На момент написания статьи газовые месторождения на планете настолько обширны, что считаются практически неисчерпаемыми. Они сосредоточены в осадочных слоях планеты и образуются при более высоких давлениях и температурах, чем «черное золото» — нефть. Поэтому газовые месторождения находятся несколько глубже, чем нефтяные.
Добыча природного газа
Природный газ представляет собой смесь углеводородов, состоящую в основном из метана. Он также содержит другие компоненты, такие как пропан, бутан, этан и неуглеводороды. Он накапливается между слоями горных пород. Газ часто сопровождается нефтяными залежами. Одним из интересных свойств этого газа является то, что он бесцветен и не имеет запаха. Добыча газа очень важна для современной промышленности и обеспечения людей средствами к существованию.
В нашей стране самый большой сектор голубого топлива. Далее следуют США, Казахстан, азиатские страны бывшего Советского Союза, Азербайджан, Узбекистан и страны Персидского залива. Эта область растет по всему миру. Помимо месторождений на суше, активная добыча ведется в Мировом океане.
В России основные охраняемые территории находятся в Сибири, а также на Северном Кавказе и в бассейне Черного моря. К числу основных областей относятся.
Уренгой. Это крупнейшее месторождение в России и второе в мире по количеству акций.
Ναχόντκα. также находится в АО «Ямалоненец». Его разработка началась в 2004 году. Объем его месторождений оценивается в 275 миллиардов кубических метров.
Ангаро-Ленское расположено в Иркутской области. Результаты оценки месторождения позволяют предположить, что оно содержит до 1,4 триллиона кубометров природного газа.
Ковыктинское находится в том же районе. Это поле является самым сложным для разработки, поскольку находится в зоне постоянного промерзания почвы. Объем месторождений составляет около 2 триллионов кубических метров природного газа и до 120 миллионов кубических метров жидкого конденсата.
Штокмановское поле. Находится недалеко от Мурманска. По предварительным оценкам, она имеет до 3,8 триллиона кубометров природного газа. Месторождение еще не разрабатывалось из-за глубоких залежей газа.
Газпром обладает монополией на добычу газа в нашей стране. На его долю приходится 74% запасов страны и 20% мировых запасов. Помимо непосредственной работы, в задачи Госпрома также входит газификация государства.
Классификации залежей газа
Считается, что минеральные ресурсы, включая газ, зародились в меловом периоде. В то время планету населяли крупные виды животных, которые сегодня вымерли. Сторонники биогенеза считают, что именно это является причиной образования природного газа.
Месторождения классифицируются в зависимости от глубины и времени их образования.
Более глубокие ступени названы в честь объектов. Они названы в честь:.
Туронская формация имеет относительно недавнее происхождение и находится на глубине около 800 метров. Они характеризуются неоднородным составом с высоким содержанием примесей, что снижает качество сырья.
Россия обладает огромными запасами газа на стадионе Кеноман. Глубина варьируется от 1 до 1,8 км. Этот тип свободного газа почти не содержит примесей и содержит в основном метан. Добыча газа в таких условиях наиболее экономически целесообразна, поскольку не требуется последующая очистка.
В настоящее время ачимовские матрасы до конца не изучены. Они характеризуются значительным содержанием парафина. Эти резервуары характеризуются высоким внутренним давлением. Производство газа этого сорта также очень распространено здесь.
Глубина баланжинских стадионов достигает 3 км, что является самым глубоким по сравнению с другими стадионами. В настоящее время эти запасы исчерпаны.
Процесс добычи голубого топлива
Процесс разведки предшествует добыче природного газа. Количество и характер месторождений могут быть точно определены. В настоящее время используются различные методы разведки
Гравитационные — основаны на расчетах массы породы. Газовые пласты характеризуются гораздо меньшей плотностью.
Магнитный — учитывает проницаемость породы. Аэромагнитная съемка дает общее представление об отложениях на глубине до 7 км.
Сейсмический — использует излучение, резонирующее в недрах земли. Специальные измерительные инструменты могут принимать эти эхо-сигналы.
Геохимия — изучается состав подземных вод для определения содержания веществ, связанных с газовыми месторождениями.
Бурение — самый эффективный метод, но в то же время самый дорогой. Поэтому перед использованием породы необходимо провести ее предварительное исследование.
После определения отложений и оценки запасов газа можно приступать к процессу добычи. Бурение осуществляется на глубине, на которой находится металлический слой. Валы изготавливаются лестничного или телескопического типа (например, обсервационные) для равномерного распределения давления поднимающегося голубого топлива.
Котлован укрепляется трубами и цементируется на месте. Чтобы равномерно снизить давление и ускорить процесс добычи газа, на месторождении одновременно бурят несколько скважин. Газ естественным образом поднимается вверх в шахту — газ движется в зону низкого давления.
Поскольку после извлечения газ содержит различные примеси, следующим шагом является его очистка. Для обеспечения этого процесса вблизи месторождения строятся соответствующие очистные и перерабатывающие сооружения.
Добыча с использованием угольных шахт
Угольные жилы содержат большое количество метана, добыча которого не только дает голубое топливо, но и обеспечивает безопасную работу угледобывающих предприятий. Этот же метод используется повсеместно в США.
Газовые объекты достигают высоты 25 метров над землей и расположены на несколько километров под землей. Сырье, добываемое в шахтах, хранится в специальных резервуарах, откуда топливо транспортируется по трубопроводам к месту потребления.
Объемы добычи в России
Российский газ используется не только в нашей стране. Мы поставляем голубое топливо в такие страны, как Германия, Нидерланды, Турция и Италия. В него также входят бывшие братские республики Литва, Латвия, Эстония, Беларусь и Армения.
По данным геологических исследований, в нашей стране сосредоточено около 25% мировых запасов природного газа. В объемном выражении это эквивалентно примерно 45 трлн м3. Если мы не будем экспортировать его в другие регионы, мы сможем использовать его сами в течение 70-90 лет.
Из 640 миллиардов кубометров природного газа экспортируется около 35%, что делает его незначительным и стабильным источником дохода. Помимо экономической стабильности, Европа имеет много дружественных стран благодаря продаже газа, что очень важно для разрешения различных конфликтов.
Расчет количества голубого топлива на одного жителя дает примерно 4 000 кубических метров на одного жителя страны. В то же время необходимый спрос составляет около 2 800 кубических метров на душу населения.
Сибирь известна как газовое царство, и около 90% российского голубого топлива экспортируется именно оттуда. Остальные месторождения почти равномерно распределены на Северном Кавказе, Сахалине, в Поволжье, Астраханской области и Иркутской области.
Ниже приведен список основных полей.
- Сахалин-3 – около 18 млрд м 3 добывается за год;
- Заполярное – самое большое и мощное хранилище природного газа в стране, около 130 млрд. м 3 в год;
- Штокмановское – около 24 млрд м 3 ;
- Уренгойское – 36,8 млрд м 3 ;
- Бованенковское – 67, 5 млрд м 3, в основном идет на экспорт в Европу;
- Ковыктинское – 23 млрд м 3 кубометров в год.
Из всех 250 производителей газа в стране:.
- 80 – из состава ВИНК (холдингов);
- Газпром и его 15 дочерних предприятий;
- НОВАТЭК – 9 подразделений;
- 3 предприятия системы СРП;
- 144 частные и независимые компании.
Производство голубого топлива в России означает миллиарды долларов прибыли для страны и стабильную экономику.
Классификации залежей газа
Природный газ, добываемый в нашей стране, классифицируется по следующим признакам
- по местоположению – это атмосферные, гидросферные, литосферные и переходные (газопроявления);
- по их физическому состоянию – свободные, которые образуют самостоятельную фазу, и сорбированные (в горных породах и пластовых водах – это водорастворенный и нефтей – нефтяной газ);
- по составу – углеводородные, углекислые, азотные, сероводородные.
В зависимости от происхождения существует также генетическая классификация:.
Промышленная классификация различает газы на основе их товарных характеристик (гелий, сероводород). Это зависит от калорийности и содержащихся компонентов. Выделяются газообразные осадочные формации, сухие и жирные попутные нефть и газ, угольные шахты и конденсатные месторождения.
