Зачем метанол в скважине

Обновлено: 07.07.2024

Нефть, Газ и Энергетика

1.1 Настоящая инструкция предназначена для объектов газового промысла, применяющих и использующих метанол.

1.2 На объектах газового промысла разрешается использовать метанол только как средство предотвращения или разрушения кристаллогидратных пробок в аппаратах, приборах газопроводов, а также для обработки призабойных зон газовых скважин.

1.3 Ответственность за обеспечение необходимых условий для правильной работы с метанолом и контроль за соблюдением настоящей Инструкции возлагается на главного инженера газового промысла.

2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТАНОЛА. ЕГО ТОКСИЧНОСТЬ.

2.2 Метанол - сильный яд, преимущественно на нервную и сосудистую системы. В организм человека может проникнуть через дыхательные пути и даже через неповрежденную кожу.

Особенно опасен при приеме внутрь: 5-10 г метанола могут вызвать тяжелое отравление, а 30 г являются смертельной дозой.

2.3 В целях исключения возможности ошибочного употребления метанола в качестве спиртного напитка в него необходимо добавлять одорант (этилмеркаптан С2Н5СН) в соотношении 1:1000, керосин в соотношении 1:100 и химические чернила или другой краситель темного цвета, хорошо растворяющиеся в метаноле, из расчета 2-3 литра на 1000 литров метанола.

3. НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ ПОДАЧИ МЕТАНОЛА.

3.1 На газовом промысле предусмотрена централизованная система подачи метанола в газопроводы для предотвращения гидратообразования.

3.2 Метанол из автоцистерны сливается в заглубленную емкость 50Е-7 и перекачивается погружным насосом емкости 50Е-7 в емкости хранения метанола 50Е-1.1, 50Е-2.1, 50Е-3.1, 50Е-4.1.

3.4 Расчетное давление (максимальное рабочее) трубопровода подачи метанола в вышеназванные участки составляет 110 (11,0) кг*с/см2 (Мпа).

4. НЕОБХОДИМОСТЬ ПОДАЧИ И КОЛИЧЕСТВО ПОДАВАЕМОГО МЕТАНОЛА.

4.1 Решение о необходимости подачи метанола в трубопровод принимается сменным инженером и согласовывается с главным инженером предприятия.

4.2 Необходимость подачи метанола возникает при понижении температуры газа в газопроводе и приближении ее к тому значению, при котором возможно гидратообразовании при существующем в газопроводе давлении.

Косвенно на начало процесса гидратообразования в газопроводе указывает увеличение перепада давления на участке газопровода при падении расхода газа.

Температура гидратообразования определяется по формуле:

4.3 Температуру гидратообразования на участке входа коллекторов сырого газа на ЗПА до и после клапанов регуляторов можно так же найти в экранных формах режима работы ЗПА на АСУ ТП УКПГ.

4.4 Для оперативного определения температуры гидратообразования можно воспользоваться кривой равновесных параметров гидратообразования приведенной на рис. 1.

4.5 Количество подаваемого метанола определяется из расчета и зависит от разницы между температурой начала гидратообразования и температурой в конце газопровода. Чем выше эта разница, тем большее количество метанола необходимо подавать в газопровод.

4.6 В зависимости от того, какое количество метанола необходимо подать в газопровод принимается решение о марке и количестве насосов, которые нужно запустить в работу.

Q = 1,67 * L , л/час

4.7 Для распределения количества метанола по коллекторам и технологическим ниткам ЗПА используется блок дозирования подачи ингибитора типа

Продолжительность всего цикла переключений на ИНГ-2 составляет 120 мин.

5. ПОРЯДОК ПОДАЧИ МЕТАНОЛА В ГАЗОПРОВОДЫ ЗТГП.

5.2 Первоначальный пуск в работу системы подачи метанола в газопроводы осуществляется в следующей последовательности:

- открыть вентиля на импульсных линиях приборов КИП и А;

5.4 Для подачи метанола на кусты газовых скважин выполняются следующие переключения:

5.5 Для подачи метанола на участок входа коллекторов сырого газа в ЗПА выполняются следующие переключения:

5.6 Для подачи метанола в трубопроводы газа сырого на ЦОГ выполняются следующие переключения:

5.7 В процессе подачи метанола в газопроводы контролировать давление на нагнетании насосов, при его превышении 110 кг*с/см2 насосы должны быть остановлены.

5.9 Регулирование количества метанола подаваемого на кусты газовых скважин или на участок входа коллекторов сырого газа в ЗПА осуществляется следующими способами:

5.11 Запорная арматура, насосная склада химреагентов опломбирована, о чем сделана соответствующая запись в вахтовом журнале.

6. ПЕРЕКАЧКА МЕТАНОЛА НАСОСАМИ ПО СКЛАДУ ХИМРЕАГЕНТОВ.

6.1 Перекачка по складу метанола осуществляется погружным насосом подземной емкости 50Е-7.

