Состав, добыча и использование природного газа

Природный газ — полезное ископаемое, образовавшееся в результате анаэробного разложения органических веществ под влиянием высокой температуры и давления.

Погибшие организмы опускались на морское дно, формируя илистые осадки, которые за счет геологических смещений проникали на большую глубину.

Именно там в течение миллионов лет протекал процесс, при котором углерод, входящий в состав осадочных пород, стал частью соединений, называемых углеводородами. Это происхождение природного газа.

Характеристики

Природный газ в условиях залегания в недрах Земли (пластовые условия) представляет собой автономные скопления или залежи. В месторождениях нефти он образуется в виде шапки — это так называемый свободный газ.

Он также может существовать в кристаллическом или растворенном виде.

Природный газ не является однородной субстанцией.

Его основную часть составляет метан (CH4) – простейший углеводород (98 %). Также в его состав входят гомологи метана:

• бутан (C4H10);
• пропан (C3H8);
• этан (C2H6).

и некоторые примеси неуглеводородной категории:

• гелий (Не);
• азот (N2);
• сероводород (H2S);
• водород (H2);
• диоксид углерода (СО2).

Природный газ в чистом виде лишен запаха и цвета. Для того чтобы выявить утечку, в него добавляется малая доля одорантов. Чаще всего с этой целью используется этил-меркаптан (серосодержащее вещество), для которого характерен резкий неприятный запах.

Месторождения и запасы

На постсоветской территории крупнейшими месторождениями природного газа обладают Узбекистан, Азербайджан, Казахстан (Карачаганакское месторождение) и Туркмения.

На мировом рынке добычи доля России составляет более 20 %.

Основные  места залежей сосредоточены в Волго-Уральской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской газоносных провинциях, а также на Дальнем Востоке и Северном Кавказе.

• Уренгойское месторождение по величине пластовых запасов природного газа занимает второе место в мире. Оно располагается в Ямало-Ненецком АО Тюменской области. Здесь начали добывать газ в 1978 году.
• Находкинское месторождение расположено в Большехетской впадине Ямало-Ненецкого АО. Согласно оценке экспертов, газовые запасы в этом месте превышают 275 миллиардов кубометров. Его разработка стартовала в 2004 году.
• Ангаро-Ленское месторождение было открыто в начале XXI столетия. Располагается в Иркутской области, вблизи рек Ангары и Лены, в соответствии с которыми ему и дано название. Запасы природного газа составляют примерно 1,4 триллиона кубометров.
• Ковыктинское месторождение расположено в 450 км к северо-востоку от города Иркутск, на высокогорном плато, которое покрывает темнохвойная тайга. Климатические условия в данном районе весьма суровые. Часть территории находится во власти многолетней мерзлоты. Помимо этого, большое количество каньонов осложняют рельеф этой местности. Величина запасов природного газа достигает двух триллионов кубометров и 120 миллионов тонн жидкого газового конденсата.
• Штокманское газоконденсатное месторождение является одним из самых крупномасштабных в мире. Его открытие произошло в 1988 году. Расположение — центральная часть шельфа Баренцева моря ориентировочно в 600 км к северо-востоку от города Мурманск. Объем газовых запасов составляет 3,8 триллиона кубометров. В связи с большой глубиной залегания газа, а также затруднительными условиями разработки, добыча здесь ещё не ведется. Реализация проекта по получению полезного ископаемого требует высокотехнологичного оборудования и значительных затрат.

Также следует отметить крупные месторождения природного газа по России и странам СНГ.

• Игримское и Похромское (Березовская газоносная область).
• Пелачиадинское и Северо-Ставропольское (Ставропольский край).
• Дагестанские Огни (Дагестан).
• Байрам-Алийское, Шатлыкское, Кызылкумское (Средняя Азия).
• Усть-Сильгинское и Мыльджинское (Васюганская газоносная область).

Другие страны

В число самых обеспеченных газовыми запасами стран помимо России входит Иран (месторождения на шельфе Персидского залива), Саудовская Аравия (месторождение «Гавар»), Катар (месторождение «Рное»).

Добыча газа в Европе сократилась в последние годы почти на одну треть, при значительном росте цен. Разработки ведутся в Великобритания, Германии, Франции, Польше, Украине, Австрии, Румынии.  В этих странах Европы присутствует в основном сланцевый газ, но его добыча стоит дорого и экологически небезопасна.

США опережает Россию по добыче газа, но уже заметен процесс на снижение объемов. Америка находит новые рынки сбыта, она готовится экспортировать сланцевый газ в Европу.

Способы добычи

Добыча природного газа осуществляется посредством скважин, методом его извлечения из глубин. Во время этого процесса пластовое давление в залежи ритмично спадает, благодаря тому что скважины распределены равномерно по территории месторождения. Природный газ заполняет микроскопические пустоты земных недр.

Под естественным давлением

Они соединяются между собой посредством трещин-каналов, по которым газообразные вещества перемещаются из пор с низким давлением в поры с более высоким, пока не окажутся в скважине и не начнут подниматься вверх.

В составе такого природного газа имеются различные примеси, которые устраняются на газоперерабатывающих заводах или на специальных станциях для последующей транспортировки.

Из угледобывающих шахт

Существует еще несколько методов добычи.

Извлечение газа метана из угледобывающих шахт в целях предотвращения взрыва. Данный промысел активно практикуется в США. Образование газа происходит исключительно в промежутке между антрацитовым и бурым углем.

