Самая безопасная технология добычи природного газа краткая. Как получают и используют природный газ? Газодобывающая промышленность Российской Федерации: истоки и развитие

Формирование газовых залежей происходит на глубине до 10 км, где данное вещество заполняет все трещины и пустоты пород, и постоянно находясь под высоким давлением, что необходимо учитывать при его добыче.

Природный газ - полезное ископаемое, которое может находиться растворенным в воде или нефти, в газообразном состоянии в качестве газовой шапки на нефтяных месторождениях или при отдельных залежах газа. Еще одна форма, в которой может находиться газ – естественный газогидрат.

Происходит добыча природного газа при использовании скважин, в которые погружаются подъемные трубы, но газ способен выходить не только по ним, но и по затрубному пространству и при помощи подъемных обсадных труб.

Все работы по добыче газа контролируются при постоянной регистрации рабочих показателей. Сначала добытый газ очищается от твердых примесей, влажности и переправляется специальный коллектор и в дальнейшем в газосборный пункт, откуда уже транспортируется по потребителям через магистральный газопровод.

Способов добычи природного газа существует несколько.

Инновационный способ, использующийся на сегодняшний день лишь в США – это извлечение метана из угольных шахт, что предупреждает опасность образования взрыва. Газ – метан имеется не во всех месторождениях, так как залегает он в промежутке между антрацитовым и бурым углем. Наиболее плодотворный способ извлечь газ – взорвать пласты угля посредством нагнетания туда воздуха или воды через скважину.

Привычный способ добычи газа - растворение его в пластовой жидкости с последующей транспортировкой ее на поверхность и уже там отделение газа. Недостаток этого способа – низкая рентабельность из – за необходимости перекачивать огромное количество жидкости.

Добывается газ и при гидродинамичной сообщаемости между пластами, содержащими газ и воду, причем газовый пласт всегда должен располагаться сверху. Недостаток методики в неполном превращении газа из растворенного в газообразное состояние, а также медленный процесс добычи.

Чтобы ускорить процесс и извлечь газ по максимуму был придуман новый, более выгодный способ добычи. Теперь газ будет транспортироваться из располагающегося снизу водоносного пласта, но насыщенного газом после взрыва.

Добыча газа происходит не только на суше, но и на море, причем именно в воде и располагаются наиболее богатые месторождения. Если залежи находятся неподалеку от берега, то обустраиваются наклонные скважины, для чего в грунт вбиваются сваи, попутно использующиеся для бурения. Если же газ залегает на глубине 100 – 300 м, то для его добычи требуется использовать плавучие платформы, возвышающиеся над водой не менее чем на 15 м посредством колонн, стабилизирующих равновесие, поддерживающихся подводными корпусами. Полупогруженные платформы применяются, когда газ находится на глубине до 3х км. Здесь уже полуплатформы поддерживаются стационарными понтонами, удерживающимися якорями. Самые устойчивые гравитационные платформы, укрепленные бетонными основаниями.

На данный момент экспорт природного газа остаётся одной из основополагающих статей денежных доходов для бюджета Российской Федерации. Столь серьёзной важности в отечественной экономике упомянутая отрасль добывающей промышленности добилась благодаря наличию большого количества месторождений топлива, применению на них инновационных технологий добычи и присутствию обширных запасов полезного ископаемого в недрах державы. Однако, такую серьёзную роль для страны добыча газа заслужила далеко не сразу – история активных разработок источников «голубого» топлива началась чуть больше века назад.

Газодобывающая промышленность Российской Федерации: истоки и развитие

Лидером по уровню газодобычи в Российской Федерации является месторождение «Заполярное». Ежегодно на нём добывается 110 миллиардов кубометров. Сравнив эти цифры с уровнем добычи природного газа по всей России, можно понять важность этого месторождения для добывающей отрасли страны.

Также стоит упомянуть и другие основные районы добычи газа в России. Помимо Ямало-Ненецкого АО достаточное количество залежей топлива и скважин для его извлечения есть в Астраханской и Иркутской областях, а также в Красноярском крае. Отдельно нужно отметить шельф Баренцевого и Карского морей, где всё активнее и активнее идёт разработка скрытых под толщей воды газоносных районов.

Несмотря на все проблемы, которые приносят введённые отдельными западными странами против экономики России санкции, будущее для добычи газа в стране вырисовывается довольно оптимистичное. В основном, положительной прогноз базируется на том факте, что запасы «голубого» топлива в стране в разы превышают залежи в других странах. Учёные подсчитали, что даже если все основные экспортёры газа мира израсходуют свои запасы, скрываемые в их недрах, то Россия сможет обеспечивать весь мир добываемым у себя природным газом ещё на протяжении шестидесяти лет.

Не менее перспективной выглядит ситуация с разработкой основных газовых месторождений Российской Федерации. Как показывают подсчёты специалистов, даже наиболее приземлённый прогноз по объёмам добычи газа в стране предрекает увеличение уровня извлечения газа из недр страны. Оказывается, что запасы России постепенно самовосполняются, а это значит, что в будущем природный газ всё также будет приносить прибыль государственному бюджету. С более подробной информацией о перспективах разработки газоносных месторождений державы можно ознакомиться в таблице ниже.

Природный газ является смесью из определенных разновидностей газа, которые образуются глубоко в земле после разложения осадочных органических пород. Это полезное ископаемое, которое должно добываться вместе с нефтью или в качестве самостоятельного вещества.

Свойства природного газа

В естественном состоянии газ представлен в виде отдельных скоплений. Их принято называть газовыми залежами, которые скапливаются в земных недрах, как газовые шапки. Природный газ в некоторых случаях может находиться в глубоких слоях земли в состоянии полного растворения - это нефть или вода. Стандартные условия для образования газа - это наличие температурного режима в двадцать градусов и давление около 0,101325 Паскаля. Стоит отметить, что представленное полезное ископаемое из природного месторождения добывается только в газообразном состоянии - газогидраты.

Главные свойства природного газа - это отсутствие всякого запаха и цвета. Чтобы определить утечку, можно добавить такие вещества, как одоранты, которые имеют сильно выраженный и характерно неприятный запах. В большинстве случаев одорант заменяют на этил-меркаптан. Природный газ достаточно широко используют в качестве топлива на электрических станциях, в черной и цветной металлургии, цементных и стекольных промышленных предприятиях. Он может пригодиться во время производства строительных материалов, для коммунальных и бытовых нужд, а также в качестве уникального сырья для получения органических соединений при синтезе.

В каком состоянии транспортируется газ?

Чтобы значительно упростить задачу транспортировки и дальнейшего хранения газа, его необходимо сжижать. Дополнительное условие - это охлаждение природного газа, если есть постоянное повышенное давление. Свойства природного газа предоставляют возможности для перевозки его в обычных баллонах.

Для транспортировки газа в баллоне его необходимо разделить, после чего он будет состоять в большей части из пропана, а также включать в себя более тяжелые углеводороды. Это происходит потому, что метан и этан не могут находиться в жидких состояниях, особенно если воздух достаточно теплый (18-20 градусов). При транспортировке природного газа необходимо соблюдать все требования и установленные нормы. В противном случае можно столкнуться с взрывоопасными ситуациями.

Что собой представляет сжиженный природный газ?

Сжиженный газ является определенным состоянием природного газа, который охладили при помощи давления. Сжиженный природный газ приводится в такое состояние для того, чтобы его было легче хранить, и он не занимал много места при транспортировке. Таким образом, его можно доставить до конечного потребителя. Плотность газа в два раза меньше плотности бензина. В зависимости от состава его температура кипения может достигать до 160 градусов. Коэффициент сжижения или экономический режим составляет до 95 процентов.

Газ, который находится в скважинах, необходимо тщательным образом подготовить для дальнейшей транспортировки, чтобы привезти его на предприятия. Это могут быть химические заводы, котельные, а также городские газовые сети. Важность правильной подготовки заключается в том, что в природном газе находятся разнообразные примеси, которые вызывают определенные затруднения во время его транспортировки и применения.

Как добывается газ на территории России

Природный газ образуется в процессе смешивания разнообразных видов газа, которые находятся в земной коре. Глубина может достигать почти 2-3 километра. Газ может появиться в результате высокого температурного режима, а также давления. Но доступ кислорода к месту добычи должен полностью отсутствовать.