Классификация на основе геологического строения (сложности):.
- Простое – однофазные залежи, которые связаны с ненарушенными либо слабонарушенными слоями. Пласты с характерной выдержанностью толщин и свойств (коллекторских) по разрезу и площади;
- Сложное – одно- или двухфазные залежи, у которых невыдержанные толщины и коллекторские свойства. Иногда у них имеются тектонические нарушения или литологические замещения непроницаемыми породами;
- Очень сложного строения – одно- или двухфазные залежи, в которых наблюдаются тектонические нарушения, литологические замещения или невыдержанность толщин.
Природный газ можно разделить на три группы:.
- Которые добываются из газовых месторождений, они сухие и не имеют в своем составе тяжелых углеродов;
- Которые добывают вместе с нефтью. Это смеси сухого газа, жидкого (пропан-бутан) и газолина (газового бензина);
- Которые добываются из газоконденсатных месторождений. Это смесь углеродного конденсата (жидкого) и сухого газа. Конденсат состоит, в основном, из тяжелых углеродов, из которых можно выделить масляные фракции.
Процесс добычи голубого топлива
После выявления рентабельных месторождений и расчета приблизительных объемов добычи начинается процесс добычи. Бурение осуществляется на соответствующей глубине, на которой располагаются слои добытого материала. Для того чтобы равномерно распределить давление голубого топлива, бурение осуществляется особым способом — телескопическим (ступенчатым, диаметр бурения периодически уменьшается).
Скважина укрепляется специальными корпусными трубами и заполняется цементным раствором. Для выравнивания давления одновременно бурят два или три отверстия, позволяя газу подниматься естественным образом в соответствии с законами физики. Затем продукт промывается для отделения газа от примесей.
Добыча с использованием угольных шахт
Существуют различные формы газа — метан из карбонатных отложений. Давно известно, что шахтерский метан является серьезной проблемой для горняков, он часто вызывает взрывы в шахтах, что приводит к обрушению горных пород. Концентрация метана увеличивается с глубиной шахты, поэтому риск несчастных случаев увеличивается с глубиной шахты.
Метан может принимать различные формы: свободную, растворенную и поглощенную. При смешивании с воздухом или угольной пылью он становится взрывоопасным и стремится покинуть углеродистые жилы, обеспечивая тем самым безопасность шахтеров. Выделяемый газ может быть использован с большой выгодой, поскольку он не устраняет «отходы» процесса добычи угля.
Существует два метода дегазации (процесс выделения метана): активный и пассивный. Пассивный газоотвод — это когда газ изолируется от шахты и затем вентилируется наружу или, если это невозможно, разбавляется до безопасного соответствия потоку воздуха. Активная дегазация (основной метод получения метана) осуществляется с помощью специальных вакуумных насосов (искробезопасных) по вентиляционным каналам и транспортируется в резервуары для хранения.
Метод гидроразрыва
Гидравлический крекинг — это способ повышения рентабельности бурения газовых скважин и важная часть так называемого «частотного метода». Гидроразрыв пласта основан на создании специальных трещин в пласте для повышения эффективности и обеспечения дополнительного притока необходимой жидкости (в данном случае газа).
Вода, песок и необходимые химические вещества закачиваются в скважину с помощью специального оборудования под давлением. Эта смесь создает трещины в породе и оживляет скважины, которые больше не функционируют должным образом. Гидравлическая жидкость (химическая) представляет собой специальную смесь полимеров с высоким молекулярным весом.
Особенности подводной добычи
Но не только на суше находятся огромные запасы газа. Океаны и моря также полны таких ценных ресурсов. Добыча этого минерала из моря имеет свои особенности и требует специального оборудования — специальных гравитационных буровых платформ. Они огромные, тяжелые и построены для того, чтобы удерживать буровую бригаду в течение длительного времени. Они стоят на прочном бетонном основании и устойчивы к большим волнам. Буровые установки интегрированы в основание платформы, там же находятся специальные резервуары для добытого газа, а сама платформа соединена с материком трубопроводами.