Гидроразрыв

Наиболее распространена методика гидроразрыва, принцип которой заключен в нагнетании водного или воздушного потока через скважину.

В результате такого приема перегородки разрушаются и полезные ископаемые поднимаются наружу.

В некоторых странах этот метод запрещен, так как может привести к землетрясению.

Под водой

Как известно, большинство крупных месторождений газа находится под водой. Для добычи недалеко от береговой линии строятся наклонные скважины, направленные в сторону воды. Высокие сваи устанавливаются при маленькой глубине.

Для работы на месторождениях в зонах глубин от 100 до 300 метров используются плавучие платформы, по углам которых располагаются стабилизирующие элементы наподобие колонн.

В центре устанавливается буровая вышка.

В той области, где будет происходить процесс бурения, опоры спускаются ко дну с последующим углублением в грунт.

На особо больших глубинах (до 3000 метров) применяются полупогружные платформы. Они размещаются на понтонах и удерживаются с помощью 15-тонных якорей. Наиболее устойчивыми считаются платформы гравитационного типа. Опорные колонны сооружены из бетона.

Они оснащаются не только буровыми станками, но и резервуарами с трубопроводами, в которых хранится сырье.

Технологический процесс

Главным оборудованием для добычи природного газа является буровая установка.

Она представляет собой четырехногую металлическую вышку, высота которой от 20 до 30 метров. К ней подвешивается толстая труба из стали с буром на нижнем конце. Её вращение происходит под действием ротора. Трубу удлиняют по мере увеличения глубины скважины, куда нагнетают специальную жидкую массу, чтобы разрушенные породы её не забивали. Это осуществляется при помощи насоса через трубу.

Раствор очищает пространство между трубой и стенами скважины, удаляя известняк и песчаник. Жидкость, вымывающая разрушенные породы, одновременно способствует вращению бура. До того момента, как будет достигнуто дно скважины, раствор отвечает за вращение турбины, прикрепленной к буровой установке. Такое приспособление называют турбобур.

Усовершенствованный механизм предполагает функционирование сразу нескольких турбин, насаженных на общий вал. Поскольку добываемый газ в недрах находится под большим давлением, для его поднятия по трубам устанавливается ряд засовов из стали, которые контролируют выпуск и предотвращают несчастные случаи, связанные с высокой скоростью его выхода.

Хранение и транспортировка

Добытый природный газ хранится в специальных герметичных, газонепроницаемых резервуарах.

Для сжиженного сырья предназначены специальные стальные емкости, которые имеют двойные стенки. Они также могут изготавливаться из прочных сплавов алюминия. Как правило, между стенками прокладывается нетеплопроводный материал, препятствующий нагреванию газа.

Самые большие газохранилища создаются под землей. В качестве стенок выступают плотные горные пласты. Для того чтобы породы не подверглись разрушению, их бетонируют. Хранилище для сжиженных газов может быть в виде глубокой горной выработки. Оно представляет собой котлован или яму, которая герметично закрывается металлическим люком.

Основной способ транспортировки газа — трубопроводный. Движение осуществляется по трубам с большим диаметром.

Давление составляет 75 атмосфер. Оно стабильно поддерживается на определенном уровне, благодаря наличию компрессорных станций, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга.

Транспортировка газа также осуществляется с помощью танкеров (газовозов).

На них перевозится сжиженный газ при термобарических условиях. Этот способ подразумевает проведение ряда подготовительных процессов для использования танкеров.

К морскому берегу требуется протянуть газопровод, оборудовать завод для сжижения и построить порт.

Данный метод транспортирования экономически обоснован, особенно если потребитель находится на расстоянии более 3000 км от пункта добычи.

Влияние газодобывающих систем на экологию

35 % от общего объема выбросов в атмосферу составляют отходы стационарных источников, относящихся к газодобывающей системе. Из них только 20 % улавливаются и обезвреживаются. Это довольно низкий показатель среди всех промышленных отраслей. Газотранстпортная система оказывает существенное техногенное влияние на окружающую среду. В атмосферу поступает примерно 70% всех выбросов. На газокомпрессорных станциях проводятся нижеперечисленные операции, которые сопровождаются выделениями вредных веществ:

• продувка газопровода (залповый выброс);
• смазка бака дегазации;
• срабатывание пневмокранов.

При наличии станций одоризации возможен выброс некоторой доли одоранта во время передавливания одоризирующих веществ из емкости хранения в рабочий резервуар.

Если ведется добыча сланцевого газа последствия для экологии бывают катастрофическими.

Для обогрева домов возможно использовать не только природный газ, но и другие виды топлива, об этом читайте в нашей статье.

Масштабное сжигание газа приводит к парниковому эффекту https://greenologia.ru/eko-problemy/parnikovyj-effekt.html , прочитайте об этом по ссылке

Применение

Природный газ широко используется в качестве горючего в частных жилых домах и квартирах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи. Он также выступает в роли топлива для котельных ТЭЦ и машин.

Природный газ — одна из лучших разновидностей горючего для бытовых и промышленных нужд. Его главная ценность заключается в том, что это экологически чистое минеральное топливо, при сгорании которого образуется малое количество вредных соединений.

Себестоимость добычи газа постоянно растет. так, например, в 2014 году в России она увеличилась за год на 12%.