Сравнительный анализ качества российской нефти. (Нефть и Капитал 27.06.03)

• Определение качества нефти
• Комплексный показатель качества и его упрощенное значение
• Связь между качеством и ценой нефти
• Сравнение нефтей основных НГП по качеству и физико-химическим свойствам
• Сравнительный анализ качества нефтей России и Евразии
• Районирование территории Волго-Уральской провинции по качеству нефти
• Районирование территории Западно-Сибирской провинции по качеству нефти

Проведена оценка качества нефтей основных российских нефтегазоносных провинций, в том числе Волго-Уральской и Западно-Сибирской, наиболее важных в настоящее время для ТЭК страны. Дан сравнительный анализ качества нефтей России и ряда зарубежных месторождений по их физико-химическим характеристикам.

Стратегия развития России в области энергетики предусматривает увеличение объемов переработки нефти до 220-225 млн т в год. Значительную часть полученных нефтепродуктов планируется экспортировать, в том числе и в Западную Европу. Однако постоянное ужесточение экологических и качественных требований Европейского Союза к потребляемым нефтепродуктам может привести к сокращению экспортных возможностей нефтеперерабатывающей отрасли России. В силу этого задача обеспечения мирового уровня качества выпускаемой продукции становится для отечественных НПЗ все более актуальной. Сложность ее решения в значительной степени определяется качеством поступающего на переработку сырья. Следовательно, определение качества нефти, добываемой из различных месторождений на территории страны, приобретает важное значение как для производителей, так и для потребителей нефти [1].

Для сырой нефти основными качественными характеристиками являются плотность, содержание серы и фракционный состав. В ТУ 39-1623-93 "Нефть российская, поставляемая для экспорта" по перечисленным физико-химическим свойствам нефть разделена на четыре типа [2] (см. табл. 1).

Анализ качества нефтей по их физико-химическим характеристикам проводится с использованием методов статистического анализа информации, накопленной в базе данных (БД) по химии нефти [3, 4]. По состоянию на начало мая 2003 г. БД включала около 11 000 записей по всем основным нефтеносным бассейнам мира, в том числе 5282 записи по месторождениям России.

За рубежом при определении качественных показателей нефти применяются плотностная и дистилляционная модели качества.
В плотностной модели качество нефти и, соответственно, ее стоимостные показатели связываются с плотностью и содержанием серы.

Дистилляционная модель качество нефти и ее стоимость связывает с потенциалом светлых фракций нефти. Попытка привести качество отечественной нефти к мировым стандартам привела к тому, что в 1989 г. в нашей стране впервые в дополнениях к ГОСТ 9965 "Нефть для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия" основными показателями, характеризующими потребительские свойства нефти, были предложены плотность и массовое содержание серы. Позже в [2] в качестве наиболее значительно влияющих на потребительские свойства нефти указаны следующие физико-химические свойства нефти:

Вычисления значений показателей качества К и К_у производились с помощью уравнений (1) и (3), где значения параметров ρ, S, Ф₂₀₀, Ф₃₀₀ являются среднебассейновыми величинами в объемных единицах. При этом в (1) будем принимать величину С = 100 мг/л, а Ф₃₅₀ приближенно вычисляется по выражению (2).

Средние значения для К и К_у равны 0,978 и 0,938 соответственно. Т.е. расчет по формуле (3) дает сдвиг значений по сравнению с расчетом по (1) в сторону уменьшения значений показателя качества, что соответствует повышению качества нефти. Границы доверительного интервала

К = 0,978 + 0,090

для среднего значения К с доверительной вероятностью 0,95 определены от 0,888 до 1,068. Следовательно, среднее значение показателя К_у, равное 0,938, находится в пределах границ доверительного интервала (0,888 - 1,068) для среднего значения К, вычисленного по той же формуле (1). Поэтому можно утверждать, что полученные различия средних значений показателя качества, рассчитанных по формулам (1) и (3), статистически незначимы, и, следовательно, расчетные показатели качества нефти по формулам (1) и (3) относятся к одной генеральной совокупности. Таким образом, формулы (1) и (3) для расчета комплексного показателя качества статистически взаимосвязаны, коэффициент корреляции между показателем К и его упрощенным значением К_у положителен и равен 0,731.

Рассмотрим, как сказываются расчеты по (1) и (3) на определении цены на нефть, с учетом того, что качество нефти исключительно важно для ее стоимости. В мировой практике различие в ценах на нефть определяется потенциальным содержанием светлых нефтепродуктов, а качество оценивается по ее плотности и содержанию серы [6]. Анализируя формулы расчета показателя качества нефти, можно заключить, что на качество, а, следовательно, и на цену нефти, больше влияет показатель ее плотности, нежели содержание серы, т.к. коэффициент взаимной значимости плотности ρ в формуле (1) является наибольшим по сравнению с другими коэффициентами. Поэтому ниже будем рассматривать влияние изменения величины плотности нефти на прогноз цены на нефть.

В работе [7] предлагается методика расчета коэффициентов влияния плотности на цену нефти. Так, для российской экспортной смеси Urals коэффициент линейной зависимости цены от плотности равен $0,23 за тонну нефти при изменении плотности на 0,001. Среднему значению К согласно (1) соответствует среднее значение плотности ρ, равное 0,856. Принимая в (3) величину К_у , равной среднему значению К = 0,978, найдем кажущуюся величину плотности ρ_у, отличающуюся от ρ на Δρ = 0,039. Следовательно, увеличение плотности нефти на 0,039 повлечет за собой уменьшение цены тонны Urals на $8,97, если расчет качества производится по формуле (3).