По мнению экспертов, добыча газа в России сократилась из-за общего снижения мирового спроса на энергоносители на фоне пандемии коронавируса COVID-19 и связанных с ней карантинных ограничений.
Метод добычи углеводородного газа аналогичен методу добычи нефти. Газ добывается из недр через скважину. Бурение ведется равномерно по всему месторождению для постепенного снижения пластового давления. Этот метод также предотвращает перетекание газа между участками пласта и своевременное орошение пласта.
Читайте подробнее в этой статье: добыча газа.
Согласно отчету BP за 2017 год, мировая добыча газа составила 3,68 млрд куб. м.3 США занимают первое место с 734,5 млрд куб. м, или 20% от общемирового объема. Россия заняла второе место с 635,6 млрд. куб. м.
Происхождение
Существуют две теории происхождения газа: минеральная и биомасса.
Согласно минеральной теории, углеводороды образуются в результате химических реакций глубоко в недрах Земли из неорганических соединений под воздействием высокого давления и температуры. Затем, благодаря внутренней динамике Земли, углеводороды поднимаются в зоны с более низким давлением и образуют минеральные отложения, содержащие природный газ.
Согласно биогенетической теории, природный газ образуется в недрах Земли в результате анаэробного разложения растений и животных при высоких температурах и давлении.
Несмотря на продолжающиеся споры о происхождении углеводородов, биогенетическая теория завоевывает все большую популярность в научном сообществе.
Транспортировка
Подготовка газа к транспортировке
В некоторых месторождениях газ является отличным качеством, но в целом газ не является конечным продуктом. Помимо содержания целевых компонентов (а целевые компоненты могут отличаться у разных конечных пользователей), газ содержит примеси, которые трудно транспортировать и нежелательно применять.
Например, водяной пар может конденсироваться и скапливаться в различных участках трубопровода, обычно на изгибах, тем самым препятствуя движению газа. Сероводород является мощным коррозионным агентом и может повредить трубы, оборудование и резервуары для хранения.
В результате перед отправкой в магистральный трубопровод или на нефтехимический завод газ проходит обработку на газоперерабатывающей установке (ГПУ).
Первым шагом в подготовке является удаление нежелательных примесей и сушка газа. Затем газ сжимается до давления, необходимого для переработки. Традиционно газ сжимается до давления 200-250 бар, что приводит к 200-250-кратному сокращению.
Далее следует следующий этап зачистки. На специальных установках газ разделяется на нестабильный бензин и отбензиненный газ. Очищенный газ направляется в центральный трубопровод и на нефтехимическую установку.
Нестабильный бензин поступает на газофракционирующую установку, где разделяется на легкие углеводороды: этан, пропан, бутан и пентан. Эти вещества также являются ценным сырьем, особенно для производства полимеров. А смеси бутана и пропана являются конечными продуктами, особенно используемыми в качестве бытового топлива.
Газопровод
Средством транспортировки газа являются трубопроводы.
Стандартный диаметр газопровода составляет 1,42 метра. Газ в трубопроводе закачивается до давления 75 атм. Проходя через трубку, газ, в котором преувеличены силы трения, постепенно теряет энергию и рассеивается в виде тепла. По этой причине вдоль трубопровода регулярно строятся специальные компрессоры. Здесь газ сжимается и охлаждается до необходимого давления.
Для непосредственной доставки потребителю отводится магистральный трубопровод меньшего диаметра — газораспределительная сеть.
Транспортировка СПГ
Что делать с участками, расположенными вдали от магистрального газопровода и недоступными? Природный газ поступает в эти районы в сжиженном виде (СПГ), на море и на суше в специальных криогенных резервуарах.
В море сжиженный газ перевозится на танкерах для перевозки сжиженного природного газа (СПГ-танкерах), оборудованных изотермическими резервуарами.
СПГ также транспортируется по суше, как железнодорожным, так и автомобильным транспортом. Для этого используются специальные резервуары с двойными стенками, которые могут поддерживать необходимую температуру в течение определенного периода времени.
