Природный газ относится к числу невосполнимых полезных ископаемых. Согласно одной из наиболее популярных теорий они образуются в ходе длительного процесса анаэробного разложения живых организмов в толщах почвы под действием высоких температуры и давления. В составе добываемого сырья встречается метан, бутан, этан, пропан и другие соединения. Природный газ не имеет запаха и цвета. В России добыча и переработка этого ископаемого начались около 200 лет назад. В первое время газ считался побочным продуктом нефтедобычи (оба вида топлива обычно залегают рядом друг с другом). Однако впоследствии добывать данные ископаемые начали отдельно.
Газовые месторождения
Российская Федерация имеет крупнейшие запасы газа в мире. Вторым по запасам этого ископаемого считаются США. Следом за ним идут некоторые страны с постсоветского пространства (Азербайджан, Узбекистан, Казахстан) и государства, расположенные на территории Персидского залива. Добыча природного газа ведется по всему миру. Причем разработка залежей голубого топлива не ограничивается территорией суши. Его активно добывают с морского дна. В России месторождения газа в основном располагаются за Уральскими горами. Также они встречаются на Северном Кавказе и Черном море. Самые большие запасы голубого топлива обнаружены в следующих месторождениях:
- Уренгойское. Оно находится в Ямало-Ненецком АО. По объему запасов природного газа это месторождение является вторым в мире.
- Находкинское. Это месторождение также относится к ЯНАО. К его разработке приступили в 2004 году. По оценкам, запасы газа в нем достигают 275 миллиардов куб.м.
- Ангаро — Ленское. Находится в Иркутской области. Разведывательные данные свидетельствуют, что в месторождении скопилось порядка 1,4 триллиона куб.м. газа.
- Ковыктинское. Расположено неподалеку от Иркутска. Относится к числу наиболее сложных с точки зрения добычи месторождений, так как часть территории покрыта слоем вечной мерзлоты. По предварительным оценкам, здесь залегает около 2-х триллионов куб.м. газа и примерно 120 миллионов тонн жидкого конденсата.
- Штокманское. Еще одно месторождение, относящееся к категории крупнейших. Оно находится примерно 600 км от Мурманска и включает в себя порядка 3,8 триллиона куб.м. газа. Из-за большой глубины залегания ископаемых добыча на этом месторождении пока не ведется.
Все крупные и большинство мелких месторождений в РФ принадлежит Газпрому. Газовый монополист, добывающий и перерабатывающий более 74% всех российских запасов топлива, занимает 20-процентную долю мирового рынка. Газпром помимо основных своих задач проводит также газификацию страны.
Разведка газовых месторождений и методы добычи
Перед началом добычи проводится геологическая разведка территории, где, возможно, имеются залежи голубого топлива. Они позволяют определить примерные запасы газа и перспективность разработки месторождения. Разведка местности проводится одним из следующим методов:
- Гравитационная. В ходе которой специалисты оценивают силу тяжести горных пород. О наличие газа свидетельствуют области, обладающие более низкой плотностью.
- Магнитная. Она основывается на разной магнитной проницаемости пород.
- Сейсмическая. Такая геологическая разведка предполагает использование специальной аппаратуры, которая посылает сквозь земные слои волны различной длины и улавливает отраженное эхо.
- Геохимическая. Проводится изучение подземных вод на уровень концентрации в них определенных химических соединений.
- Бурение. Считается наиболее точным методом геологоразведки. Однако бурение является и самым дорогостоящим способом исследования месторождений.
Существует несколько достаточно эффективных методов добычи природного газа. К ним относятся:
- Одно из самых основных направлений это конечно же, бурение. Природный газ заполняет множество пустот в земных породах, соединяясь между собой каналами. При бурении скважины топлива под естественным давлением начинает подниматься вверх. Чтобы обеспечить равномерную добычу, саму скважину создают в виде «лесенки», а ее стенки укрепляются обсадными трубами.
- Гидроразрыв пласта. Такой метод также предполагает бурение скважин, в которые затем нагнетается большое количество водного или воздушного потока. Этот подход позволяет разрушить перегородки, образовавшиеся в горной породе, благодаря чему весь газ под давлением выходит наружу.
- Добыча под водой. Добыча газа под водой ведется со специальных платформ, бетонное основание которых упирается в дно. Именно в последние встраиваются колонны, посредством которых ведется бурение скважин, и резервуары для временного хранения топлива. Далее газ по трубопроводу отправляется на сушу, где его обрабатывают традиционным способом.
Добываемый газ содержит множество разнообразных примесей. Поэтому его оправляются на специальную станцию, которую обычно строят рядом с месторождением. Перерабатывать ископаемые необходимо, так как нужно удалить из них примеси и разные включения такие как песок и вода.
Впоследствии голубое топливо отправляется на хранение. Для этого его предварительно охлаждают до температуры в -160 градусов и заполняют им емкости из алюминиевых сплавов или стали. В основном газохранилища возводят под землей.
Для транспортировки газа конечным потребителям и экспортных поставок используются специальные магистральные трубопроводы, по которым газ поставляется на газораспределительные станции, где проводится снижение давления, но и добавление одоранта (этил меркаптан) вещество которое придает газу характерный запах и позволяет предотвратить незаметную утечку газа.
Сегодня добыча газа – это одна из важнейших отраслей промышленности России. Она формирует значительную часть бюджета страны.
По своему химическому составу природный газ является наиболее чистым и экологичным топливом. По сравнению с другими видами топлива, материал очень эффективен в промышленности и жилой сфере. Минимальный вред окружающей среде при сгорании газа и высокий КПД объясняет востребованность в данном виде топлива, большие запасы которого имеются на территории России и некоторых других государств.
