Природный газ технология добычи. Природный газ. Его свойства, добыча и химический состав. Из угледобывающих шахт

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

Как добывают газ?

Природный и сланцевый газы являются высокоэффективными энергоносителями. Применение газового топлива позволяет внедрять все новые эффективные методы передачи теплоты, формировать более экономичные и высокопроизводительные тепловые агрегаты.

Как добывают газ (природный)?

Природный газ является самым эффективным, а самое главное экологически чистым топливом.

Поиск газовых залежей начинается с составления геологической карты, на которой указывается строение участков верхней земной коры.

Газоносные пласты формируются из пород, характеризующихся своей пористой структурой (пески, пористые известняки и т.д.). Залежи газа представляют собой сосредоточение углеводородов, заполняющих поры в газоносных пластах.

Большинство газовых залежей имеют вид складки земной коры, куполообразной кверху. Газ содержится в куполообразном пласте под землей. В виде шапки газ скоплен в верхних горизонтах пласта. В нижних горизонтах располагается нефть либо пластовая вода.

Для добычи газа из недр земли необходимо пробурить скважину, которая состоит из:

• устья (верх скважины);
• забоя (низ скважины).

Пробурить скважину можно электробуром, который быстро вращается и разрушает породы.

Затем внутрь образовавшейся скважины опускают колонну фонтанных труб, по которым газ движется от забоя к устью.

• осушке - отделение газа от влаги;
• очистке - выделение сероводорода и углекислого газа;
• одоризации - придание запаха газу.

Как добывают сланцевый газ?

Сланцевый газ считается искусственным газом, который получается вследствие термической переработки горючих сланцев в печах. Сланцевый газ характеризуется высоким содержанием диоксида углерода.

По физическим свойствам очищенный сланцевый газ практически не отличается от природного газа. Не очищенный сланцевый газ несет в себе огромное количество примесей, что усложняет процесс его обработки.

Основным способом добычи сланцевого газа является гидроразрыв пласта. Данная технология добычи наносит колоссальный вред окружающей среде из-за химического состава бурового раствора.

В газоносный пласт под большим давлением (500-1500 атм.) вводят буровой раствор. После чего происходит образование трещин в породе размером до 20 м. Теперь газ может свободно выходить по каналу, проделанному для ввода раствора. Эти трещины могут пропадать под массой пород, поэтому такие разломы проделывают до 10 раз ежегодно.

Обработка сланцевого газа по технологии не отличается от обработки природного газа.

Недостатки добычи сланцевого газа:

• загрязнение грунтовых вод;
• сейсмическая угроза;
• загрязнения почвы и поверхностных вод;
• выбросы в атмосферу.

Перспективы добычи сланцевого газа очень велики. В данный момент целесообразность добычи сланцевого газа является мировой проблемой. Стоит ли загрязнять окружающую среду и наносить вред здоровью человека ради высокоэффективного топлива - вопрос, скорее, риторический.

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.

В 2017 году «Газпром» добыл (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции):

• 471,0 млрд куб. м природного и попутного газа;
• 15,9 млн т газового конденсата;
• 41,0 млн т нефти.

Стратегия в добыче газа

В своей стратегии ПАО «Газпром» придерживается принципа добычи такого объема газа, который обеспечен спросом.

Стратегическими регионами добычи газа на долгосрочную перспективу являются полуостров Ямал , Восточная Сибирь и Дальний Восток, континентальный шельф России.

В основе стратегии «Газпрома» в освоении перспективных месторождений лежит экономическая эффективность, определяемая синхронным развитием мощностей по добыче газа и возможностей его транспортировки, комплексной переработки и хранения.

Стратегия в добыче нефти

Развитие нефтяного бизнеса является одной из стратегических задач «Газпрома». Основу нефтедобычи в Группе «Газпром» составляет ПАО «Газпром нефть» .

К 2020 году «Газпром нефть» намерена увеличить объемы добычи углеводородов до 100 млн тонн нефтяного эквивалента в год и поддерживать этот уровень до 2025 года.

Для достижения этих целей «Газпром нефть» будет стремиться к максимально рентабельному извлечению остаточных запасов на текущей ресурсной базе за счет распространения применяемых лучших практик оптимизации разработки, снижения себестоимости опробованных технологий, а также привлечения и массового внедрения новых технологий. Предусматривается создание нового центра добычи на севере Ямало-Ненецкого автономного округа и развитие активов по разработке нетрадиционных запасов.

Производственные мощности Группы «Газпром» на территории России

По состоянию на 31 декабря 2017 года на территории России Группой «Газпром» разрабатывалось 154 месторождения углеводородов. Основным центром добычи газа «Газпромом» остается Надым-Пур-Тазовский нефтегазоносный район в ЯНАО. Деятельность по освоению нефтяных запасов Группы ведется преимущественно на территории ЯНАО и ХМАО-Югры, а также в Томской, Омской, Оренбургской и Иркутской областях, в Печорском море.