Добыча природного газа на территории Российской Федерации осуществляется сегодня в самой глубокой скважине. Она располагается возле города Новый Уренгой, где скважина уходит вглубь почти на шесть километров. Газ в этих недрах находится под сильным и высоким давлением. Правильная добыча природного вещества - это бурение скважин. В местах, где есть газ, ставят несколько скважин. Специалисты стараются выполнить бурение равномерно, чтобы пластовые давления имели одинаковое распределение.

Химический состав природного газа

Газ, который добывают из природных месторождений, состоит из углеводородных и не углеводородных компонентов. Природный газ - это метан, который включает в себя более тяжелые гомологи - этан, пропан и бутан. В некоторых случаях можно встретить природное вещество, в котором есть пары пентана и гексана. Углеводород, который содержится в залежах, принято считать тяжелым. Он может образовываться исключительно в процессе образования нефти, а также при преобразовании рассеянных органических веществ.

Помимо углеводородных компонентов, в природном газе имеются примеси диоксида углерода, азота, сероводорода, гелия и аргона. В газонефтяных месторождениях в некоторых случаях присутствуют жидкие пары.

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц) (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16г на 1000 куб.м.природного газа).

Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают , охлаждая при повышенном давлении.

Физические свойства

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано другое):

Свойство газа находиться в твердом состоянии в земной коре

В науке долгое время считалось, что скопления углеводородов с молекулярным весом более 60 пребывают в земной коре в жидком состоянии, а более легкие - в газообразном. Однако российские ученые А. А. Трофим4ук, Н. В. Черский, Ф. А. Требин, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильев обнаружили свойство природного газа в определенных термодинамических условиях переходить в земной коре в твердое состояние и образовывать газогидратные залежи . Это явление было признано как научное открытие и занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 75 с приоритетом от 1961 г.

Газ переходит в твердое состояние в земной коре, соединяясь с пластовой водой при гидростатических давлениях (до 250 атм) и сравнительно низких температурах (до 295°К). Газогидратные залежи обладают несравненно более высокой концентрацией газа в единице объема пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как один объем воды при переходе ее в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа. Зоны размещения газогидратных залежей сосредоточены главным образом в районах распространения многолетнемерзлых пород , а также под дном Мирового океана.

Месторождения природного газа

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти .

Газ добывают из недр земли с помощью скважин . Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное . Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

См. также: Список стран по добыче газа

Подготовка природного газа к транспортировке

Завод для подготовки природного газа.

Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю - химический завод, котельная , ТЭЦ , городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки , которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.

Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой производится очистка и осушка газа в абсорбционных колоннах . Такая схема реализована на Уренгойском месторождении .

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород , то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу. Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении.

Транспортировка природного газа

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,4 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет потенциальную энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм и охлаждается. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее - это наиболее дешёвый с точки зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на небольшие и средние расстояния.

Кроме трубопроводного транспорта широко используют специальные танкеры - газовозы . Это специальные суда, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии в специализированных изотермических емкостях при температуре от −160 до −150 °С. При этом степень сжатия достигает 600 раз в зависимости от потребностей. Таким образом, для транспортировки газа этим способом, необходимо протянуть газопровод от месторождения до ближайшего морского побережья, построить на берегу терминал, который значительно дешевле обычного порта, для сжижения газа и закачки его на танкеры, и сами танкеры . Обычная вместимость современных танкеров составляет от 150 000 до 250 000 м³. Такой метод транспортировки является значительно более экономичным, чем трубопроводный, начиная с расстояний до потребителя сжиженного газа более 2000-3000 км, так как основную стоимость составляет не транспортировка, а погрузочно - разгрузочные работы, но требует более высоких начальных вложений в инфраструктуру, чем трубопроводный. К его достоинствам относится также тот факт, что сжиженный газ куда более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.

В 2004 г. международные поставки газа по трубопроводам составили 502 млрд м³, сжиженного газа - 178 млрд м³.

Также есть и другие технологии транспортировки газа, например с помощью железнодорожных цистерн.

