Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в проектах электрогенерации

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА В ПРОЕКТАХ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАЦИИ

Аннотация. В статье автор проводит оценку последствий сжигания попутного нефтяного газа, выполняет анализ данной проблемы в страновом и региональном аспекте, рассматривает способы его полезного использования и потенциальный экономический эффект. Особое внимание уделяется результатам и перспективам использования попутного нефтяного газа для крупных проектов электрогенерации.

Ключевые слова. Попутный нефтяной газ (ПНГ), электрогенерация, рациональное использование, экономическая эффективность.

Kiselev T.Yu.

PROBLEMS AND PROSPECTS OF USE ASSOCIATED PETROLEUM GAS IN POWERGENERATION PROJECTS

Abstract. In the article, the author assesses the consequences of the associated petroleum gas flaring, analyzes the problem in the country and regional aspect, and considers ways of beneficial APG use and potential economic effect. Particular attention is paid to the results and prospects of the use of associated petroleumgas for large power generation projects.

Keywords. Associated petroleum gas (APG), power generation, rational use, economic efficiency.

Мировой опыт показывает, что нефтегазовый сектор для многих стран остается одним из главных источников формирования бюджета и движущей силой развития экономики. Необходимо отметить, что путь развития нефтегазовой отрасли должен опираться на решение задач повышения уровня полезного использования ресурсов, в частности попутного нефтяного газа (ПНГ). С учетом нарастающего дефицита энергоносителей и увеличения к 2040 году потребления газа на 45% по сравнению с уровнем 2014 года, рациональное использование ПНГ является значимой составляющей эффективного энергопользования.

Профессор Е.М. Хартуков при перечислении проблем, стоящих перед нефтегазовой отраслью, поставил на первое место проблему сжигания ПНГ на факелах [12], и, несмотря на сокращение на 5% мировых объемов сжигания в 2017 году, существует значительный потенциал по развитию полезного использования ПНГ. Согласно данным Всемирного банка, в 2017 году объем сжигания попутного нефтяного газа в мире составил около 141 млрд м3 [9], для сравнения: годовое потребление газа Канады в 2017 году составило 115,7 млрд м3, Германии - 90,2 млрд м3, Великобритании - 70,9 млрд м3 [5].

Кроме потери ценного ресурса, при сжигании наносится существенный вред окружающей среде и человеку, а также оказывается негативное воздействие на изменение климата. В результате мирового сжигания ПНГ в атмосферу ежегодно выбрасывается около 300 млн тонн углекислого газа, что эквивалентно выбросам примерно 77 млн автомобилей. Мировое сообщество обеспокоено влиянием на окружающую среду факельного сжигания ПНГ, в связи с чем было разработано и принято значительно число конвенций и деклараций о минимизации сжигания, внедрении новейших технологий и ориентации на мировую практику. Рост значимости проблемы сжигания ПНГ можно проследить в Киот-ском протоколе и в Соглашении по борьбе с глобальным потеплением, подписанным в Париже в декабре 2015 года [10].

На уровне Правительств ведется стимулирование нефтегазовых компаний по увеличению уровня утилизации попутного нефтяного газа, в частности, используется применение мер ответственности за

сверхлимитное сжигание ПНГ. В России и за рубежом к компаниям предъявляются высокие требования в области охраны окружающей среды, проводимой экологической политики, в частности сжигания попутного нефтяного газа. В условиях ужесточения законодательства в области выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов, повышения штрафов, предприятия нефтегазового сектора сталкиваются с необходимостью решения вопроса исключения сжигания ПНГ и реализации эффективных технологий его использования.

