 3 ++, g/m 3):
La figura seguente [Filipov, 2011] mostra le principali attività svolte con il gas di petrolio associato e gli effetti ottenuti da tali attività.
Figura 1 - Le principali attività svolte con APG e i loro effetti, fonte: http://www.avfinfo.ru/page/engineering-002
Durante la produzione di petrolio e l'ulteriore separazione graduale, il gas rilasciato ha una composizione diversa: il primo gas viene rilasciato con un alto contenuto di frazione metano, nelle fasi successive della separazione, il gas viene rilasciato con un contenuto crescente di idrocarburi di ordine superiore . I fattori che influenzano il rilascio del gas associato sono la temperatura e la pressione.
Un gascromatografo viene utilizzato per determinare il contenuto di gas associato. Quando si determina la composizione del gas associato, è anche importante prestare attenzione alla presenza di componenti non idrocarburici, ad esempio la presenza di idrogeno solforato nella composizione dell'APG può influire negativamente sulla possibilità di trasporto del gas, poiché possono verificarsi processi di corrosione nella conduttura.
Figura 2 - Schema di trattamento del petrolio e contabilità APG, fonte: Skolkovo Energy Center
La figura 2 illustra schematicamente il processo di raffinamento graduale del petrolio con il rilascio del gas associato. Come si può vedere dalla figura, il gas associato è, per la maggior parte, un sottoprodotto della separazione primaria degli idrocarburi prodotti da un pozzo petrolifero. Il problema della relativa contabilizzazione del gas è la necessità di installare dispositivi di contabilizzazione automatica a più stadi di separazione, e successivamente alle consegne per l'utilizzo (GPP, centrali termiche, ecc.).
Le principali installazioni utilizzate nei siti di produzione [Filipov, 2009]:
Il numero di stadi dipende dalle proprietà fisico-chimiche del gas associato, in particolare da fattori come il contenuto di gas e il fattore gas. Spesso il gas della prima fase di separazione viene utilizzato nei forni per generare calore e preriscaldare l'intera massa di olio in modo da aumentare la resa in gas nelle fasi di separazione successive. Per i meccanismi di azionamento viene utilizzata l'elettricità, anch'essa generata sul campo, oppure vengono utilizzate le principali reti elettriche. Vengono utilizzate principalmente centrali elettriche a pistoni a gas (GPES), turbine a gas (GTS) e generatori diesel (DGU). Gli impianti di gas funzionano con il gas del primo stadio di separazione, la stazione diesel funziona con combustibile liquido importato. La tipologia specifica di generazione di energia viene selezionata in base alle esigenze e alle caratteristiche di ogni singolo progetto. Il GTPP in alcuni casi può generare elettricità in eccesso per gli impianti di produzione petrolifera vicini e in alcuni casi il resto può essere venduto sul mercato all'ingrosso dell'elettricità. Con la produzione di energia di tipo cogenerativo, gli impianti producono contemporaneamente calore ed elettricità.
Le linee svasate sono un attributo obbligatorio di qualsiasi campo. Anche se non vengono utilizzati, sono necessari per bruciare il gas in eccesso in caso di emergenza.
Dal punto di vista dell'economia della produzione petrolifera, i processi di investimento nel campo dell'utilizzo del gas associato sono piuttosto inerziali e si concentrano principalmente non sulle condizioni di mercato a breve termine, ma sulla totalità di tutti i fattori economici e istituzionali su un orizzonte abbastanza lungo.
Gli aspetti economici della produzione di idrocarburi hanno le loro specificità. La particolarità della produzione dell'olio è:
Al fine di valutare l'efficacia di qualsiasi progetto, un modello di valutazione aziendale comune è la stima del VAN.
NPV (Net Present Value) - la valutazione si basa sul fatto che tutto il reddito stimato futuro dell'azienda sarà sommato e ridotto al valore attuale di questi redditi. La stessa quantità di denaro oggi e domani differisce dal tasso di sconto (i). Ciò è dovuto al fatto che nel periodo di tempo t=0 il denaro che abbiamo ha un certo valore. Mentre nel periodo di tempo t=1 l'inflazione sarà distribuita a questi fondi, ci saranno tutti i tipi di rischi e impatti negativi. Tutto ciò rende il denaro futuro "più economico" del denaro attuale.
La vita media di un progetto di produzione di petrolio può essere di circa 30 anni, seguiti da un lungo arresto della produzione, che a volte si estende per decenni, associato al livello dei prezzi del petrolio e al recupero dei costi operativi. Inoltre, la produzione di olio raggiunge il suo picco nei primi cinque anni di produzione, per poi, a causa del naturale calo della produzione, va via via attenuandosi.
Nei primi anni, l'azienda effettua grandi investimenti iniziali. Ma la produzione stessa inizia solo pochi anni dopo l'inizio degli investimenti di capitale. Ogni azienda cerca di ridurre al minimo il ritardo dell'investimento al fine di ottenere il rimborso del progetto il prima possibile.
Un tipico programma di redditività del progetto è fornito nella Figura 3:
Figura 3 - Schema NPV per un tipico progetto di produzione di petrolio
Questa figura mostra il VAN del progetto. Il valore massimo negativo è l'indicatore MCO (massimo esborso di cassa), che riflette gli ingenti investimenti richiesti dal progetto. L'intersezione del grafico della linea dei flussi di cassa accumulati con l'asse del tempo in anni è il punto di ritorno dell'investimento del progetto. Il tasso di accumulazione del VAN è in calo a causa sia del tasso di produzione in calo sia del tasso di sconto temporale.
Oltre agli investimenti di capitale, la produzione annuale richiede costi operativi. Un aumento dei costi operativi, che possono essere i costi tecnici annuali associati ai rischi ambientali, riduce il VAN del progetto e aumenta il periodo di ammortamento del progetto.
Pertanto, i costi aggiuntivi per la contabilità, la raccolta e lo smaltimento del gas di petrolio associato possono essere giustificati dal punto di vista del progetto solo se questi costi aumenteranno il VAN del progetto. In caso contrario, si verificherà una diminuzione dell'attrattiva del progetto e, di conseguenza, una diminuzione del numero di progetti in fase di attuazione o un adeguamento dei volumi di produzione di petrolio e gas all'interno di un progetto.
Convenzionalmente, tutti i progetti di utilizzo del gas associati possono essere suddivisi in tre gruppi:
Secondo lo Skolkovo Energy Center, il ciclo di investimento nell'attuazione di progetti di utilizzo dell'APG dura più di 3 anni.
Gli investimenti, secondo il Ministero delle Risorse Naturali, dovrebbero ammontare a circa 300 miliardi di rubli entro il 2014 per raggiungere il livello target. Sulla base della logica dell'amministrazione di progetti del secondo tipo, i tassi di pagamento per l'inquinamento dovrebbero essere tali che il costo potenziale di tutti i pagamenti sarebbe superiore a 300 miliardi di rubli e il costo opportunità sarebbe uguale all'investimento totale.