Подобные исследования проводились и для других нефтей. Для американской нефти WTI коэффициент линейной зависимости равен $0,47 за тонну при изменении плотности на 0,001, а для нефти американской компании Conoco изменение цены на нефть равно $0,22 за тонну при изменении плотности на 0,001 [6,7]. Следовательно, увеличение плотности на 0,039 для такой нефти означает уменьшение ее цены на $8,58 за тонну при использовании формулы (3) для расчета качества нефти.

В табл. 2 представлено распределение НГП по территории стран СНГ с учетом показателя качества К, вычисленного для нефтей каждой провинции по формуле (1) и усредненного по всей территории провинций. Видно, что в основном НГП России содержат нефти высокого качества (К < 1), за исключением Лено-Вилюйской и Енисейско-Анабарской НГП (К ≥ 1).

Интересно также сравнить основные НГП России по физико-химическим свойствам нефтей на основе классификации, представленной в табл. 2. Для этого введем дополнительный 5-й тип нефти, которая не соответствует ни одному из 4 типов, представленных в табл. 1. Этот 5-й тип имеет следующие характеристики:

ρ > 895 кг/м³,
S > 3,5 %,
Ф₂₀₀ < 19%,
Ф₃₀₀ < 35 %,
Ф₃₅₀ < 48%.

Распределение нефтей основных российских НГП по параметрам ρ, S, Ф₂₀₀ и Ф₃₀₀ представлено в табл. 3.

Количество нефтей 1-го типа по содержанию серы больше всего в Северо-Кавказской и Лено-Вилюйской НГП (99 % и 97 % соответственной от всех нефтей этих провинций) и меньше всего в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (около 14%). Нефтей 5-го типа по содержанию серы на территории России практически нет, исключение составляют нефти ВУНГП (около 10% от всех нефтей провинции) и Тимано-Печорской (0,8% ).

Лено-Вилюйская и Охотская НГП содержат больше всего нефтей 1-го типа по выходу фракции Ф₂₀₀ (более 97% и 78% соответственно), а меньше всего - в Волго-Уральской нефтегазоносной провинции (более 48% от всех нефтей провинции). Количество нефтей, относящихся к 5-му типу по выходу фракции Ф₂₀₀, больше всего в Лено-Тунгусской НГП (около 33%).

Количество нефтей 1-го типа по выходу фракции Ф₃₀₀ более всего в Охотской и в Западно-Сибирской нефтегазоносных провинциях. В Тимано-Печорской и Лено-Тунгусской НГП количество такой нефти изменяется в среднем от 60 до 68%.

На рис. 1 показано распределение нефтегазоносных бассейнов на Евразийском континенте в зависимости от комплексного показателя качества нефти. Видно, что НГП с нефтью высокого качества имеются в северной части Евразии, в некоторых районах Южной Европы и Южной Азии, причем количество таких бассейнов составляет 71%. Бассейны с нефтью низкого качества расположены в Южной Европе, в Средиземноморье, в Сибири, Монголии и Китае, и их количество составляет 29% от общего числа бассейнов Евразии.

Как видно из рис.1 и рис.2, нефть высокого качества занимает почти всю территорию России, за исключением Енисейско-Анабарской и Лено-Вилюйской НГП, где в среднем имеется нефть низкого качества. В целом количество нефтей высокого качества на территории России больше примерно на 1,7 % по сравнению с нефтями Евразии (рис. 2). Можно утверждать, что нефть России значительно отличается от нефти других территорий Евразии, т.к. данные показатели качества для российских нефтей выше, чем аналогичные средние для евразийских показателей.

Волго-Уральская НГП является одной из самых старых и до сих пор основных нефтедобывающих провинций России. Она характеризуется высокой степенью разведанности и выработанности запасов углеводородного сырья. Геозонирование территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции по комплексному показателю качества нефти К проведено с использованием массива данных из 1983 образцов нефти (табл. 1) более 500 месторождений ВУНГП. Для проведения анализа были определены средние значения (по территории месторождений) для величин ρ, S, Ф₂₀₀ и Ф₃₀₀. На рис. 3 представлен фрагмент карты территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции с результатами геозонирования территории по показателю качества. Видно, что большинство месторождений (более 62% от общего числа месторождений ВУНГП с известным качеством нефтей) содержат нефть высокого качества. Наиболее крупные из них:

Западная Сибирь до сих пор остается главной нефтедобывающей провинцией России, на долю которой приходится более половины добычи в стране. Геозонирование территории ЗСНГП по комплексному показателю качества нефти К проведено с использованием массива данных из 1648 образцов нефти (табл. 1) 338 месторождений ЗСНГП. Аналогично анализу нефтей ВУНГП, для проведения анализа нефтей Западной Сибири по качеству были определены средние значения (по территории месторождений) для величин ρ, S, Ф₂₀₀ и Ф₃₀₀.

На рис. 5 представлен фрагмент карты территории Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции с результатами геозонирования территории по показателю качества. Видно, что большинство месторождений (более 77% месторождений ЗСНГП с известным качеством нефтей) содержат нефть высокого качества. К наиболее крупным из них относятся: