El gas de petróleo asociado ( APG ) es una mezcla de varios hidrocarburos gaseosos disueltos en aceite ; liberada durante la extracción y preparación del petróleo. Los gases de petróleo también incluyen los gases liberados en los procesos de procesamiento de aceite térmico ( craqueo , reformado , hidrotratamiento , etc.), que consisten en hidrocarburos saturados ( metano ) e insaturados ( etileno ). Los gases de petróleo se utilizan como combustible y para la producción de diversos productos químicos. El propileno , los butilenos , el butadieno , etc. se obtienen a partir de los gases del petróleo mediante procesos químicos , que se utilizan en la producción de plásticos y cauchos .
El gas de petróleo asociado es un subproducto de la producción de petróleo obtenido en el proceso de separación del petróleo.
El gas de petróleo asociado es una mezcla de gases liberados del petróleo, que consta de metano , etano , propano , butano e isobutano , que contiene líquidos de alto peso molecular disueltos (a partir de pentanos y superiores) y de composición y estado de fase variados.
| Componentes de la mezcla de gases | Designación de componente | Gas de petróleo en % por volumen | ||
| 1 paso | 2 pasos | 3 pasos | ||
| Metano | Canal 4 | 61.7452 | 45.6094 | 19.4437 |
| etano | C 2 H 6 | 7.7166 | 16.3140 | 5.7315 |
| Propano | C 3 H 8 | 17.5915 | 21.1402 | 4.5642 |
| I-Bután | iC 4 H 10 | 3.7653 | 5.1382 | 4.3904 |
| Butano | C 4 H 10 | 4.8729 | 7.0745 | 9.6642 |
| I-pentanos | iC 5 H 12 | 0.9822 | 1.4431 | 9.9321 |
| pentano | C 5 H 12 | 0.9173 | 1.3521 | 12.3281 |
| I-Hexanos | iC 6 H 14 | 0.5266 | 0.7539 | 13.8146 |
| Hexano | C 6 H 14 | 0.2403 | 0.2825 | 3.7314 |
| I-Heptanos | iC 7 H 16 | 0.0274 | 0.1321 | 6.7260 |
| Benceno | C 6 H 6 | 0.0017 | 0.0061 | 0.0414 |
| heptano | C 7 H 16 | 0.1014 | 0.0753 | 1.5978 |
| I-Octanes | iC 8 H 18 | 0.0256 | 0.0193 | 4.3698 |
| tolueno | C 7 H 8 | 0.0688 | 0.0679 | 0.0901 |
| Octano | C 8 H 18 | 0.0017 | 0.0026 | 0.4826 |
| yo-nonanos | iC 9 H 20 | 0.0006 | 0.0003 | 0.8705 |
| Nonan | C 9 H 20 | 0.0015 | 0.0012 | 0.8714 |
| yo-decanos | iC 10 H 22 | 0.0131 | 0.0100 | 0.1852 |
| Decano | C 10 H 22 | 0.0191 | 0.0160 | 0.1912 |
| Dióxido de carbono | CO2_ _ | 0.0382 | 0.1084 | 0.7743 |
| Nitrógeno | N 2 | 1.3430 | 0.4530 | 0.1995 |
| sulfuro de hidrógeno | H 2 S | 0.0000 | 0.0000 | 0.0000 |
| Peso molecular, g/mol | 27.702 | 32.067 | 63.371 | |
| Densidad del gas, g / m 3 | 1151.610 | 1333.052 | 2634.436 | |
| El contenido de hidrocarburos C 3 + B , g / m 3 | 627.019 | 817.684 | 2416.626 | |
| El contenido de hidrocarburos C 5 + B , g / m 3 | 95.817 | 135.059 | 1993.360 | |
El APG es un componente de hidrocarburo valioso que se libera de los minerales extraídos, transportados y procesados que contienen hidrocarburos en todas las etapas del ciclo de vida de la inversión hasta la venta de los productos terminados al consumidor final. Así, una característica del origen del gas de petróleo asociado es que se libera del petróleo en cualquier etapa desde la exploración y producción hasta la venta final, así como en el proceso de refinación del petróleo.
El APG se obtiene por separación del aceite en separadores de etapas múltiples . La presión en las etapas de separación es significativamente diferente y es de 16 a 30 bares en la primera etapa y de hasta 1,5 a 4,0 bares en la última. La presión y temperatura del APG resultante está determinada por la tecnología de separación de la mezcla agua-petróleo-gas procedente del pozo .
Una característica específica de APG es el caudal variable del gas resultante, de 100 a 5000 Nm³/h . El contenido de hidrocarburos C3 + puede variar de 100 a 600 g/m³ . Al mismo tiempo, la composición y cantidad de APG no es un valor constante. Son posibles tanto las fluctuaciones estacionales como las únicas (cambio del valor normal de hasta el 15 %).
El gas de la primera etapa de separación, por regla general, es de alta presión y encuentra fácilmente su aplicación: se envía directamente a la planta de procesamiento de gas, se usa en la industria energética o en la conversión química. Surgen dificultades importantes cuando se trata de utilizar un gas con una presión inferior a 5 bar . Hasta hace poco, dicho gas en la gran mayoría de los casos simplemente se quemaba, sin embargo, ahora, debido a los cambios en la política estatal en el campo de la utilización de APG y una serie de otros factores, la situación está cambiando significativamente. De conformidad con el Decreto del Gobierno de Rusia de fecha 8 de enero de 2009 No. 7 "Sobre medidas para estimular la reducción de la contaminación del aire atmosférico por productos de la quema de gas de petróleo asociado en antorchas", se estableció un indicador objetivo para la quema de gas de petróleo asociado en antorchas. la cantidad de no más del 5 por ciento del volumen de gas de petróleo asociado producido. Actualmente, los volúmenes de APG producido, utilizado y quemado no se pueden estimar debido a la ausencia de estaciones de medición de gas en muchos campos. Pero según estimaciones aproximadas, se trata de unos 25 000 millones de m³ .
La principal característica del gas asociado es el alto contenido de hidrocarburos pesados .
Hoy en día, existen tres tecnologías principales de separación de gases en el mundo que permiten separar el gas asociado en componentes valiosos: ( COG , GLP , condensado )
Hasta hace poco, el gas asociado en la gran mayoría de los casos simplemente se quemaba en antorcha, lo que causaba un daño significativo al medio ambiente y conducía a pérdidas significativas de valiosos hidrocarburos.
Las direcciones principales de la utilización de APG incluyen:
Para ello, se está preparando gas para los principales gasoductos de OAO Gazprom de acuerdo con STO Gazprom 089-2010
Las centrales eléctricas de turbina de gas (GTPP) y pistón de gas (GPPP) son ampliamente utilizadas. Sin embargo, la presencia de hidrocarburos pesados en la composición del gas asociado afecta negativamente su operación, lo que conduce a una disminución de la productividad nominal y de la operación de overhaul. En este sentido, el uso de centrales eléctricas de microturbinas permitirá un uso más eficiente del gas de petróleo asociado como combustible [2] . Para aumentar la eficiencia de las instalaciones eléctricas se utiliza un sistema de combustible dual (diésel/gas), en cuyo caso el gas asociado reemplaza parcialmente al gasóleo. Por el momento, se ha logrado alcanzar una reposición máxima del 80% [3] [4] .
Se puede inyectar gas en el casquete de gas del campo para mantener la presión del yacimiento, y el uso de " gas lift " también está limitado. Una dirección prometedora es también la inyección conjunta de gas y agua en el yacimiento ( impacto agua-gas ).
Existen plantas de membranas para la depuración de gases a partir de impurezas, como vapor de agua, impurezas que contienen azufre e hidrocarburos pesados . Estos dispositivos están diseñados para preparar el gas de petróleo asociado para su transporte al consumidor. El gas de petróleo generalmente contiene muchas sustancias que son inaceptables según los estándares de la compañía de transporte de gas (por ejemplo, STO Gazprom 089-2010), y la limpieza es una condición necesaria para evitar la destrucción de los gasoductos o garantizar el respeto al medio ambiente de la combustión del gas. La limpieza de membranas se usa ampliamente en combinación con otros procesos de limpieza de gases, ya que no puede proporcionar un alto grado de limpieza, pero puede reducir significativamente los costos operativos [5] .
Por su diseño, la unidad de membranas es un bloque cilíndrico con entrada APG y salidas de gas purificado e impurezas en forma de agua, sulfuro de hidrógeno , hidrocarburos pesados. El esquema general de la operación del cartucho se muestra en la figura. Dentro del bloque hay una membrana de polímero elástico que, según algunos fabricantes [6] , permite el paso de vapores condensables (compresibles) como hidrocarburos C 3 + e hidrocarburos aromáticos más pesados y agua, y no deja pasar gases no condensables. como metano, etano, nitrógeno e hidrógeno. Por lo tanto, el gas "sucio" se desplaza a través de la membrana y permanece el gas purificado de impurezas; dicho esquema de operación se denomina filtración tangencial del flujo de gas (también llamada filtración de flujo cruzado, los términos en inglés son filtración de flujo cruzado o filtración de flujo tangencial). Los componentes de la corriente de gas que ha pasado a través de la membrana se denominan permeado . Archivado desde el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine , y el gas restante se denomina retenido .
La configuración de la unidad de separación de gases de membrana en cada caso particular se determina específicamente, ya que la composición inicial de APG puede variar mucho.
Esquema de instalación en configuración básica:
Hay dos esquemas de tratamiento APG: presión y vacío.
| Principales tipos de combustible orgánico | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fósil |
| ||||||||
| renovables y biológicas | |||||||||
| artificial | |||||||||