Установка комплексной подготовки газа на Еты-Пуровском месторождении. Фото «Газпром нефть»
В России много газа, а больше всего — в Западной Сибири. Между Карским морем и Обской губой — богатые недра. В тех местах на поверхности — тундра и тайга, мох и лиственницы, мелкие реки петляют по равнине, а на глубине двух-трех километров, в порах и трещинах песчаника, — колоссальные запасы газа, как крышкой укрытые слоями глины.
Люди, пришедшие сюда, чтобы поднять газ из-под земли, первым делом освоили верхние слои. В некоторых из них газ заканчивается, и скважины уходят все глубже. Но с большой глубины обычно поднимают совсем не ту субстанцию, что из верхних горизонтов. Ее называют жирным газом, — и он в разы ценнее, чем сухой газ из ближайших к поверхности слоев.
И сухой, и жирный газ образуются из останков древних организмов, миллионы лет пролежавших там, куда не проникает воздух. Добывают их одинаково, но состав разный. В сухом газе до 95% простейшего углеводорода, метана. Жирным газ делают примеси более тяжелых углеводородов: от газов — этана, пропана и бутана, до веществ, которые при комнатной температуре и нормальном давлении представляют собой жидкости.
Самые тяжелые компоненты жирного газа — это те же вещества, что составляют самые легкие фракции нефти. После добычи нефть нагревают, легкие компоненты первыми превращаются в газ и поднимаются вверх; их собирают и отправляют на переработку, чтобы получать пластик, лаки и краски, некоторые ингредиенты косметики и лекарств, клеи, моторные масла. Все это можно делать и из тяжелой фракции жирного газа.
Разная судьба
Подняв сухой газ на поверхность, его можно быстро очистить от воды, углекислого и угарного газов, сероводорода — и отправить потребителям. Однородный состав делает его транспортировку очень удобной: его пускают по трубам или сжижают, охлаждая до минус 160 градусов Цельсия, заливают в охлаждаемые цистерны и отправляют морем или сушей по обычной или железной дороге. Конечные потребители метана — это домохозяйства, промышленность и газовые ТЭЦ.
В домашней газовой плите горит сухой газ со специальными примесями — их добавляют, чтобы газ имел запах. Нельзя точно сказать, откуда был добыт газ, который горит в духовке. Он может происходить:
Главное предназначение у метана, полученного из любого источника, одно: его сжигают, чтобы получить тепло. Небольшая часть метана используется на химических предприятиях как сырье для синтеза таких продуктов, как метиловый спирт или полимеры — но для этого нужны дорогие катализаторы, поэтому метан уступает в популярности другим углеводородам.
По крайней мере, в том виде, в котором добывают из недр: он горит слишком хорошо. При сгорании высших углеводородов выделяется гораздо больше теплоты, чем при сгорании метана. Почти все тепловые электростанции, бытовые плиты, газовые сети, заводское оборудование рассчитаны на метан и меньшее количество тепла.
На топливо идут только легкие составляющие жирного газа — метан, отделенный от примесей и очищенный, а также пропан и бутан: в смеси они дают автомобильное топливо.
Жирный газ можно использовать и по-другому: добывать с его помощью нефть. Это второй по популярности — после углекислого газа — агент закачки, то есть субстанция, которую под давлением нагнетают в пласт, чтобы вытеснить нефть. Манипулируя составом газа, нефтяники получают продукт с плотностью, которая подходит для закачки в нефтеносные пласты разного давления.
Николай Главнов
Директор по развитию газового направления Научно-Технического Центра «Газпром нефти»
Технология закачки газа в пласт позволяет извлечь из него почти всю нефть, в том числе ту, что не удалось извлечь другими методами. В конце прошлого года началась закачка жирного газа на Чатылькинском месторождении в ЯНАО.
На нефтедобывающие предприятия отправляется небольшая часть добытого жирного газа. Из большей части получают сырье для химической промышленности.
Разделив жирный газ на фракции, можно получить много полезных продуктов. Самый легкий после метана углеводород, этан, при большой температуре в присутствии катализаторов превращают в этилен — сырье для производства полиэтилена, наиболее востребованного полимера в мире.
«С точки зрения переработки жирный газ — это природная кладовая газового сырья, необходимого при нефтехимическом синтезе. Те же вещества можно выделить и из нефти. Но технология переработки жирного газа более экономична, чем переработка нефтяных бензиновых фракций», — добавляет Николай Главнов.
Из тяжелых фракций жирного газа делают газовый бензин — жидкий прозрачный нефтепродукт, в котором практически нет примесей. Как топливо он не используется, но является ценным сырьем почти для всех продуктов нефтеорганического синтеза. Детские игрушки и водопроводные трубы, корпуса приборов, мебель, одежда и обувь из синтетических тканей, изоляция проводов, всевозможная упаковка, покрытия, краски и даже автозапчасти — все это мы получаем, в том числе и из бензиновой фракции нефти или жирного газа.
По сравнению с сухим, жирный газ — капризная субстанция. Трубопровод для него требует подогрева; без этого более тяжелые фракции могу дать конденсат, из-за которого давление в трубе упадет и скорость движения газа резко снизится. Построить трубопровод с подогревом вполне реально, и строительство уже разворачивается в местах, где добычу планируют соединить с химическим производством на основе разных фракций жирного газа.
Говорить о географии добычи и переработки жирного газа пока сложно. Несмотря на его очевидную ценность, газовая отрасль относительно недавно взялась за него всерьез. Есть технологические сложности: жирный газ — даже не газ в полном смысле слова: тяжелые углеводороды присутствуют в нем не в газовой фазе, а в виде маленьких капель жидкости. Такую разнофазную смесь трудно измерить, трудно транспортировать, и обязательно нужно разделять, для чего приходится строить специальные машины.
Для полноценного использования жирного газа нужно создавать параллельную современной газовую промышленность: разделительные установки, специальные трубопроводы для транспорта или химические предприятия неподалеку от месторождений.
Конкретные решения будут зависеть не столько от технологии, сколько от экономики: стоимости транспорта газов или готовых полимеров и других продуктов, а также от потенциальных покупателей.