6.2 Прием метанола на склад из автоцистерны осуществляется в следующей последовательности:

- назначается бригада для приема метанола на склад в составе 2-х человек из числа лиц допущенных к работе с метанолом;

- проводится инструктаж на рабочем месте с членами бригады согласно данной инструкции;

- отбирается проба продукта из автоцистерны на анализ;

- с помощью армированного прорезиненного рукава автоцистерна соединяется с линией заливки метанола в емкость 50Е-7;

- открывается вентиль слива продукта из автоцистерны;

- после опорожнения, автоцистерна пропаривается в течении 2 часов;

- производится контрольный замер количества метанола в емкости 50Е-7 и сверяется с количеством метанола указанным в товаротранспортной накладной;

- в случае несоответствия количества метанола указанного в товаротранспортной накладной и принятого на склад составляется акт на недостающий объем метанола, который направляется на утверждение главному инженеру предприятия;

- при соответствии отправленного и полученного объема метанола делается запись в журнале учета расхода метанола, о количестве поступившего на склад метанола и номере накладной, по которой метанол был отпущен с БПТО и КО.

6.3 При перекачке метанола из емкости 50Е-7 на склад метанола выполняются следующие действия:

- открыть вентиль подачи уплотнительной жидкости на погружной насос емкости 50Е-7;

- включить электродвигатель погружного насоса емкости 50Е-7 (пуск насоса осуществляется согласно инструкции по эксплуатации центробежных насосов);

- открыть задвижку на нагнетании погружного насоса емкости 50Е-7;

- постоянный контроль за уровнем в заполняемой емкости склада метанола (емкость заполняется на 90 % от своей максимальной вместимости в целях предотвращения ее перелива при тепловом расширении продукта);

- по окончании перекачки вся запорная арматура, использованная при работах, закрывается и пломбируется о чем делается соответствующая запись в вахтовом журнале.

6.4 При перекачке метанола со склада на автоцистерну выполняются следующие действия:

- с помощью армированного прорезиненного рукава емкость склада метанола соединяется с линией заливки в автоцистерну;

- открывается вентиль заполнения на автоцистерне;

- отбирается проба метанола из опорожняемой емкости;

- по окончании перекачки вся запорная арматура, использованная при работах, закрывается и пломбируется, о чем делается соответствующая запись в вахтовом журнале;

- записывается в журнал учета расхода метанола, количество отпущенного метанола и по чьему распоряжению он был отпущен;

6.5 Средства индивидуальной защиты, использованные членами бригады при перекачке метанола, промываются водой, высушиваются и укладываются в шкаф СИЗ и СИЗОД, находящийся в помещении насосной химреагентов.

6.6 Запорная арматура, шкаф СИЗ и СИЗОД, насосная химреагентов пломбируются, о чем выполняется соответствующая запись в вахтовом журнале.

Метанол

Метанол – один из наиболее важных по значению крупнотоннажных продуктов химической промышленности.

Метанол (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) - CH₃OH, бесцветная ядовитая жидкость, контаминант.
Это 1 й , простейший представитель гомологического ряда одноатомных спиртов.

Метанол - один из наиболее важных по значению крупнотоннажных продуктов химической промышленности.
Растут потребляемые объемы, существенно совершенствуются технологии производства.
Используется в качестве полупродукта в ряде промышленных синтезов.
Основные потребители - производители формальдегида, смол и других продуктов на его основе.
Важные свойства метанола - хорошая растворимость в воде и низкая температура замерзания.

в нефтеперерабатывающей отрасли промышленности - в качестве растворителя для очистки бензина от меркаптанов, а также при выделении толуола;
в газовой промышленности - как реагент в борьбе с гидратообразованием и, частично, как реагент для осушки природного газа, в качестве ингибитора гидратов, образующихся в газопроводах;
в качестве высокооктановой добавки к топливу, которая повышает мощность двигателя, резко снижая при этом количество выхлопных газов;
для синтеза протеина (белково-витаминного концентрата);
в производстве диметилтерефталата, ядохимикатов, химических средств защиты растений, для производства уксусной и муравьиной кислот (последняя используется при коагуляции латексов, как дубитель кожи, консервант пищевых продуктов и для силосования кормов).
3/4 выпускаемого метанола потребляет химическая отрасль промышленности для производства формалина, уротропина, уксусной кислоты и продуктов метилирования;
в нефтехимической промышленности основные потребители - производства изопрена и метилтретбутилового эфира (МТБЭ).
важной областью потребления метанола в последнее время становится производство биодизельного горючего, получаемого переэтерификацией с CH₃OH рапсового масла.

Перспективно использование метанола в производстве олефинов (этилена и пропилена) полимеризационной чистоты, спрос на которые во всем мире ежегодно возрастает.
Потребление метанола российским рынком также постепенно увеличивается.
Согласно данным аналитики внутренний рынок метанола в 2014 году возрастет до 2350 тыс. тонн.
Крупнейшие потребители метанола в России - Нижнекамскнефтехим, Тольяттикаучук и Газпром, применяющий метанол как вещество, препятствующее образованию гидратных пробок при добыче и транспортировке газа.

На сегодняшний день этот рынок напрямую зависит от мировой конъюнктуры, которая пока остается весьма благоприятной ввиду относительной дешевизны российского природного газа и электроэнергии.

В настоящее время РФ является одним из наиболее крупных игроков на мировом рынке метанола, занимая 4 е место по объемам его выпуска после.
Несмотря на экспортную направленность, многие российские производители метанола в последние годы стали больше внимания уделять глубине переработки продукта.
Переработка метанола в последующие продукты экономически более выгодна, чем продажа его в чистом виде.

С воздухом в объемных концентрациях 6,98 - 35,5 % образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 8 °C).
Плотность - 0,791 D₄ 20 . Температура плавления -97,9 ⁰C, и кипения +94,5 ⁰C.

Метанол, как и другие низшие спирты, содержащие до 3 х атомов карбона, смешивается в любых соотношениях с водой и большинством органических растворителей.
Карбинол имеет выраженный алкогольный запах, но, как сильнейшее нейротоксичное соединение, ядовит для внутреннего потребления.
Попав в желудочно-кишечный тракт, окисляется до муравьиной кислоты и муравьиного альдегида, которые поражают зрительные нервы и сетчатку глаза. Результат - слепота или летальный исход.

сухая перегонка древесины и лигнина;
термическое разложение солей муравьиной кислоты (восстановление альдегидов или карбоновых кислот с использованием сильных восстановителей - натрийборгидрида или литийалюминийгидрида);
синтез из метана через метилхлорид с последующим омылением;
неполное окисление метана и получение из синтез-газа.

природный газ,
синтез-газ производства ацетилена,
газы нефтепереработки,
твердое топливо.

Твердое топливо сохраняет в качестве сырья определенное значение.
Синтез метанола основан на обратимых реакциях, описываемых уравнениями:
СО + 2Н₂ ↔ СН₃ОН; ΔH = -90,8 кДж
СО₂ +3Н₂ ↔ СН₃ОН + Н₂О; ΔH = -49,6 кДж
Реакции обратимы, экзотермичны и протекают с уменьшением объема.

Побочные реакции при производстве обуславливают бесполезный расход синтез-газа и удорожают очистку метанола.

Применяемый для синтеза метанола катализатор должен обладать высокой селективностью, т.е. максимально ускорять образование метанола при одновременном подавлении побочных реакций.
Для синтеза метанола существуют различные катализаторы.
Лучшими оказались катализаторы, основными компонентами которых являются оксид цинка или медь.
Катализаторы синтеза метанола весьма чувствительны к каталитическим ядам, поэтому первой стадией процесса является очистка газа от сернистых соединений.
Сернистые соединения отравляют цинк-хромовые катализаторы обратимо, а медьсодержащие катализаторы – необратимо.
Необходима также тщательная очистка газа от карбонила железа, который образуется в результате взаимодействия оксида углерода с железом аппаратуры.
На катализаторе карбонил железа разлагается с выделением элементного железа, что способствует образованию метана.
Процесс получения метанола осуществляется либо на цинк-хромовом катализаторе при давлении 30 МПа, либо на низкотемпературном медьсодержащем катализаторе при давлении 5 МПа.
Цинк-хромовый катализатор работает в области температур 370-390 0 С, медьсодержащий – 220-280 0 С. То есть, техпроцесс получения метанола является гетерогенно-каталитическим.
Лимитирующая стадия – адсорбция водорода на поверхности катализатора.
Для смещения равновесия реакции вправо процесс проводят с избытком водорода, при следующем соотношении исходных компонентов - Н₂: СО= 2,15-2,30.
Водород ускоряет процесс, обладая высокой теплопроводностью, позволяет проводить процесс в узком температурном интервале, гидрирует продукты уплотнения на катализаторе, чем повышает срок его службы.

С возрастанием объемной скорости газа выход метанола падает.
Такая закономерность основана на том, что с увеличением объемной скорости уменьшается время контакта газа с катализатором и, следовательно, концентрация метанола в газе, выходящем из реактора.
С увеличением объемной скорости подачи сырья содержание метанола в газе снижается, однако за счет большего объема газа, проходящего в единицу времени через тот же объем катализатора, производительность последнего увеличивается.
На практике процесс синтеза метанола осуществляют при объемных скоростях 20 000-40 000 ч -1 .

Степень превращения СО за проход составляет 15-50%, при этом в контактных газах содержится только –4% метанола.

С целью возможно более полной переработки синтез-газа необходимо его возвращение в цикл после выделения метанола и воды.
При циркуляции в синтез-газе накапливаются инертные примеси, что приводит к снижению давления в системе и повлечет за собой снижение выхода и скорости процесса.
Поэтому концентрацию инертных примесей регулируют частичной отдувкой циркуляционного газа. Отдувка проводится с таким расчетом, чтобы количество инертов, поступающих со свежем синтез-газом, было равно количеству инертов, удаляемых с отдувкой.

Геоэкология метанола, используемого в газовой промышленности

Рассмотрена геоэкология метанола, используемого в газовой промышленности в качестве ингибитора гидратообразования.

Приведены примеры и описаны риски загрязнения окружающей среды метанолом, а также его токсического действия на человека. Представлены гигиенические нормативы метанола для контроля загрязнения им окружающей среды. Охарактеризованы различные способы утилизации и очистки сточных вод и почв, содержащих метанол (сжигание, захоронение, ректификация, ультрафиолетовое облучение, каталитическое и микробиологическое воздействие), как решение проблемы риска загрязнения окружающей среды данным веществом.

Метанол (CH₃OH) используется в газовой промышленности как ингибитор гидратообразования, то есть для борьбы с таким нежелательным явлением, как образование при определенных термобарических условиях из воды и низкомолекулярных газов так называемых газовых гидратов в виде твердых кристаллических соединений [1, 2].

Механизм действия метанола, относящегося к классу термодинамических ингибиторов гидратообразования, заключается в снижении активности воды в водном растворе, вследствие чего изменяются равновесные условия образования гидратов. Так, закачка метанола в призабойную зону скважины газогидратных месторождений вызывает не только разложение газовых гидратов на забое скважины, но и улучшает фильтрационные характеристики призабойной зоны, то есть участка пласта, примыкающего к стволу скважины. Кроме того, высокая адсорбционная способность метанола используется для удаления воды после гидростатических испытаний газопроводов, а также в низкотемпературных процессах очистки природного газа от углекислого газа (CO₂), сероводорода (H₂S) и других серосодержащих органических соединений.

Повсеместное использование метанола, и особенно на газодобывающих предприятиях Крайнего Севера, обусловлено рядом причин, в числе которых относительно низкая его стоимость по сравнению с другими ингибиторами гидратообразования (гликолями, поверхностно-активными веществами, водорастворимыми полимерными композициями), наивысшая среди известных ингибиторов антигидратная активность, сохраняющаяся даже при низких температурах, очень низкая температура замерзания концентрированных растворов метанола и исключительно малая их вязкость даже при температуре ниже -50 ○ С [3].

Цель данной работы состояла в анализе, систематизации и обобщении информации, касающейся примеров и риска загрязнения окружающей среды метанолом, используемым в газовой промышленности, токсического его действия на человека, контроля загрязнения окружающей среды, способов утилизации и очистки сточных вод и почв, содержащих данное вещество.

Примеры загрязнения окружающей среды метанолом

Риск загрязнения окружающей среды метанолом

Примером чрезвычайно высокого риска для водной среды является транспортировка метанола в короткий летний период навигации на грузовых судах по реке Обь и Тазовской губе (морскому заливу) на Юрхаровское газоконденсатное месторождение Надым-Пур-Тазовского нефтегазоносного региона [11, 12]. Как известно, река Обь и Тазовская губа относятся к водоемам высшей рыбохозяйственной категории, как местам нагула ценных пород осетровых и сиговых рыб.

Альтернативой к экологически небезопасной транспортировке метанола на весьма большие расстояния, как по суше, так и по воде, может быть создание малотоннажного производства метанола в форме мини-заводов в непосредственной близости к месту его использования, то есть в районе добычи природного газа, а также вторичное использование отработанного метанола путем его регенерации [2, 11, 12]. Подобного рода мини-заводы с упрощенной технологической схемой монтируются в быстро воспроизводимом модульном сооружении и позволяют полностью отказаться от централизованного снабжения газодобывающих предприятий метанолом [13]. При этом в качестве сырья для производства метанола может быть использован собственный природный газ, в котором, как известно, содержание метана (CH₄) составляет от 70 до 98%. Первоначально паровой конверсией метана получают так называемый синтез-газ (смесь монооксида углерода и водорода), а затем на медь-цинковом оксидном катализаторе из него синтезируют искомое вещество - метанол:

Токсическое действие метанола на человека

Метанол является сильным, преимущественно нервным и сосудистым ядом с резко выраженным кумулятивным эффектом, то есть усиленным токсическим действием в результате его накопления в организме при кратных поступлениях [14]. Наибольшее количество метанола накапливается в печени и почках [15]. Установлено, что часть поступившего в организм метанола через несколько суток выделяется слизистой оболочкой в просвет желудка и затем снова всасывается. Метанол при пероральном попадании в организм человека вызывает циркуляторный коллапс, то есть острую сосудистую недостаточность, сопровождающуюся резким падением кровяного давления. Особую токсичность метанола связывают с образованием из него в организме формальдегида (НСОН) и муравьиной кислоты (НСООН):

CH₃OH → HCOH → HCOOH

За счет образования именно этих веществ, а также медленного распада метанола обусловлена тяжесть интоксикации. При любом пути поступления метанола типичны поражения зрительного нерва и сетчатки глаза, отмечаемые как при острых, так и при хронических интоксикациях. Пары метанола сильно раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей.

Поступление метанола в желудок опасно в количестве даже 5-10 мл, а смертельной дозой является 30 мл. Симптомы отравления (тошнота, рвота) могут наступать как вскоре после попадания вещества, так и через несколько часов, на следующий день или еще позднее. В тяжелых случаях наблюдаются резкая синюшность, глубокое и затрудненное дыхание, судороги, слабый учащенный пульс, отсутствие реакции зрачков, и смерть наступает от остановки дыхания. Пострадавшие, находящиеся в сознании, жалуются на головную боль, сильнейшие боли во всем теле и в желудке, мелькание перед глазами и неясность видения. Неисчезающее расширение зрачков указывает на возможность рецидива или стойкого расстройства зрения. Функциональная неполноценность печени не исчезает с наступлением клинического выздоровления, которое протекает очень медленно.