Значительный ущерб наносится и мировой экономике. Так, если бы весь ПНГ использовался для выработки электроэнергии, то можно было бы произвести порядка 750 млрд кВтч, тогда как в Единой энергетической системе России в 2017 году потребление электроэнергии составило 1039,9 млрд кВт-ч [8]. Кроме того, ПНГ содержит тяжелые углеводороды С3+ и является ценным сырьем для химической промышленности. Согласно расчетам Всемирного банка, потенциальная суммарная стоимость 1 млрд м3 сожженного попутного нефтяного газа составляет порядка 190 млн долларов [9]. Таким образом, в мире в 2017 году было сожжено попутного нефтяного газа на сумму почти в 26,8 млрд долларов, что почти в 20 раз превышает чистую прибыль ПАО «Газпром» за тот же период.

На рисунке 1 представлены данные по количеству сжигаемого ПНГ, из которых видно, что мировыми лидерами по сжиганию являются Россия, США, Иран и Ирак. При этом Саудовская Аравия, входящая наряду с Россией и США в первую тройку стран по добыче нефти, характеризуется значительно меньшими объемами сжигания попутного нефтяного газа. В других развитых странах, таких как Великобритания и Норвегия, производится практически полная утилизация ПНГ, и, хотя Россия остается крупнейшей в мире страной по объемам сжигания ПНГ, здесь наблюдается значительное улучшение ситуации. Также позитивную динамику использования ПНГ можно отметить в Венесуэле и Мексике, при этом в Иране, Ираке и Ливии объемы факельного сжигания продолжают расти.

25,0 -

2013  2014  2015 В2016 И2017

Рис. 1. Сжигание ПНГ в разбивке по странам [9]

С учетом динамики уровня сжигания по отдельным странам и реализации проектов по утилизации ПНГ, можно спрогнозировать дальнейшее снижение объемов сжигания, но ситуация не поменяется кардинально.

Расчеты на основе спутниковых данных показывают, что в США на протяжении последних лет, начиная с 2009 года, наблюдался заметный рост количества сжигаемого ПНГ в связи с ростом добычи сланцевой нефти [2]. Согласно данным Управления энергетической информации США, около 45% объема сжигаемого в стране попутного нефтяного газа приходится на нефтяную провинцию Баккен, Северная Дакота, где сжигается 28% добываемого попутного газа (около 3,5 млрд м3 в год), причем данный показатель продолжает расти, в результате чего ежегодные потери экономики США составляют около 500 млн долларов (на основе цены природного газа НепгуНиЬ), а выбросы углекислого газа эквивалентны выбросам 1 млн автомобилей.

Главными причинами высокого уровня сжигания ПНГ является неразвитость инфраструктуры по сбору газа, удаленность основных рынков газа, отсутствие спроса на газ в электрогенерации, базирующейся на угле. Как следствие, Комиссией промышленности Северной Дакоты были приняты новые требования к добывающим компаниям, в соответствии с которыми должен быть разработан план развития системы сбора ПНГ и сокращения сжигания до 5% к 2020 году [4]. К компаниям, не достигнувшим целей по сокращению сжигания, будут применяться штрафные санкции, в том числе меры по ограничению объема добычи нефти.

Доля стран ближневосточного и североафриканского региона составляет почти половину мирового объема сжигания ПНГ - 66,2 млрд м3, а интенсивность сжигания ПНГ на баррель добытой нефти в регионе значительно превышает средний показатель по миру - 4,8 м3/баррель. Всю сложность положения отражает указанный показатель в Сирии, который равен 161 м3/баррель, то есть в 33,5 раза выше среднемирового [9].

Если рассматривать опыт стран данного региона в решении проблемы сокращения сжигания ПНГ (рис. 2), то наиболее показательным является пример Саудовской Аравии, которая занимается решением вопроса еще с 1970-х годов. В результате уже в 1982 году в эксплуатацию запущена сеть трубопроводов, мощность которой в настоящее время - порядка 100 млрд м3 в год. Около половины транспортируемого по данной системе газа приходится на ПНГ. Значительные успехи достигнуты в Кувейте, где в настоящее время уровень утилизации ПНГ составляет 99%, а также в Катаре, где уровень сжигания сократился более чем в два раза по сравнению с 2006 годом - до 1 млрд м3 в год. Сложившаяся ситуация в Иране с объемом сжигания порядка 11 млрд м3 [9] обусловлена значительными запасами природного газа, неразвитой транспортной инфраструктурой и международными санкциями, которые ограничивали доступ к новым технологиям утилизации ПНГ.

20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

2013 2014 2015 2016 2017

Ирак ВИран  Алжир  Катар  Ливия  Египет  Кувейт ВОДЭ  Саудовская Аравия

Рис. 2. Интенсивность сжигания ПНГ в странах Ближнего Востока [9]

Расположенный по соседству Ирак является единственной страной, в которой уровень сжигания ПНГ - 10,9 млрд м3 - превышает объем добычи природного газа - 10,4 млрд м3 [9]. Основной задачей страны является модернизация транспортной инфраструктуры, которая существенно пострадала во время военных действий. Кабинетом министров Ирака одобрено 25-летнее соглашение между государственной компанией South Gas Company, Royal Dutch Shell и Mitsubishi Corporation о реализации проекта Basrah Gas Project стоимостью 18 млрд долларов, целью которого является утилизация и переработка ПНГ с месторождений Румэйла, Зубаир и Западная Курна-1, расположенных в южной части страны. На указанных месторождениях сжигается 6 млрд м3 в год, в результате чего страна ежегодно теряет более 1 млрд долл. Ожидается, что реализация проекта позволит утилизиро-

вать и перерабатывать около 12 млрд куб. м газа в год, а также обеспечить электричеством более 3,5 млн домов [1].

Кроме проблем доступа к технологиям и необходимости развития инфраструктуры следует добавить вопросы ценообразования в странах региона. Государства субсидируют внутреннее потребление, что подрывает экономику проектов по утилизации ПНГ и затрудняет привлечение иностранных инвесторов. Тем не менее, растущий спрос на газ в регионе (около 6% в год) будет заставлять страны ближневосточного и североафриканского региона развивать проекты по утилизации ПНГ [3].

С учетом проведенного анализа опыта российских и зарубежных нефтяных компаний, систематизации информации в специализированных публикациях [6], а также классификации, приведенной в «Стратегии использования попутного нефтяного газа в Российской Федерации» [7, 11], технологии можно разделить на следующие виды:

1. Подготовка и транспорт газа.

2. Использование газа на собственные нужды предприятия: выработка тепловой энергии, выработка электроэнергии, преобразование в механическую энергию, использование в системе подготовки нефти и воды, использование в технологии добычи нефти, обратная закачка газа в пласт.

3. Переработка ПНГ с получением следующих продуктов: сухой отбензиненный газ, широкая фракция углеводородов, газовый конденсат.

4. Переработка ПНГ с применением технологии gas to liquid (GTL) c получением синтетической нефти, дизельного топлива и масел.

5. Переработка ПНГ с получением метанола и его возможным преобразованием в бензиновую фракцию.

Согласно докладу министра энергетики РФ А. Новака на IV Глобальном форуме по сокращению объёмов сжигания попутного газа (GGFR), в России основным вариантом эффективного использования ПНГ является его поставка в единую систему газоснабжения, в том числе на переработку, доля составляет 67% или 42,9 млрд м3 газа. Порядка 9,2 млрд м3 (14,4%) направляется на выработку электрической и тепловой энергии. Существенный объем ПНГ закачивается в пласт - 11,3 млрд м3.

В соответствии с исследованием, выполненным компанией PFC Energy, выбор наиболее экономически эффективного способа использования попутного нефтяного газа, главным образом, зависит от размера месторождения: малые месторождения - производство электрической и тепловой энергии для собственных нужд и местных потребителей; средние месторождения - газохимическая переработка на газоперерабатывающем заводе или получение продуктов нефтехимии и сухого газа; крупные месторождения - электрогенерация на мощной тепловой электрической станции для последующей продажи на оптовом рынке электроэнергии.

Использование ПНГ для выработки тепловой и электрической энергии является одним из наиболее распространённых способов его утилизации в России и в мире. Принимая высокую энергоемкость добычи (37% - доля электроэнергии в эксплуатационных расходах) и постоянный рост тарифов на электроэнергию, стоимость дизельного топлива и увеличение их доли в себестоимости продукции, использование попутного нефтяного газа в качестве топлива является экономически оправданным. В случае производства энергии на промыслах происходит значительная экономия средств за счет экономии на затратах в сооружении ЛЭП от внешних источников электроэнергии.

Использование ПНГ в качестве энергоресурса позволяет предприятию обеспечить определенную энергетическую независимость промысла от других источников тепловой и электрической энергии; снизить затраты на энергетическую составляющую в себестоимости и, тем самым, повысить эффективность производства конечной продукции; получать дополнительную выручку от реализации электроэнергии.

Ярким примером использования данного метода утилизации является ПАО «Сургутнефтегаз» с самым высоким показателем полезного использования ПНГ - 99,34%, которое использует ПНГ в качестве топлива на 22 газотурбинных и 7 газопоршневых электростанциях установленной мощностью 745,6 МВт. Годовой объем производства электроэнергии в 2015 году на собственных электростанциях компании составил 5,3 млрд кВт ч. Следует отметить, что при строительстве газотурбинных электростанций компания использует только энергоблоки российского производства, объясняя это более гибкой сервисной политикой.

Отдельно стоит выделить поставки ПНГ на объекты крупной генерации, что существенно снижает себестоимость выработки электроэнергии на ТЭС, а нефтяным компаниям позволяет значительно повысить уровень полезного использования ПНГ. Так, для самой крупной электростанции России по выработке электроэнергии и второй по мощности тепловой электростанции в мире - Сургутской ГРЭС-2 с установленной электрической мощностью 5 597 МВт и Сургутской ГРЭС-1 - 3 268 МВТ основным топливом является ПНГ, поставляемый ОАО «Сургутнефтегаз» с приобских месторождений, а строительство газопровода попутного нефтяного газа для Яйвинской ГРЭС (установленная мощность 1 024,6 МВт) позволило генерирующей компании ПАО «Э.ОН Россия» значительно сократить потребление угля на станции и удешевить производство энергии, а ПАО «Лукойл» получить дополнительный доход от ежегодной продажи 240 млн м3 ПНГ. Газопровод построен в рамках инвестиционной программы ПАО «Лукойл», суммарный объем инвестиций в реализацию проекта составил 880 млн руб.

Кроме того, ПАО «Лукойл» в марте 2015 года ввело в эксплуатацию энергоблок ПГУ-135 МВт Буденовской ТЭС для нужд газохимического комплекса «Ставролен». Основным топливом выступает ПНГ с месторождений компании в Каспийском море, что создает положительный синергетический эффект.

ПНГ также служит основным топливом для Нижневартовской ГРЭС с установленной мощностью 2 013 МВт, являющейся одним из основных источников электроэнергии в Уральском федеральном округе. Это - совместный проект ПАО «Интер РАО» и ПАО НК «Роснефть». Согласно данным, представленным ПАО «Интер РАО», в 2014 году экономический эффект от поставок газа (в том числе ПНГ) НК «Роснефть» на станции компании составил 475 млн руб., по контрактам с АНК «Башнефть» на поставку ПНГ - 64 млн руб. (относительно цены ФСТ).

Одним из лучших примеров рационального использования ПНГ с достижением синергетического эффекта является проект разработки месторождения иракского месторождения Бадра ПАО «Газпром нефть» с уровнем утилизации 99%, на котором, благодаря вводу в эксплуатацию установки комплексной подготовки газа мощностью 1,6 млрд м3 в год, из попутного нефтяного газа будут получать широкую фракцию легких углеводородов и сухой отбензиненный газ, который будет использоваться в качестве топлива электрогенераторов для собственных нужд месторождения, а также направляться на электрическую станцию Аз-Зубайдия, снабжающую электроэнергией Багдад и несколько близлежащих провинций. В целях получения добавленной стоимости из полученной широкой фракции легких углеводородов в дальнейшем производится сжиженный углеводородный газ, сбыт которого осуществляется в рамках договора с государственной компанией Gas Filling Company.

При этом, по оценке Siemens, у Ирака существует возможность сэкономить около 5,2 млрд долл. США в течение следующих четырех лет, направив объемы сжигаемого в настоящее время попутного нефтяного газа на выработку электроэнергии. Согласно представленному Siemens плану, для обеспечения устойчивого восстановления экономики Ирака существует необходимость ввода к 2025 году более 16 ГВт новых электрогенерирующих мощностей, которые смогут использовать сжигаемый в настоящее время ПНГ и природный газ с разрабатываемых месторождений в южных районах.

Таким образом, следует отметить, что существует значительный экономический потенциал, оцениваемый в десятки миллиардов долларов, в развитии полезного использования попутного нефтяного газа, а с учетом результатов анализа, выполненного компанией PFC Energy, утилизация попутного нефтяного газа может являться базой для становления газовой электрогенерации в нефтедобывающих странах и способствовать развитию экономики всего региона.

ЛИТЕРАТУРА

1. Basrah Gas Project. Wood Mackenzie, February 2016.

2. Exchange for a ban on flaring of natural gas. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.forbes.com/sites/ thebakersinstitute/2015/11/02/ob%E2%80%A6-exchange-for-a-ban-on-flaring-of-natural-gas/#1427311812e4 (дата обращения 01.11.2018).

3. Gas Flaring: a burning isssue in the Middle East. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.altenergy-mag.com/news/2015/04/18/gas-flaring-a-burning-isssue-in-the-middle-east/19615 (дата обращения 30.10.2018).

4. MacPherson J. Natural Gas Flaring In North Dakota To Be Significantly Reduced By 2020. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.huffingtonpost.com/2014/07/02/north-dakota-natural-gas-flaring_n_5549457. html (дата обращения 06.10.2018).

5. The BP Statistical Review of World Energy 2017. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.bp.com/en/ global/corporate/energy-economics/statistical-review-of-world-energy.html (дата обращения 29.10.2018).

6. Алескеров Ф.Т., Васильев С.Н., Иванов А.А. Разработка механизмов принятия экономических решений по утилизации попутного нефтяного газа // Георесурсы, Геоэнергетика, Геополитка, 2012. № 6. С. 21-23.

7. Гулянский М.А., Котенко А.А., Крашенников Е.Г. Методы утилизации нефтяного газа // Сфера. Нефть и газ. 2013. № 4 (37). С. 100-107.

8. Отчет о функционировании ЕЭС России в 2017 году. Официальный сайт ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы». [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://so-ups.ru/fileadmin/files/company/ reports/disclosure/2018/ups_rep2017.pdf (дата обращения 07.11.2018).

9. Официальный сайт Всемирного банка. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.worldbank.org/en/ news/press-release/2018/07/17/new-satellite-data-reveals-progress-global-gas-flaring-declined-in-2017 (дата обращения 26.10.2018).

10. Официальный сайт ООН. Конференция по изменению климата в Париже 2015 года. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.un.org/sustainabledevelopment/ru/cop21 (дата обращения 05.11.2018).

11. Рынок ПНГ: состояние и перспективы // Экономика и ТЭК России. 2014. № 24. С. 12-15.

12. Хартуков Е.М. Проблемы глобальной нефтегазовой промышленности // Бурение и нефть. 2014. № 6. С. 4-8.