Мощности Группы «Газпром» в добыче углеводородов на территории России по состоянию на 31 декабря 2017 г. (без учета компаний, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции)

Показатели добычи газа, конденсата и нефти

На долю «Газпрома» приходится 68% российского объема добычи газа и 12% всего добываемого в мире газа.

В 2017 году Группой «Газпром» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 471,0 млрд куб. м природного и попутного газа.

По итогам 2017 года «Газпромом» (без учета доли в добыче организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции) добыто 41,0 млн т нефти и 15,9 млн т газового конденсата.

С учетом доли Группы «Газпром» в объемах добычи организаций, инвестиции в которые классифицированы как совместные операции (1,1 млрд куб. м природного и попутного газа и 7,6 млн т нефти), добыча углеводородов Группой составила 472,1 млрд куб. м природного и попутного газа, 15,9 млн т газового конденсата и 48,6 млн т нефти.

Освоение углеводородных ресурсов за рубежом

На территории зарубежных стран Группа «Газпром» ведет поиск и разведку месторождений углеводородов, участвует в ряде нефтегазовых проектов, вошедших в стадию добычи, а также оказывает сервисные услуги, связанные со строительством скважин. Работа ведется на территории стран бывшего Советского Союза, государств Европы, Юго-Восточной Азии, Африки, Ближнего Востока и Южной Америки.

Природный газ образовывается в результате смешивания различных газов в земной коре. В большинстве случаев глубина залегания колеблется от нескольких сотен метров до пары километров. Стоит заметить, что газ может образовываться при высоких температурах и давлении. При этом доступ кислорода к месту отсутствует. На сегодняшний день добыча газа реализована несколькими способами, каждый из них мы рассмотрим в данной статье. Но давайте обо всем по порядку.

Общие сведения

Необходимо понимать, что природный газ примерно на 98% состоит из метана. Помимо этого, в его состав может входить этан, пропан, бутан и др. Существует еще и термин «нетрадиционный газ». Он обозначает природный газ, который в основном добывают из глинистых пород. Он залегает глубоко под землей в угольных пластах, песчаниках и других геозонах, под крайне высоким давлением. На сегодняшний день доля нетрадиционного газа несколько меньше половины, а уже к 2030 году планируется увеличить этот показатель до 56%. В настоящее время почти все страны по добыче газа имеют буровые установки. Но большая их часть, примерно 40%, принадлежит США. Ведь именно это государство продает огромное количество газа каждый год. Давайте более подробно поговорим на данную тему и разберемся с интересующими нас вопросами.

Добыча газа в мире

В течение многих сотен лет люди стремились усовершенствовать способы что в принципе вполне нормально. Потребности человека с каждым днем растут, и появляется необходимость в новых технологиях добычи. На сегодняшний день такое как природный газ, добывается во всем мире из нефтегазовых месторождений, а также его можно найти в растворенном состоянии в нефти или воде. Если говорить конкретно о России, то в нашей стране его добывают из недр планеты Земля. Примечательно то, что газ в чистом виде не имеет ни цвета ни запаха. Чтобы максимально быстро определять утечку газа, в него добавляют одоранты, которые имеют резкий неприятный запах. Такой подход позволяет сократить смертность среди населения в результате утечки газа. Безусловно, добыча газа в мире подразумевает использование безопасного оборудования, так как любой открытый огонь может привести к большому количеству жертв на месте скважины.

Газогидратные залежи

Не так давно было определено, что газ может находиться под землей в твердом состоянии. Если раньше ученые знали только о жидком и газообразном состоянии, то сегодня известно о твердых залежах, которые тоже имеют большое значение для промышленности. С каждым днем все больше и больше говорят о том, что на дне океана есть большие скопления парниковых газов, которые находятся там в виде гидратов. Гидраты еще не нашли широкого применения, однако уже используются для опреснения воды, кроме того, планируется использовать такие залежи для хранения газов. По сути, районы добычи газа могут несколько расшириться, так как где есть гидраты, могут быть и другие залежи полезных ископаемых. Ну а сейчас давайте пойдем дальше и рассмотрим кое-что еще интересное.

Залежи природного газа

Есть данные, которые свидетельствуют о том, что в осадочной оболочке земной коры есть просто огромные залежи природного газа. Существует биогенная теория, которая говорит о том, что газ, как собственно и нефть, образуется в результате длительного разложения живых организмов под воздействием высоких температур и давления. Кроме того, температурный режим обычно несколько выше, точно так же, как и давление, нежели в нефтяных залежах. Обусловлено это тем, что газ располагается ниже нефти. На сегодняшний день самыми большими залежами обладает Россия. По большому счету, запасов данного природного ископаемого может хватить на долгие годы. Добыча газа в России налажена практически во всех местах. По данным Минприроды Российской Федерации общие объемы оцениваются в 48,8 трлн.м 3 .

Запасы природного газа по странам

В настоящее время можно говорить о том, что по официальным данным 101 страна имеет на своей территории запасы данного полезного ископаемого. На последнем месте идет Бенин - 0, 0011 трлн.м 3 , а на первом месте Россия - 47,800 трлн.м 3 . Но это цифры приведенные ЦРУ, поэтому в реальности данные могут незначительно отличаться. Еще одна страна, обладающая неиссякаемыми запасами - Иран. Помимо этого, страны персидского залива, такие как США и Канада, тоже могут похвастаться богатыми месторождениями природного газа. Если перечислять страны Европы, то на первых местах будут Норвегия и Нидерланды. Примечательно и то, что страны, некогда входящие в состав СССР, такие как Казахстан, Азербайджан, Узбекистан, тоже имеют много природного газа. Как уже было отмечено несколько выше, во второй половине 20-го века были открыты газогидраты. Сегодня известно, что их залежи просто огромны. Причем запасы есть как на больших глубинах, так и под дном океана.

Способы добычи газа

В настоящее время залежи располагаются на глубине 1-3 километра. Одна из находится около города Новый Уренгой, она уходит под землю на 6 километров. В недрах он находится в порах под высоким давлением. Постепенно он переходит в поры с меньшим давлением и так до тех пор, пока не попадет непосредственно в скважину.

Основной способ добычи - это бурение скважин. Обычно на территории месторождения располагается несколько скважин. Причем их стараются бурить равномерно для того, чтобы примерно одинаково распределялось на несколькие скважины. Если скважина будет всего одна, то вполне вероятно ее преждевременное обводнение. На сегодняшний день практически отсутствуют другие способы добычи газа. По большому счету обусловлено это тем, что нецелесообразно придумывать что-то новое, особенно если технология будет усложняться. Вряд ли в ближайшее время что-то заменит скважины.

Подготовка газа к транспортировке

После того как природное ископаемое поступило по скважине из недр земли, его необходимо доставить пользователю. Это может быть химический завод, ТЭЦ и другие газовые сети. Его подготовка к транспортировке обусловлена тем, что помимо необходимых компонентов в составе есть и прочие примеси, которые затрудняют его дальнейшее использование и перемещение по магистралям. Необходимо удалить пары воды, которые могут скапливаться в магистралях и затруднять перемещение. Также нужно удалять и сероводород, который представляет серьезную угрозу газовому оборудованию (вызывают коррозию). Для подготовки могут использоваться различные схемы. Наиболее целесообразной считается та, при которой очистная станция располагается в непосредственной близости от месторождения. Тут осуществляется сушка и очистка. В случае большого содержания сероводорода или гелия, ископаемое отправляют на газоперерабатывающий завод. В принципе, добыча газа в России обычно реализуется через заводы, так как качество исходного продукта не всегда на должном уровне.

Транспортировка газа

В настоящее время основным видом транспорта является трубопровод. Диаметр трубы может достигать 1,4 метра, а давление в системе 75 Атмосфер. Однако в ходе продвижения по магистрали давление теряется, а продукт нагревается. По этой простой причине через определенные промежутки сооружают компрессорные станции. Там повышают давление газа до 55-120 атм и охлаждают. Несмотря на то, что проложить газовую магистраль стоит очень дорого, сегодня - это самый целесообразный метод подачи природного ископаемого на средние и небольшие расстояния. В некоторых случаях применяются газовозы, их еще очень часто называют танкерами. Газ находится в специальных емкостях в сжиженном состоянии. Температура при транспортировке должна быть в диапазоне 150-160 градусов по Цельсию. Данный метод обладает существенным преимуществом, таким как безопасность

Заключение

В данной статье вкратце была рассмотрена технология добычи газа. В принципе, скважинный метод является самым популярным. Другие способы, если и внедрялись, то не нашли применения по различным причинам. Что же касается сферы применения газа, то в первую очередь - это горючее. В качестве топлива он используется для обогрева жилых помещений, а также подогрева воды, приготовления пищи и т.п. Ввиду высоких цен на электроэнергию - это один из самых дешевых способов отопления. Используется газ и в качестве топлива для автотранспорта, ТЭЦ, а также котельных. используют его для получения пластмасс и других органических веществ. Ну вот и все по данной теме. Помните о том, что неправильное обращение с газом может привести к летальному исходу.