Ранние симптомы хронической интоксикации метанолом проявляются в виде концентрического сужения границ цветного зрения, нарастающего со временем и атрофии зрительного нерва, то есть уменьшения его размеров, сопровождающегося нарушением или прекращением функции и отеком. У лиц с хронической интоксикацией метанола в производственных условиях возникает изменение белковообразовательной функции печени. Имеют место быстрая утомляемость, головная боль во второй половине дня, раздражительность, плаксивость и боль в правом подреберье. При малых концентрациях метанола отравление развивается постепенно и характеризуется раздражением слизистых оболочек, частыми заболеваниями дыхательных путей, головными болями, звоном в ушах, невритами и расстройствами зрения. Отравление организма при попадании на кожу метанола обычно происходит при одновременном вдыхании его паров. Поступление метанола в организм через кожу и дыхательные пути связано с особыми условиями, как обливом веществом поверхности тела (без проведения немедленной дегазации) и длительным пребыванием в атмосфере, содержащей метанол [15]. Для определения раннего негативного действия метанола представляется важным и необходимым определение данного вещества в биологических жидкостях организма (крови и моче), например, газохроматографическим методом.

Так как преимущественная интоксикация метанолом происходит при его приеме внутрь, то для исключения возможности ошибочного употребления метанола в производственных условиях в него добавляют одоранты - этилмеркаптан (C₂H₅SH, 1:1000), керосин (1:100) или темный краситель (2,5:1000) [3].

Контроль загрязнения окружающей среды метанолом

Контроль загрязнения окружающей среды метанолом осуществляется по гигиеническим нормативам в форме его ПДК в воздухе и воде, а на человеке в производственных условиях в форме предельно допустимого уровня (ПДУ) метанола на коже его рук (таблица 1) [14]. Здесь под ПДК вещества в воздухе рабочей зоны подразумевается концентрация, которая в течение всего рабочего стажа не должна привести к заболеванию или отклонению в состоянии здоровья; ПДК вещества максимальная разовая - концентрация в воздухе населенных мест, которая при вдыхании в течение 30 мин не должна вызывать рефлекторных реакций в организме человека; ПДК вещества среднесуточная - концентрация в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека негативного воздействия при неопределенно долгом вдыхании; ПДК вещества в воде водоема - концентрация, которая не должна оказывать негативного влияния на организм человека и не должна ухудшать гигиенические условия водопользования; ПДУ вещества на коже рук - концентрация, которая в течение всего рабочего стажа не должна привести к заболеванию или отклонению в состоянии здоровья.

Таблица 1. Гигиенические нормативы метанола для различных сред и человека

Среда и человек

Предельно допустимая концентрация

В воздухе рабочей зоны

Максимальная разовая в воздухе населенных мест

Среднесуточная в воздухе населенных мест

В воде водных объектов

Предельно допустимый уровень

Однако считается, что определение метанола в биологических средах человека (крови и моче) более актуально, чем определение данного вещества в атмосферном воздухе, поскольку разовая непродолжительная проба в зоне дыхания может неадекватно отражать общее воздействие метанола на организм [15].

Одним из значимых путей поступления метанола в организм человека, особенно в производственных условиях, является ингаляционный. Поэтому контролю загрязнение воздуха метанолом придается особое значение. Так, примером осуществления действенного контроля загрязнения воздуха метанолом являются исследования [16], выполненные на Астраханском газоперерабатывающем заводе. Газохроматографическим методом было установлено, что максимальное содержание метанола в производственных помещениях было ниже или незначительно превышало его ПДК для воздуха рабочей зоны, равную 5 мг/м 3 . Другим примером контроля загрязнения воздуха метанолом являются результаты мониторинга за состоянием воздуха рабочей зоны ряда химических производств по получению метанола, расположенных в Восточной Сибири [17]. Газохроматографическим методом также было установлено, что за наблюдаемый период времени не отмечалось превышения гигиенических нормативов метанола даже при максимальном его содержании.

Способы утилизации и очистки сточных вод и почв, содержащих метанол

Как известно сточные воды, образуемые на предприятиях газовой промышленности, наряду с метанолом содержат ряд других специфических компонентов (углеводороды, фенолы, гликоли, сероводород и другие вещества) [18]. При этом способ утилизации подобного рода сточных вод, например, сжиганием на так называемых газофакельных установках не является экологически безопасным, так как опасные продукты сгорания компонентов сточных вод поступают в атмосферный воздух, затем оседают на почву и открытые водные объекты.

К другому способу утилизации сточных вод, широко практикуемому в газовой промышленности, относится их подземное захоронение. Оно осуществляется путем закачки сточных вод в глубокие, надежно изолированные водоносные горизонты, не содержащие пресных, бальнеологических, минеральных и термальных вод. Подземное захоронение сточных вод в область депрессионной воронки в водонапорной системе разрабатываемого месторождения природного газа может быть осуществлено при невозможности очистки сточных вод от метанола и других компонентов до требуемых ПДК. Так, например, утилизация не поддающихся очистке сточных вод Астраханского газоконденсатного комплекса, производится путем их закачивания через скважины в пласт триасово-нижнемеловых отложений на глубину около 2000 м [19].