Месторождения природного газа
Технология добычи сланцевого газа
Кроме всем известного природного газа, составляющего основу экономики страны, существуют месторождения его сланцевого аналога. Добывать сланцевый газ намного сложнее, при этом наносится огромный вред окружающей среде. Поэтому добыча сланцевого газа не так распространена, в отличие от природного.
Природный газ
Залегают подземные источники на глубине от нескольких сотен метров до нескольких километров. Подземная порода обладает пористой структурой, в которой скапливается газообразное вещество. Эти поры соединяются каналами и могут представлять собой обширные области. Визуально месторождение природного газа представляет собой куполообразный подземный резервуар, верхняя часть которого заполнена газом. Ниже находится более тяжелая нефть или пластовая вода. Чем меньше заглубление естественного резервуара, тем ниже себестоимость добычи материала.
Способы добычи природного газа
Благодаря разности давления в природном резервуаре и на поверхности земли, выход газа при наличии соответствующего пути происходит за счет собственной энергии. Организации, занимающейся газодобычей, требуется подготовить в осваиваемом пласте несколько скважин, при помощи которых удается компенсировать давление на разных участках. Весь процесс от добычи углеводорода до его поставки конечному потребителю организован таким образом, что летучее вещество все время находится в герметичных емкостях.
Для извлечения газа выполняется бурение с последующей установкой в скважину герметичных труб. Трубы вкладываются друг в друга по методу подзорной трубы. Буровая установка оснащается мощным инструментом, способным разбить твердые пласты камня. По мере увеличения глубины растет сопротивление породы, а скорость работы снижается.
Для укрепления стенок скважины и вывода на поверхность разбитого камня и грунта, в трубу установки закачивается специальный глинистый раствор. Поднимаясь обратно по стенкам трубы, раствор выносит на поверхность отработанную породу, а также создает на стенках плотный защитный слой. Полученная корка засыхает и становится естественным укреплением. После извлечения на поверхность, материал подается на специальные газообрабатывающие комплексы.
Природный газ относится к разряду полезных ископаемых, которые образуется в результате анаэробного разложения различных органических веществ на которые действуют высокие температуры и давления.
Природный газ может существовать в двух видах:
- кристаллическом;
- растворенном;
Стоит отметить, что природный газ это не однородная субстанция. Основная часть его состоит с метана — простейшего углеводорода. Также в его состав входит — этан, пропан, бутан. Также в составе могут содержаться примеси не углеродной категории — азот, гелий, сероводород, водород, диоксид углерода. В чистом виде природный газ полностью лишен запаха и цвета. Для того чтобы была возможность сразу выявлять утечку в него вводиться небольшая часть одорантов. Для этой цели чаще всего используется этил-меркаптан, который обладает достаточно резким неприятным запахом.
На мировом рынке добыча природного газа в России составляет 20% от всего количества. Основные места залегание природного газа расположены на Северном Кавказе, Дальнем Востоке, Волго-Уральской, Тимано-Печерской и Западно-Сибирской провинции.
К числу самых обеспеченных газовых стран также можно отнести Иран, Саудовская Аравия, Катар. Стоит отметить, что количество добычи природного газа в странах Европы значительно сократилось. В таких странах как Украина, Франция, Польша, Австрия, Германия, Великобритания проводятся разработки по добыче сланцевого газа, но это достаточно дорогостоящее мероприятие и экологически небезопасное.
США опережает Россию по уровню добыч природного газа и на сегодняшний день планируется расширения рынка сбыта.
Для того чтобы добыть природный газ с недров земли используются скважины. Во время процесса образования скважин пластовое давления спадает. Это связано с тем, что скважины равномерно распределяются по всей территории месторождения. Природный газ имеет свойство заполнять все микроскопические пустоты в недрах земли.
Добыча под естественным давлением характеризуется тем, что все пустоты в недрах земли соединены различными трещинами и каналами, по которым природный газ перемещается. При этом газ перемещается с пор с низким давлением, в поры с более высоким. Такой процесс продолжается до тех пор, пока газ не попадает в скважину и не начинает подыматься вверх. После того как газ достигает вершины он отправляется в специальные газоперерабатывающие заводы или на станции. В таких местах природный газ отделяется от различных примесей, и готовиться к дальнейшей транспортировке.
Природный газ может также добывается с угледобывающих шахт. В таком случае с шахты извлекается метан, такой способ дает возможность предотвратить взрывы. Такой метод добычи газа очень широко применяется в США. Образование газа в таком случае происходит только в определенном промежутке между бурым и антрацитовым углем.
Для добычи газа может быть использован метод гидроразрыва. Такой метод в некоторых районах запрещен, поскольку может привести к землетрясению. Принцип добычи основывается в нагнетании воздушного или водяного потока через скважину. Таким методом происходит разрыв перегородок, в результате чего природный газ поднимается наружу.
Достаточно большое количество местозарождений природного газа находиться под водой. Для того чтобы осуществить добычу в таком случае устанавливаются платформы. Если такая местность находиться не далеко от береговой линии устанавливаются наклонные скважины, направленные в сторону воды. Если глубина достигает 300 метров, требуется установка плавучей платформы. Для того чтобы сделать конструкцию более устойчивой на ее углах устанавливаются стабилизирующие элементы, которые напоминают колоны. В центре такой платформы располагается скважина с буровой вышкой. При глубине до 3000 метров необходимо устанавливать полупогружные колоны.