Были так же проекты использования дирижаблей или в газогидратном состоянии , но эти разработки не нашли применения в силу различных причин.

Экология

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом органического топлива. При его сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к некоторому незначительному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является парниковым газом . Некоторые ученые на этом основании делают вывод об опасности возникновения парникового эффекта и как следствие - потепление климата. В связи с этим в 1997 году некоторыми странами был подписан Киотский протокол по ограничению парникового эффекта. По состоянию на 26 марта 2009 года Протокол был ратифицирован 181 страной мира (на эти страны совокупно приходится более чем 61 % общемировых выбросов).

Следующим шагом было внедрение в действие с весны 2004 года негласной альтернативной глобальной программы ускоренного преодоления последствий техноэкологического кризиса. Основой программы стало установление адекватного ценообразования на энергоносители по их топливной калорийности. Цена определяется исходя из стоимости получаемых энергий на конечном потреблении из единицы измерения энергоносителя. С августа 2004 года по август 2007 года было рекомендовано и поддерживалось регуляторами соотношение 0,10 долларов США за киловатт-час (средняя стоимость нефти - 68 долларов за баррель). С августа 2007 года была произведена ревальвация соотношения до 0,15 долларов за киловатт-час (средняя стоимость нефти - 102 доллара за баррель). Финансово-экономический кризис внёс свои коррективы, но указанное соотношение будет восстановлено регуляторами. Отсутствие управляемости на рынке газа задерживает установление адекватного ценобразования. Средняя стоимость газа при указанном соотношении - 648 долларов за 1000 м³.

Применение

Автобус, работающий на природном газе

Природный газ широко применяется в качестве горючего в жилых, частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи; как топливо для машин (газотопливная система автомобиля), котельных , ТЭЦ и др. Сейчас он используется в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы)

Примечания

Ссылки

• Химический состав природного газа различных месторождений, его теплота сгорания, плотность

Называется фонтанным. Он требует покупки и установки очень дорого оборудования, поэтому слабо распространен в наших регионах. Его суть заключается в том, что нефть многопоточно поступает в скважину. Этот метод, как правило, применяют на начальном этапе добычи, так как его максимальная эффективность достигается, когда в пластах еще есть высокое давление.

Следующий способ добычи нефти называется компрессорным. Его суть состоит в том, что в скважину под большим давлением подается газ или воздух. За счет образовавшейся капельной жидкости нефть начинает подниматься наверх. Оборудование для этого способа добычи также стоит недешево. К тому же, в отличие от фонтанного метода, требуется дополнительные инструменты и расходы для подачи газа.

Насосный метод является одним из самых старых. Для того чтобы достать нефть, на глубину ниже динамического уровня опускаются специальные насосы. Как правило, используют бесштанговые центробежные погружные электронасосы или штанговые скважинные насосы. Стоит отметить, что этот метод является самым популярным не только из-за возраста, но и по причине более низкой стоимости оборудования.

Добыча газа

Газ добывается значительно легче, чем нефть, поскольку это не жидкость. Например, для добычи природного газа, как правило, просто устанавливается специальное оборудование для хранения, и бурится скважина далеко в недра земли. За счет стремления в сторону наименьшего давления он просто поднимается наружу. Там его сразу обрабатывают и резервируют.

Сланцевый газ, в отличие от природного, добывают с помощью скважин, имеющих горизонтальное окончание. В них многократно проводится гидроразрыв пласта. Для этого внутрь скважины закачивают смесь химических реагентов, воды и песка. При этом газ добывается не из отдельной области, как в случае с природным, а из множества отдельных ячеек или «клеток».

Нефтегазовое оборудование

Для добычи нефти и газа используют различное оборудование. Наиболее известными, наверное, являются станки качалки. Это такие элементы, которые напоминают : основной стержень, на котором закреплен «молоток». Данное оборудование применяют для того, чтобы механически приводить штанговые насосы к нефтяным скважинам.

Также стоит отметить нефтяные платформы, которые располагаются в морях, и наземные буровые установки. Первые используются для добычи нефти и газа под водой (на разной глубине, в зависимости от платформы), а вторые для разведки и разработки новых месторождений.