Ниже описываются способы, ориентированные на очистку сточных вод с преобладающим содержанием метанола в их составе, так называемой метанолсодержащей воды. Так, в работе [20] представлена технологическая схема извлечения метанола из сточных вод предприятия химической промышленности на основе процесса ректификации, путем испарения жидкости и раздельной конденсации паров различных компонентов. При этом использовался метод периодической ректификации, который в отличие от непрерывного процесса позволяет разделить смесь и извлечь метанол в одной ректификационной колонне вместо двух.

Известен способ очистки метанолсодержащей воды путем ее ультрафиолетового облучения эксилампами (газоразрядными лампами) в присутствии азотной кислоты (HNO₃) как сильного окислителя [21]. При этом под воздействием ультрафиолетового облучения происходит фотолиз воды и азотной кислоты с образованием высокореактивных радикалов - • OH, • H, NO₂ • и • NO, которые в дальнейшем вступают в реакции с метанолом с образованием конечных продуктов CO₂, H₂O и NH₃. В условиях in vitro эксперимента было установлено, что в метанолсодержащей воде с добавлением азотной кислоты (при соотношении CH₃OH:HNO₃, 10:1) под действием ультрафиолетового облучения с длиной волны λ=172 нм (Xe₂ - эксилампа) концентрация метанола в воде за 16 мин уменьшалась с 35,0 до 2,6 мг/л, то есть в 13,5 раза, а при использовании аналогичного облучения с длиной волны λ=222 нм (KrCl - эксилампа) уменьшалась с 338,0 до 14,6 мг/л, то есть в 23 раза.

В работе [22] предложена технологическая схема извлечения метанола из производственных сточных вод газоконденсатных месторождений, заключающаяся в регенерации данного вещества ректификацией с последующим глубоким каталитическим окислением его остаточных количеств в кубовом остатке (неиспарившейся жидкости). При этом 100% окисление метанола в кубовом остатке в концентрации до 1,5% достигается при использовании медно-хромо-магниевого и хромо-магниевого катализатора на носителе из оксида алюминия (Al₂O₃). Продолжительность контакта метанолсодержащей воды с катализатором не менее 0,9 секунд при температуре не ниже 450 ○ С. Между тем исследования [23] показали также возможность 100% очистки сточных вод от метанола на медно-хромо-цинковом катализаторе при 250 ○ С с начальным содержанием вещества до 5%.

В другом способе очистки не только метанолсодержащей воды, но и почвы от метанола используются микроорганизмы. Так, в работах [24, 25] даются практические рекомендации по очистке указанных сред с помощью биопрепаратов в виде высушенных активных биомасс метилотрофных бактерий (Acinetobacter calcoaceticus и Methylomonas methanica), выделенных из озерной воды и почвы. Очистка загрязненных сред от метанола происходит путем микробиологической трансформации (окисления) данного вещества через формальдегид и муравьиную кислоту до диоксида углерода и воды:

При этом очистку метанолсодержащей воды можно выполнять непосредственно в специальных прудах-накопителях, оснащенных системой компрессоров для нагнетания воздуха в объем очищаемой воды, и одновременной ее обработки биопрепаратом. Так, в условиях ферментера было установлено, что при объемном содержании метанола в воде в количестве 1% очистка последней происходила за 22 часа, при 2% - за 36 часов.

Между тем для снижения риска попадания метанола с загрязненной почвы в поверхностные и подземные воды возникает необходимость ее оперативной очистки, которую также проводят с помощью вышеуказанных биопрепаратов [24]. Так, при поверхностном (0-5 см) и подповерхностном (5-30 см) загрязнении почвы метанолом ее обрабатывают специально приготовленной суспензией биопрепарата (в растворе минеральных удобрений). При этом до и после обработки биопрепаратом верхние слои почвенного профиля подвергают рыхлению. При глубинном загрязнении почвенного профиля метанолом (до 100 см), его слой полностью экскавируют и складируют в виде бурта на специально подготовленную площадку с водонепроницаемым основанием и системой перфорированных труб, проходящих через толщу бурта и обеспечивающих интенсивную аэрацию с помощью компрессоров. Бурт обрабатывают биопрепаратом, периодически подвергают рыхлению и после очистки экскавированный слой возвращают на место выемки. Для очистки нижних слоев почвенного профиля прокладывают скважины на всю глубину загрязнения вплоть до зеркала грунтовых вод, в которые через перфорированные трубы прокачивают суспензию биопрепарата и воздух.

Таким образом, при использовании метанола в газовой промышленности в качестве ингибитора гидратообразования, риски загрязнения окружающей среды могут проявляться в результате аварийных выбросов или разливов при производстве, транспортировке и применении данного вещества. Необходимость контроля загрязнения окружающей среды метанолом связана с его токсическим действием на человека и для осуществления которого используют гигиенические нормативы вещества в виде ПДК и ПДУ. Методы утилизации и очистки сточных вод и почвы, содержащей метанол, различны - это сжигание, захоронение, ректификация, ультрафиолетовое облучение, каталитическое и микробиологическое воздействие, выбор которых для практического применения, в первую очередь, будет определяться их экологической эффективностью.

1. Российская газовая энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия, 2004. 527 с.

2. Истомин В.А., Минигулов Р.М., Грицишин Д.Н., Квон В.Г. Технологии предупреждения гидратообразования в промысловых системах: проблемы и перспективы // Газохимия. 2009. № 6. С. 32-40.

