Переработка и закачка дымовых газов

В свете неблагоприятной экологической обстановки и тенденций к снижению объемов легкой нефти, проводится ряд высокотехнологичных исследований на поиск эффективных методов, позволяющих найти общее решение обеих задач. И наряду с широко распространенной, но недостаточно результативной практикой заводнения, а также более сложной в плане технологического исполнения и логистики закачкой двуокиси углеводорода, стал рассматриваться вопрос применения дымовых газов, а точнее, их переработки для получения того самого углекислого газа.

О перспективах применения дымовых газов в нефтедобыче

Ресурсы углеводородов отнюдь не бесконечны, подтверждением чему являются многочисленные научные исследования, согласно которым уже в ближайшей перспективе доля легкодобываемых углеводородов сократится до 20%, тогда как процент месторождений с трудноизвлекаемым вязким сырьем, напротив, составит более половины от всего объема.

Используемый на сегодняшний день метод заводнения, основной задачей которого является обеспечение сохранности пластового давления, практически не влияет на коэффициент нефтеотдачи, что заставляет российских отраслевиков искать новые решения. И особенно это актуально для сложных участков с труднодобываемой нефтью, обладающей высоким коэффициентом вязкости.

Опыт западных нефтедобытчиков показывает, что на максимальный результат позволяет рассчитывать использование углекислого газа, прямая закачка в скважины и высокая растворяемость которого обеспечивает рентабельность добычи даже при самых низких мировых ценах на нефть. Отличных результатов удалось достичь и при проведении аналогичного опыта на самарском месторождении, что явно указывает на то, что будущее именно за этой технологией.

Другое дело, что ее повсеместному применению препятствует дефицит доступных источников, а также их удаленность от самих месторождений и небольшие объемы CO2 в сжиженном состоянии из-за ограниченной его выработки. Одно из эффективных решений этой проблемы заключается в получении требуемого сырья для улучшения нефтеотдачи посредством переработки дымовых и других газов.

Такой подход позволяет решать еще один наболевший вопрос, связанный с ухудшающейся экологической обстановкой, что особенно актуально на фоне подписания Парижского соглашения, в рамках которого в ближайшую десятилетку ожидается эмиссия парниковых газов. В конечном итоге доля последних должна превысить 70%, если проводить сравнительный анализ с показателями 1990 года, что позволит создать максимально благоприятные условия для выработки углекислого газа и увеличения нефтедобычи за счет его высокой растворяемости в нефтепродуктах.

Стоит отметить, что это свойство соединения способствует снижению вязкости нефти, что в значительной мере облегчает ее извлечение из пластов на поверхность. При этом уже сегодня ведутся научно-исследовательские работы по открытию новых технологий, позволяющих использовать дымовые и попутные нефтяные газы для получения сжиженного CO2 в нужных объемах.

Запатентованные способы переработки дымовых газов

Рассмотрим несколько таких запатентованных проектов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Среди них:

• Патент № 2624297. В рамках этой разработки 2016 года предлагается выполнять предварительную очистку дымовых газов от диоксида серы посредством применения специальных адсорбирующих веществ, в основе которых марганец, тогда как для нейтрализации будет использоваться азот и углерод. Среди минусов этой методики – энергозатратность технологического процесса и невысокий эффект от применения активированного угля, используемого в качестве сорбента.
• Патент № 2206375. Этот метод предусматривает более глубокую и качественную очистку базового сырья в виде дымовых газов, для адсорбции которых предлагается использовать цеолитами, а для осушки – силикагели. При этом, невзирая на усовершенствование адсорбирующего процесса, данный способ очистки в итоге позволяет рассчитывать на менее качественный результат ввиду необходимости регулярных остановок для замены отработанных адсорбирующих веществ. Сюда же стоит добавить не самый лучший результат очистки в промышленных объемах при работе с дымовыми газами, содержащими оксиды азота.
• Патент № 2371238. Эта разработка была запатентована еще в 2009 году, предлагая обработку газов рабочими смесями, содержащими озон, с их дальнейшей очисткой нитратом натрия и специальными фильтрами ионообменного типа. В конечном результате и этот способ оказался слишком сложным для применения в промышленности. Кроме того, используемый в нем моноэтаноламин провоцирует образование смол, которые в свою очередь ухудшают адсорбирующие свойства активных веществ и приводят к коррозийным изменениям на рабочих узлах оборудования.
• Патент №2689620. В этом случае закачка дымовых газов после отработки осуществляется непосредственно в саму адсорбционную колонну, подвергаясь воздействию очищающего рабочего раствора и водяного пара. В итоге удается получить чистую двуокись углерода с возможностью пускать адсорбент в повторную переработку.

И все бы ничего, да только и этот метод на поверку оказался слишком энергозатратным и технологически сложным, в том числе будучи непригодным для депонирования отработанных газов.

Усовершенствование технологии

Все перечисленные выше недочеты удалось устранить за счет усовершенствования предлагаемых технологий. В основе новой методики, позволяющей рассчитывать на максимально эффективный результат, лежит нагревание дымовых газов до 300° C с последующей их селективной катализаторной очисткой и восстановлением за счет содержащих аммиак веществ.

При этом за качественную адсорбцию сырья отвечают этаноламины, после чего оно проходит финишную очистку, регенерацию адсорбирующих веществ, компримирование, охлаждение и осушку с последующим переходом в товарное (сжиженное) состояние, что открывает совершенно новые перспективы в отрасли.