3. Грунвальд А.В. Рост потребления метанола в газовой промышленности России и геоэкологические риски, возникающие при его использовании в качестве ингибитора гидратообразования // Нефтегазовое дело. 2007. 25 с.

4. Дмитревская Е.С., Красильникова Т.А., Маркова О.А. О загрязнении природной среды и радиационной обстановке на территории Российской Федерации в марте 2014 г. // Метеорология и гидрология. 2014. № 6. С. 103-110.

5. Дмитревская Е.С., Красильникова Т.А., Маркова О.А. О загрязнении природной среды и радиационной обстановке на территории Российской Федерации в июле 2016 г. // Метеорология и гидрология. 2016. № 10. С. 103-110.

6. Дмитревская Е.С., Красильникова Т.А., Маркова О.А. О загрязнении природной среды и радиационной обстановке на территории Российской Федерации в июне 2016 г. // Метеорология и гидрология. 2016. № 9. С. 97-104.

7. Дмитревская Е.С., Красильникова Т.А., Маркова О.А. О загрязнении природной среды и радиационной обстановке на территории Российской Федерации в мае 2016 г. // Метеорология и гидрология. 2016. № 8. С. 100-106.

8. Дмитревская Е.С., Красильникова Т.А., Маркова О.А. О загрязнении природной среды и радиационной обстановке на территории Российской Федерации в августе 2016 г. // Метеорология и гидрология. 2016. № 11. С. 96-103.

9. Эльпинер Л.И. Современные медико-экологические аспекты учения о подземных водах // Гигиена и санитария. 2015. № 6. C. 39-46.

10. Унгуряну Т.Н. Риск для здоровья населения при комплексном действии веществ, загрязняющих питьевую воду // Экология человека. 2011. № 3. С. 14-20.

12. Долинский С.Э. Установки по производству метанола за Полярным кругом. Интеграция и компактность - залог наивысшей эффективности // Газохимия. 2009. № 8. С. 14-18.

13. Ладыгин К.В., Цукерман М.Я., Стомпель С.И. Метанол в газодобыче: снижение экологических рисков // Экология производства. 2014. № 4. С. 47-49.

14. Андреев О.П., Башкин В.Н., Галиулин Р.В., Арабский А.К., Маклюк О.В. Решение проблемы геоэкологических рисков в газовой промышленности. Обзорная информация. М.: Газпром ВНИИГАЗ, 2011. 78 с.

15. Малютина Н.Н., Тараненко Л.А. Патофизиологические и клинические аспекты воздействия метанола и формальдегида на организм человека // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 2. 11 с.

16. Бойко О.В., Ахминеева А.Х., Бойко В.И., Гудинская Н.И. Влияние Астраханского газоперерабатывающего завода на загрязнение воздуха производственных помещений и территории // Гигиена и санитария. 2016. № 2. С. 167-171.

17. Тараненко Н.А., Мещакова Н.М. Санитарно-гигиенические аспекты мониторинга за состоянием воздуха рабочей зоны химических производств по получению метанола и метиламинов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 8. С. 812-815.

18. Акопова Г.С., Ильченко В.П., Попадько Н.В. Производственные сточные воды газовой отрасли: источники образования, состав, очистка и утилизация // Газовая промышленность. 2003. № 6. С. 76-78.

19. Абуталиева И.Р., Исакова В.В. Освоение газоконденсатных месторождений как фактор изменения геосистем Астраханского Прикаспия // Вестник Астраханского государственного технического университета. 2010. № 2. С. 7-12.

21. Медведев Ю.В., Полыгалов Ю.И., Ерофеев В.И., Ерофеев М.В., Соснин Э.А., Тарасенко В.Ф., Истомин В.А. Облучение метанольных растворов Xe₂- и KrCl-эксилампами барьерного разряда // Газовая промышленность. 2005. № 2. С. 63-65.

22. Бренчугина М.В., Буйновский А.С., Исмагилов З.Р., Кузнецов В.В. Разработка технологии очистки производственных вод газоконденсатных месторождений от метанола // Известия Томского политехнического университета. 2007. Т. 311. № 3. С. 64-68.

23. Шаркина В.И., Серегина Л.К., Щанкина В.Г., Фалькевич Г.С., Ростанин Н.Н. Очистка водометанольной фракции от метанола на промышленном катализаторе НТК-4 // Катализ в промышленности. 2012. № 1. С. 61-64.

25. Мурзаков Б.Г., Акопова Г.С., Маркина П.А. Выделение метилотрофных бактерий из микробиоценоза метанолсодержащих вод // Газовая промышленность. 2006. № 3. С. 83-85.

Announcement in English

The geoecology of methanol used in the gas industry as hydrate formation inhibitor is considered. Examples are given and risks of environmental pollution by methanol, and also its toxic action on the human are described. Hygienic standards of methanol for control of environmental pollution by him are presented. Various methods of utilization and cleaning of sewage and soils contained methanol (burning, burial, rectification, ultra-violet irradiation, catalytic and microbiological influence) as a solution of the problem of environmental pollution risk by this substance are characterized.

2. Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. – М.: Недра, 1992, 235 с.

3. Истомин В.А. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах сбора и промысловой обработки газа и нефти. – М.: ВНИИЭгазпром, 1990, 214 с.

5. Истомин и В.А., техногенные Якушев газовые В.С., гидраты: Сборник научных трудов/Под редакцией А.И. Гриценко, В.А. Истомина. – М.: ВНИИГАЗ, 1990, 210 с. Карпюк В.В. Аналитический библиографический указатель литературы по газовым гидратам (1983-1987 гг.). – М.: ВНИИГАЗ, 1988, 246 с.

6. Дегтярев Б.В., Бухгалтер Э.Б. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в северных районах. – М.: Недра, 1976, 197 с.

7. Бухгалтер Э.Б. Предупреждение и ликвидация гидратообразования при подготовке и транспорте нефтяного и природного газов. – Нефтепромысловое дело. – М.: ВНИИОЭНГ, 1982, выпуск 10 (34), 41 с.

8. Хорошилов В.А., Малышев А.Г. Предупреждение и ликвидация гидратных отложений при добыче нефти. – Нефтепромысловое дело. – М.: ВНИИОЭНГ, 1986, выпуск 15(122), 55 с.

9. Фазлутдинов А.Р. Исследование причин образования гидратов газлифтных скважин в интервалах многолетнемерзлых пород и разработка способов борьбы с ними. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Тюмень, ЗапСибНИГНИ, 1988, 22 с.

10. Девликамов В.В., Кабиров М.М., Фазлутдинов А.Р. Борьба с гидратами при эксплуатации газлифтных скважин: Учебное пособие. – Уфа: УфНИИ, 1984, 80 с.

11. Макогон Ю.Ф., Малышев А.Г., Седых А.Д., Унароков К.Л., Топчев Ю.И. Временная инструкция по предупреждению и ликвидации гидратов в

12. Коротаев Ю.П., Кулиев А.М., Мусаев Р.М. Борьба с гидратами при транспорте природных газов. – М.: Недра, 1973, 136 с.

14. Временное методическое руководство по предупреждению и ликвидации гидратных пробок в нефтяных скважинах. – Тюмень: СибНИИНП, 1984.

15. Малышев А.Г., Хорошилов В.А. Особенности пробкообразования в фонтанных выпуск 1, с. 8.

16. Временная инструкция по приготовлению и использованию хлористого кальция в качестве ингибитора гидратообразования. – М.: ВНИИГАЗ, 1968, 22 с.

17. Дегтярев Б.В., Лутошкин Г.С., Бухгалтер Э.Б. Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в районах Севера. – М.: Недра, 1969, 119 с.

18. Жданова Н.В., Халиф А.Л. Осушка углеводородных газов. – М.: Химия, 1984, 192 с.

19. Алиев А.Г., Исхаков Р.Н. Особенности промысловой подготовки газа и конденсата на Карачаганакском НГКМ и пути их решения. – М.: ВНИИЭгазпром, 1988, 27 с.

20. Сборник документов по безопасности работы с метанолом на объектах министерства газовой промышленности. Под редакцией заместителя начальника скважинах Северо-Варьеганского месторождения. В сб.: Нефтепромысловое дело, сер. Экспресс-информация. – М.: ВНИИОЭНГ, 1986, системах добычи и транспорта газа. – М.: ВНИИГАЗ, 1983, 132 с. Управления охраны труда, военизированных частей и охраны предприятий Министерства газовой промышленности Яновича А.Н., 1987 г.

21. Инструкция о порядке получения от поставщиков, перевозки, хранения, отпуска и применения метанола на объектах газовой промышленности. 1975 г.

22. Бекиров Т.М., Шаталов А.Т. Сбор и подготовка к транспорту природных газов. – М.: Недра, 1986, 261 с.

23. Чуракаев А.М. Газоперерабатывающие заводы и установки. – М.: Недра, 1994, 333 с.

24. Гухман Л.М. Подготовка газа северных газовых месторождений к дальнему транспорту. – Л.: Недра, 1980, 161 с.

25. Бекиров Т.М. Промысловая и заводская обработка природных и нефтяных газов. – М.: Недра, 1980, 293 с.

26. Берлин М.А., Гореченков В.Г., Волков Н.П. Переработка нефтяных и природных газов. – М.: Химия, 1981, 472 с.

Зачем метанол в скважине

Ответы на вопросы о природном газе и о том, что с ним связано

Метанол (метиловый спирт, CH₃OH) — древесный спирт, используемый в газонефтдобыче как ингибитор гидратообразования, чаще всего на газоконденсатных месторождениях.

Закачка метанола в призабойную зону скважины газогидратных месторождений вызывает не только разложение газовых гидратов на забое скважины, но и улучшает фильтрационные характеристики призабойной зоны. При закачке в газовые скважины водных растворов поверхностно-активных веществ (с целью удаления воды с забоев скважин) в них также добавляют метанол, чтобы не допустить замерзания растворов. Высокая абсорбционная способность метанола используется для удаления воды после гидростатических испытаний газопроводов, а также в низкотемпературных процессах очистки природных и синтетических газов от CO₂, H₂S и др. серосодержащих органических соединений. Метанол используется для получения формальдегида, метиламинов, уксусной кислоты, как растворитель и топливо.

Статьи, в которых встречается термин « Метанол »

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Читайте также: