Газовая промышленность

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Этапы развития

2. Добыча природного газа

3. Россия в мировой системе газообеспечения

4. Перспективы газовой области

5. Природные газы

6. Свойства природных газов

7. Виды природного газа и способы его добычи

8. Сланцевый газ

9. Метан угольных пластов (МУП)

10. Технологический процесс добычи природного газа

11. Хранение природного газа

12. Подготовка природного газа к транспортировке

13. Транспортировка природного газа

14. Использование природного газа

15. Экология

Заключение

Литература

газообеспечение добыча природный транспортировка



Введение

Понятие газовой отрасли и промышленности.

В Газовой промышленности представлены крупнейшие энергетические и нефтегазовые компании, специализирующиеся на добыче, транспортировке и переработке газа.

Газовая промышленность является важнейшей бюджетоформирующей отраслью экономики России. Самая молодая и динамично развивающаяся отрасль топливно-энергетического комплекса обеспечивает добычу, транспортировку, хранение и распределение природного газа, переработку попутного газа нефтяных месторождений, обеспечивая более 50 % внутреннего энергопотребления.

Большая экономическая значимость газовой промышленности определяется тем, что добыча газа более чем в два раза дешевле добычи нефти и в пятнадцать раз дешевле добычи других углеводородов. Газ - идеальный источник энергии для коммунально-бытового хозяйства и некоторых отраслей экономики и производства.

Газовая промышленность обеспечивает не только добычу, но и транспортировку газа, доставку его к потребителю. На территории России находится более трети мировых разведанных запасов природного газа, но практически все они сосредоточены в отдаленных от промышленных центров областях Западной Сибири. Строительство и эксплуатация крупнейшей в мире газотранспортной сети - Единой системы газоснабжения России также является предметом газовой промышленности.

Краткая характеристика.

Газовая отрасль играет стратегическую роль в экономике России. На долю газа приходится около половины общего объема производства и внутреннего потребления энергетических ресурсов. В настоящее время в России доля газа в топливном балансе ТЭС составляет 62%, а в европейской части - 86%. Отрасль обеспечивает порядка 10% национального ВВП, до 25% доходов государственного бюджета страны. Экспорт природного газа приносит России около 15% валютной выручки. Обладая крупнейшими в мире запасами природного газа (47,82 трлн куб. м) и не имея равных по объемам годовой добычи (656 млрд куб. м в 2006 году), Россия является важнейшим звеном мировой газовой промышленности. В структуре общемирового экспорта газа на долю России приходится свыше четверти всего объема.

Преимущества отрасли:

В условиях жестко регулируемых государством цен на газпромовский газ этот вид топлива привлекателен для потребителей не только относительной экологической чистотой и удобством использования, но и ценовыми преимуществами перед альтернативными топливными ресурсами. Невзирая на трудности с вхождением в принадлежащую «Газпрому» Единую газотранспортную систему и отсутствие перспектив выхода на внешние рынки, «независимый» сегмент газовой отрасли России развивается достаточно активно.

Недостатки отрасли:

В отличие от нефтедобычи, газовая отрасль за всю постсоветскую историю так и не показала существенного роста. Высокие дотации при внутреннем потреблении энергоносителей, низкая эффективность их использования и недостаточность инвестиций. Истощение старых месторождений, отставание прироста разведанных и подготовленных к эксплуатации новых месторождений природного газа, непрерывное смещение наиболее перспективных по запасам месторождений далеко на север и в шельфовую зону. Кроме того, происходит старение основных фондов газовой отрасли. На сегодня их износ оценивается в 57 с лишним процентов. Отрасль находится в высокой зависимости от конъюнктуры мирового энергетического рынка.



1. Этапы развития

Октябрьская революция 1917 положила начало планомерному освоению месторождений природного газа и созданию отечественной газовой промышленности, в развитии которой выделяются три основных этапа.

Первый этап, продолжавшийся до 1956, характеризуется становлением газовой промышленности и созданием необходимых предпосылок для быстрого роста добычи газа. В 1928 добыча газа составила 0,3 млрд. м3, в 1940 была доведена до 3,2 млрд. м3. На первом этапе развития газовой промышленности накоплен опыт разведки и разработки газовых месторождений и строительства магистральных газопроводов.

Коренные сдвиги в развитии газовой промышленности произошли после 20-го съезда КПСС (1956), поставившего задачу увеличить добычу газа к 1960 более чем в 4 раза. В 1956 газовая промышленность выделилась в самостоятельную отрасль народного хозяйства и начался второй этап (1956-72) её развития, для которого характерен быстрый рост объёмов добычи и транспорта газа, обусловленный расширенным восполнением его разведанных запасов, совершенствованием техники и технологии. Разведанные запасы природного газа на этом этапе увеличились с 0,7 до 17,7 трлн. м3, добыча газа возросла с 12 до 221,4 млрд. м3. Если в 1956 практически весь газ добывался в районах Европейской части CCCP, то в 1972 её удельный вес в общесоюзной добыче снизился до 65% в результате возрастания роли районов Средней Азии и Сибири.

С ускорением темпов наращивания добычи газа в 1972 начался третий этап развития отрасли. Появилась возможность значительно повысить уровень газификации жилищного фонда. Газифицировано около 5000 городов и посёлков городского типа, 150 тысяч населённых пунктов в сельской местности, более 20 тысяч промышленных предприятий (1980). С применением газа в 1980 производилось 92% стали, 93% чугуна, 40% проката, 25% цветных металлов, 60% цемента и свыше 90% минеральных удобрений. Возрастало значение газа в качестве химического сырья.

Распределение объемов добычи углеводородов по регионам Российской Федерации в 2013 году:

Производительные мощности на территории России



2. Добыча природного газа

3. Россия в мировой системе газообеспечения

Газовая промышленность - крупнейший элемент российской экономики и мировой системы энергообеспечения. Россия занимает первое место в мире по добыче, запасам и ресурсам газа, обеспечивает свыше 21% его мирового производства и около 25% всех международных поставок. В 2010 г. валовая добыча природного и попутного нефтяного газа в России возросла до 665,5 млрд м3, из них эффективный объем, включая товарный газ, технологические нужды и закачку в пласт, составил около 650 млрд м3, сожжено в факелах - почти 16 млрд м3.

В 2010 - 2011 гг. вследствие оживления мировой экономики спрос на энергоносители в мире, в том числе на газ стал возрастать. В условиях повышения нефтяных цен происходило общее увеличение стоимости энергетических ресурсов, включая газ. Продолжилась тенденция опережающего роста добычи и потребления газа по сравнению с нефтью, при этом стоимость энергетической единицы газа пока остается существенно заниженной.

Дополнительным фактором увеличения спроса на газ, уголь и мазут стала крупная авария на АЭС Фукусима в Японии в марте 2011 г., в результате которой произошло выбытие мощностей ядерной генерации и сокращение выработки атомной энергии. В условиях традиционного значительного резерва мощностей по всем видам электрогенерации при снижении производства атомной энергии Япония значительно увеличила закупки СПГ и нефтепродуктов для ТЭС.

Однако в долгосрочном плане наибольшее значение для глобальной системы энергообеспечения имеет изменение энергетической политики в ряде стран в направлении повышения безопасности и экологической надежности, происходит пересмотр, замораживание и сворачивание ядерных программ в Европе, АТР, Северной Америке.

На фоне роста спроса на энергоносители в 2010 г. произошло увеличение добычи газа в странах СНГ, в результате чего доля Содружества в мировом предложении превысила 28%. Добыча газа в Казахстане увеличилась с 32 до 37 млрд м3, в Азербайджане - с 14,8 до 16 млрд м3, на Украине - с 19 до 21 млрд м3, в Туркменистане - с 64,4 до 75,1 млрд м3. В результате истощения сырьевой базы продолжилось снижение добычи газа в Узбекистане.

В целом добыча газа в СНГ составила в 2010 г. 861 млрд м3, что является рекордным показателем за всю историю развития газовой промышленности на этой территории. В начале 1990-х гг. добыча газа в СССР превышала 800 млрд м3. Тогда это составляло более 40% всей мировой добычи, при этом в Российской Федерации добывалось 641 - 643 млрд м3 газа в год (более 32% от мира), в том числе в Западной Сибири более 580 млрд м3.

На протяжении двух последних десятилетий происходит устойчивое сокращение доли России в мировой добыче газа, что указывает на более медленное развитие российской газовой отрасли, чем в других газодобывающих странах. Такая ситуация не соответствует ни ресурсным, ни технологическим, ни производственным возможностям российского газового комплекса.

С 1992 г. до начала 2000-х гг. добыча газа в стране устойчиво снижалась, хотя и небольшими темпами. С 2002 г. за счет ввода ряда новых объектов (в т. ч. на разрабатываемых месторождениях) происходило последовательное увеличение добычи. В 2006 - 2011 гг. добыча газа в России достигла своего исторического максимума - 656 - 665 млрд м3 в год, при кратковременных спадах в результате сокращения преимущественно внешнего спроса. Снижение роли России в глобальной системе газообеспечения указывает на необходимость активизации деятельности в области ГРР, добычи, переработки и маркетинга газа на внутреннем и международных рынках.

После глобального финансово-экономического кризиса, вызвавшего снижение спроса и цен на энергоносители в 2008 - 2009 гг., рост добычи газа в России в 2010 - 2011 гг. был обеспечен в основном за счет восстановления внутреннего рынка, что было более выгодно независимым производителям, которые ориентированы на прямые поставки клиентам в стране. При этом восстановить позиции в Европе России так и не удалось, что сказалось на результатах работы Газпрома. По темпам роста добычи ведущие независимые производители газа («НОВАТЭК», «Сибнефтегаз») существенно опережают Газпром. Из вертикально интегрированных нефтяных компаний значительно нарастил добычу природного газа «ЛУКОЙЛ», работающий на Находкинском месторождении в ЯНАО.

В региональном разрезе восстановление добычи газа в России произошло, прежде всего, за счет ЯНАО (12,8%). Из других крупных газодобывающих регионов прирост добычи газа был зафиксирован в Оренбургской области. Более чем в полтора раза выросла добыча на шельфе о-ва Сахалин - в рамках проекта «Сахалин -2» (консорциум Sakhalin Energy). Одновременно в результате организационных, технических и экономических причин добыча газа в проекте «Сахалин-1» (оператор ExxonMobil) продолжает снижаться, при этом весь объем добываемого газа (около 8 млрд м3 в год) закачивается обратно в пласт.

4. Перспективы газовой области

По прогнозам IEA(U.S. Energy Information Administration), природный газ станет самым востребованным ископаемым топливом с ростом потребления в среднем 1,6% ежегодно в период с 2008 по 2035 гг. Рост потребления охватывает все регионы, но его пик придется на страны, не входящие в OECD, где скорость потребления увеличится почти в три раза по сравнению со странами OECD. В странах, не входящих в OECD, он составит 2,2% в год до 2035 г., а в станах OECD - 0,8%. Как результат, на станы, не входящие в OECD, придется почти 76% мирового потребления природного газа. При этом на эти страны придется больше 81% мировой добычи природного газа с 2008 до 2035 гг. Природный газ останется наиболее предпочтительным углеводородным топливом для окружающей среды, поэтому его в целом потребление в мире возрастет с 110,7 трлн. куб. ф. (3,13 трлн. куб. м.) в 2008 г. до 168,7 трлн. куб. ф. (4,77 трлн. куб.м.) в 2035.

Общее потребление природного газа в промышленности будет расти в среднем на 1,7% ежегодно до 2035 г., а в электроэнергетике - на 2,2%. На эти два сектора вместе придется около 87% прогнозируемого роста потребления природного газа.

Потребление природного газа в России в среднем возрастет на 0,1% в год в рассматриваемый период, вследствие сокращения численности населения, перехода на атом в электроэнергетике, как попытке диверсифицировать энергобаланс, и стремления к увеличению прибыли от экспорта газа на европейские и азиатские рынки. Вне России потребление природного газа в Евразии и Европе, не входящей в OECD, возрастет на 0,4% ежегодно, с 8,2 трлн. куб. ф. (0,23 трлн. куб. м.) в 2008 до 9,1 трлн. куб.ф. (0,257 трлн. куб. м.) в 2035 г.

МЭА прогнозирует увеличение спроса на газ с 3,1 трлн. куб. м. в 2008 г. до 5,1 трлн. куб. м. в 2035 - рост на 62%, - что в среднем ежегодно составит 2%. Таким образом, природный газ покажет самый значительный рост потребления среди всех энергоносителей. Доля природного газа в мировом энергобалансе возрастет с 21% в 2008 г. до 25% в 2035 г.

5. Природные газы

Природный газ представляет собой естественную смесь газообразных углеводородов, в составе которой преобладает метан (80-97%). Образуется в недрах земли при медленном анаэробном (без доступа воздуха) разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. Природный газ существует также в виде естественных газогидратов в океанах и зонах вечной мерзлоты материков.

Природные газы состоят преимущественно из предельных углеводородов, но в них встречаются также сероводород, азот, углекислота, водяные пары. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений, состоят в основном из метана. Газ и нефть в толще земли заполняют пустоты пористых пород, и при больших их скоплениях целесообразна промышленная разработка и эксплуатация залежей. Давление в пласте зависит от глубины его залегания. Практически через каждые десять метров глубины давление в пласте возрастает на 0,1 МПа (1 кгс/см2).

Природный газ является высокоэффективным энергоносителем и ценным химическим сырьем. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива и сырья:

- стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива; производительность труда при его добыче выше, чем при добыче нефти и угля;

- отсутствие в природных газах оксида углерода предотвращает возможность отравления людей при утечках газа;

- при газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздушный бассейн; - при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД;

- высокие температуры в процессе горения (более 2000° С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.

Природный газ как промышленное топливо имеет следующие технологические преимущества:

- при сжигании требуется минимальный избыток воздуха;

- содержит наименьшее количество вредных механических и химических примесей, что позволяет обеспечить постоянство процесса горения;

- при сжигании газа можно обеспечить более точную регулировку температурного режима, чем при сжигании других видов топлива, это позволяет экономить топливо; газовые горелки можно располагать в любом месте печи, что позволяет улучшить процессы теплообмена и обеспечить устойчивый температурный режим;

- при использовании газа отсутствуют потери от механического недогорания топлива;

- форма газового пламени сравнительно легко регулируется, что позволяет в случае необходимости быстро обеспечить высокую степень нагрева в нужном месте.

Вместе с тем газовому топливу присущи и некоторые отрицательные свойства. Смеси, состоящие из определенного количества газа и воздуха, являются пожаро- и взрывоопасными. При внесении в такие смеси источника огня или высоконагретого тела происходит их возгорание (взрыв). Горение газообразного топлива возможно только при наличии воздуха, в котором содержится кислород, причем процесс возгорания (взрыва) происходит при определенных соотношениях газа и воздуха.

Теплота реакции горения выделяется мгновенно, продукты сгорания газа нагреваются и, расширяясь, создают в объеме, где они находились, повышенные давления. Резкое возрастание давления при сгорании газа в ограниченном объеме (помещении, топке, газопроводе) обусловливает разрушительный эффект взрыва.

При взрывах газовоздушной смеси в трубах с большим диаметром и длиной могут произойти случаи, когда скорость распространения пламени превзойдет скорость распространения звука. При этом наблюдается повышение давления приблизительно до 8 МПа (80 кгс/см2). Такое взрывное воспламенение называется детонацией. Детонация объясняется возникновением и действием ударных волн в воспламеняющейся среде.

Природные газы не ядовиты, однако при концентрации метана в воздухе, доходящей до 10% и более, возможно удушье вследствие уменьшения количества кислорода в воздухе. Горючие газы представляют значительную пожарную опасность; они сами легко воспламеняются, и их горение может вызвать ожоги или воспламенение других горючих материалов.

6. Свойства природных газов

Химические свойства:

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) -- от 70 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды -- гомологиметана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10).

А также другие неуглеводородные вещества: водород (H2), сероводород (H2S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Для облегчения возможности определения утечки газа, в него в небольшом количестве добавляют одоранты -- вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц). Чаще всего в качестве одоранта применяется тиолы, например, этилмеркаптан (16 г на 1000 мі природного газа).

Физические свойства:

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

Плотность:

от 0,68 до 0,85 кг/мі (сухой газообразный);

400 кг/мі (жидкий).

Температура самовозгорания: 650 °C;

Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;

Удельная теплота сгорания: 28--46 МДж/мі (6,7--11,0 Мкал/мі)(то есть это 8-12 квт-ч/мі);

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120--130.

Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Свойство 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. Трофимук, 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.

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 объёма пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как один объём воды при переходе её в гидратное состояние связывает до 220 объёмов газа. Зоны размещения газогидратных залежей сосредоточены главным образом в районах распространения многолетнемерзлых пород, а также под дном Мирового океана.

7. Виды природного газа и способы его добычи

Природный газ добывается с помощью эксплуатационных газовых скважин, а система разработки определяется геологическими условиями месторождения и экономическими расчетами. Рост добычи природного газа обеспечивается за счет открытия новых месторождений, вовлечения в разработку менее богатых месторождений, совершенствования технологий добычи и переработки сырья с использованием безотходной технологии. Масштабы добычи природного газа возрастают по мере развития промышленного производства, технического прогресса и роста народонаселения. Для добычи природного газа бурят вертикальные, наклонно-направленные и горизонтальные скважины с помощью буровых установок (БУ).

В недрах газ находится в пустотах (порах). Они соединены между собой микроскопическими каналами-трещинами, по которым газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Скважины размещают равномерно по территории месторождения, чтобы обеспечить в процессе добычи газа равномерное падение пластового давления в залежи. Это позволяет исключить переток газа между областями месторождения и преждевременное обводнение залежи.

Также природный газ может находиться в виде газогидратов, которые располагаются как под землей, так и на незначительной глубине под морским дном.

Попутный нефтяной газ (ПНГ), извлекаемый в процессе добычи нефти, помимо метана содержит этан, пропан, бутан и др. примеси. В зависимости от района добычи с 1 т нефти получают от 25 до 800 куб. м ПНГ. Он требует разделения на фракции на специальных газоперерабатывающих заводах, строительство которых или не предусматривается, или запаздывает к началу добычи нефти. Поэтому на промысле ПНГ часто сжигается в факелах, а продукты его сгорания представляют собой потенциальную угрозу для человеческого организма. В мире ежегодно сгорает свыше 100 млрд. куб. м ПНГ, по объему его сжигания, согласно данным Всемирного банка, лидирует Россия -- около 38 млрд. куб. м (2008 г.). На втором месте, по данным Всемирного фонда дикой природы, находится Нигерия -- 26 млрд. куб. м (2009 г.).

Нетрадиционный газ -- это промышленный термин, обозначающий природный газ: в глинистых сланцевых породах, в угольных пластах, в плотных песчаниках, глубоко залегающий, в геозонах под давлением.

Гидроразрыв пласта -- метод интенсификации работы нефтяных и газовых скважин, который заключается в создании трещин в пласте для обеспечения притока к забою скважины добываемого флюида, -- это газ, вода, конденсат, нефть либо их смесь. Технология ГРП включает в себя закачку в скважину с помощью мощных насосных станций жидкости разрыва (в составе геля, песка, воды или кислоты, которая разъедает стенки трещин в пласте) при давлении выше давления разрыва нефтегазоносного пласта. Далее воду откачивают, а песок заполняет расширенные трещины и свободно пропускает газ к скважине, по которой газ поступает на поверхность. Первый в мире гидроразрыв пласта произвела в 1949 г. компания Halliburton.

8. Сланцевый газ

Газ, добываемый из сланца (осадочная порода -- окаменелая глина), состоит преимущественно из метана. Отличительная особенность сланцевых месторождений -- это: во-первых, твердая порода, которую тяжелее бурить; во-вторых, малый поровый объем, т. е. небольшое содержание газа на единицу объема месторождения; в-третьих, невысокая проницаемость сланцев, т. е. по этому коллектору газ по микротрещинам течет к стволу скважины с небольшой скоростью. Поэтому площадь дренирования у скважины очень маленькая, а количество запасов газа, осваиваемых одной скважиной, небольшое. Теплотворная способность сланцевого газа в два раза ниже, чем природного. Помимо того, он содержит углекислый газ, азот и сероводород. Поэтому сланцевый газ в США используется как топливо для бытовых нужд в населенных пунктах, расположенных на небольших расстояниях от мест добычи, откуда он может транспортироваться по газопроводам низкого давления.

Сланцевый газ добывается путем бурения в пласте горизонтальных скважин стоимостью $2,6--4 млн. Затем в горизонтальном стволе скважины осуществляется гидроразрыв пласта (ГРП), что обеспечивает увеличение дебита скважины в сотни раз. С другой стороны, гидроразрыв пласта представляет значительный экологический риск. Например, происходит загрязнение подпочвенных вод, т. к. флюиды из пласта через образовавшиеся от ГРП трещины (их длина может достигать больше 100 м) могут попасть в близлежащие водоносные горизонты, а воды из этих горизонтов могут проникать в пласт. При разработке месторождений сланцевого газа в густонаселенной Европе это может стать серьезным препятствием для таких проектов из-за сурового экологического законодательства ЕС.

Низкая концентрация сланцевого газа в породе приводит к тому, что пробуренные скважины быстро сокращают свой дебит -- на 30--40% в год. Поэтому срок их эксплуатации для добычи сланцевого газа составляет от нескольких месяцев до 5 лет (скважины для добычи природного газа эксплуатируются до 50 лет). Преимущество месторождений сланцевого газа в том, что газ добывается вблизи потребителя и в регионах с развитой инфраструктурой (наличие дорог, электроснабжения, газопроводов, ТЭС).

9. Метан угольных пластов (МУП)

Метан угольных пластов формируется в результате биохимических и физических процессов в ходе преобразования растительного материала в уголь. Является причиной взрывов в угольных шахтах. МУП -- экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо. Может добываться как самостоятельное ископаемое и как попутный продукт, получаемый в процессе дегазации шахт перед добычей угля для создания безопасных условий работы. Например, средствами дегазации, применяемыми на шахтах России, извлекается от 20 до 30% общего объема выделяющегося метана.

В настоящее время добыча метана из угольных пластов осуществляется несколькими методами:

Первый предусматривает дегазацию угольных шахт и использование каптируемого шахтного газа из выработки, в котором содержание метана колеблется от 10 до 98%. Для отделения метана от воздуха используются сорбционные и кристаллизационные процессы.

По второму бурятся вне зоны действующих шахт специальные вертикальные и горизонтальные скважины с применением искусственных методов повышения газопроницаемости угольных пластов. В этом случае газ, извлекаемый из угольных пластов по технологиям углегазового промысла, содержит метан (95--98%) с примесью азота (3--5%) и диоксида углерода (1--3%).

По третьему методу из закрытых шахт осуществляется добыча шахтного метана, в котором от 50 до 80% метана, для дальнейшего использования на ТЭС.

Четвертый способ добычи шахтного метана -- комбинированный. Дегазацию шахт проводят перед их пуском. В этом случае удастся откачать до 70% объема метана в шахте. Поэтому сначала в пласте бурят скважины для извлечения метана, а через несколько лет на этих участках начинается добыча угля.

Доля добычи МУП на сегодняшний день не превышает 3% общемировой добычи газа.

10. Технологический процесс добычи природного газа

Основное оборудование для добычи природного газа - это буровой станок. Он представляет собой долото, подвешенное на канате, который то опускали, то поднимали благодаря вороту. Их называли ударно-канатными машинами. Но сейчас такие машины уже практически не используются: они медленно пробивают отверстие в камне, при этом много энергии расходуется впустую.

Более выгодный и быстрый другой метод бурения - роторный, при нем скважина высверливается. К специальной ажурной четырехногой вышке из металла высотой 20-30 метров подвешена стальная толстая труба. Она вращается с помощью ротора. На нижнем конце этой трубы находится бур. Постепенно, по мере увеличения глубины скважины, трубу удлиняют. Для того чтобы разрушенная порода не забивала скважину, то в нее через трубу с помощью насоса нагнетают специальный глинистый раствор. И этот раствор промывает скважину, удаляет из нее вверх по щели между стенами и трубой скважины разрушенные песчаник, глину, известняк. Плотная жидкость одновременно поддерживает стенки скважины, и не дает им обрушиться.

Но у роторного бурения есть свои минусы. Чем глубже будет скважина, тем труднее работать двигателю ротора, и тем медленнее будет происходить бурение. Но со временем та вода, которая лишь вымывала разрушенную породу из скважины, начала и вращать бур. Сейчас до того как достигается дно скважины, этот глинистый раствор вращает турбину, которая прикреплена к буровому оборудованию.

Этот инструмент назвали турбобуром, усовершенствовали, и сейчас опускают в скважину несколько турбин, которые насажены на один общий вал. Природный газ на поверхность земли поднимается благодаря естественной энергии - стремления в зону с самым меньшим давлением. Так как газ, который получен из скважины, имеет большое количество примесей, то сначала он отправляется на обработку. Возле некоторых месторождений сооружаются установки комплексной подготовки газа, и тогда газ из скважин сразу же отправляется на газоперерабатывающий завод.

Бурение - это основная работа при добыче газа. Газ не требует отделения от окружающего массива взрывчаткой или машинами, не требует поднятия на поверхность земли в вагонетках или конвейером.

Кроме бурения скважин, газ можно получить и методом добычи "вслепую". Газ заключен в очень мелкие поры, ими обладают некоторые горные породы. Природный газ находится на глубине от 1000 метров до нескольких километров. После того, как проведены геологоразведочные работы, когда известно, где расположены залежи, начинается процесс добычи газа, извлечение его из недр, сбор и подготовка к транспортировке.

11. Хранение природного газа

Для того чтобы хранить добытый природный газ нужны специальные газонепроницаемые, герметичные резервуары. А чтобы газ занимал при хранении и перевозке меньше места, то его сжижают, для этого охлаждают до температуры - 160° С. Такой сжиженный газ хранится в емкостях из специальной стали и прочных алюминиевых сплавов. Стенки делаются двойными, а между стенками устанавливают материал, который плохо проводит тепло, для того чтобы газ не нагревался.

Но наибольшие хранилища природного газа дешевле и удобнее создавать под землей. В таких подземных газохранилищах стенками будут служить непроницаемые пласты горных пород. Для того чтобы такие породы не могли вывалиться и обрушиться, их бетонируют. Есть несколько основных способов хранения под землей сжиженных газов. Хранилище может представлять собой полость - горную выработку, которая расположена очень глубоко. Также хранилищем может быть котлован или яма, закрытая герметичной крышкой из металла.

Подземные газовые хранилища бывают двух видов: в полостях горных пород и в пористых породах. К первому виду относятся такие хранилища, которые созданы в старых туннелях, заброшенных шахтах, в пещерах, в специальных горных выработках, сооруженных в плотных горных породах (гранитах, известняках, каменной соли, глине). В полостях горных пород хранятся газы, в основном, в сжиженном состоянии. Чаще всего это бутан, пропан и их смеси. Ко второму виду относятся хранилища в истощённых газовых и нефтяных месторождениях, в водоносных пластах. В них обычно природный газ хранится в газообразном состоянии.

Самыми удобными и дешевыми газохранилищами являются такие, которые созданы в истощённых газовых и нефтяных залежах. Чтобы использовать такие ёмкости под хранилища, необходимо устанавливать дополнительное оборудование, прокладывать необходимые коммуникации, ремонтировать скважины. В тех местах, где необходимы резервы газа, а таких истощённых газовых и нефтяных залежей нет, газохранилища сооружают в водоносных пластах. Газохранилище в водоносном пласте - это искусственно созданная газовая залежь, используемая циклически.

12. Подготовка природного газа к транспортировке

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. Также целесообразна подготовка газа мембранной технологией.

Мировой лидер мембранного газоразделения -- компания MTR Inc. (Membrane Technology&Research) применяет для подготовки газа к транспортировке технологические решения с применением мембран, с помощью которых можно выделить С3+, азот, углекислый газ, сероводород, а также значительно снизить температуру точки росы по воде и углеводородам перед подачей в ГТС.

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют серу на установках аминовой очистки и установках Клауса, а гелий, на криогенных гелиевых установках (КГУ). Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении. Если в газе сероводорода менее 1,5 % об., то также целесообразно рассмотреть мембранную технологию MTR, поскольку применение мембранной технологии в технологических процессах подготовки природного газа позволяет снижать капитальные и эксплуатационные затраты в 1,5-4 раза.

13. 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 обычно дожимается до давления от 55 до 120 атм и затем 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. Для сжижения газ охлаждают при повышенном давлении. 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 мі. 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 мі, сжиженного газа -- 178 млрд мі.

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.

14. Использование природного газа

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию -- электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Зеленое топливо

В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.

Природный газ -- самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола. Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря своим высоким экологическим характеристикам природный газ занимает доминирующее место в энергетике мегаполисов.

На газе можно ездить

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Еще из природного газа можно производить жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). Поскольку природный газ -- достаточно инертный продукт, практически всегда при переработке на первом этапе его превращают в более реакционно-способную парогазовую смесь -- так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2).

Далее ее направляют на синтез для получения жидкого топлива. Это может быть так называемая синтетическая нефть, дизельное топливо, а также смазочные масла и парафины.

Отбензинивание

Первичная переработка газа происходит на ГПЗ -- газоперерабатывающих заводах.

Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий, пары воды.

Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку -- очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ -- продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химических заводы, где из него производят метанол и аммиак.

А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом -- ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.

Краска, клей и уксус

По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH3OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.

Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.

Как получается аммиак

Вначале природный газ очищают от серы, затем он смешивается с подогретым водяным паром и поступает в реактор, где проходит через слои катализатора. Эта стадия называется первичным риформингом, или парогазовой конверсией. Из реактора выходит газовая смесь, состоящая из водорода, метана, углекислого (СО2) и угарного газов (СО). Далее эта смесь направляется на вторичный риформинг (паровоздушная конверсия), где смешивается с кислородом из воздуха, паром и азотом в необходимом соотношении. На следующем этапе из смеси удаляют СО и СО2. После этого смесь водорода и азота поступает собственно на синтез аммиака.

15. 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 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 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 ценообразования. Средняя стоимость газа при указанном соотношении -- 648 долларов за 1000 мі.



Заключение

Газовая промышленность -- самая молодая и быстро развивающаяся отрасль топливной промышленности. Она занимается добычей, транспортировкой, хранением и распределением природного газа. Добыча газа в 2 раза дешевле добычи нефти и в 10-15 раз дешевле добычи угля.

На территории России сосредоточено около 1/3 разведанных мировых запасов природного газа, потенциальные запасы которого оцениваются в 160 трлн. м3, из них на европейскую часть приходится 11,6%, а на восточные районы -- 84,4%, на шельф внутренних морей -- 0,5%.

Свыше 90% природного газа добывается в Западной Сибири, в том числе 87% -- в Ямало-Ненецком и 4% -- в Ханты-Мансийском автономных округах. Здесь расположены крупнейшие месторождения: Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье и др. Промышленные запасы природного газа этого региона составляют более 60% всех ресурсов страны. Среди других газодобывающих территорий выделяются Урал (Оренбургское газоконденсатное месторождение -- более 3% добычи), Северный район (Вуктылское месторождение). Есть ресурсы природного газа в Нижнем Поволжье (Астраханское газоконденсатное месторождение), на Северном Кавказе (Северо-Ставропольское, Кубано-Приазовское месторождения), на Дальнем Востоке (Усть-Вилюйское, Тунгор на о. Сахалин).

Перспективными районами газодобычи считаются шельфовые акватории Арктики и Охотского моря. В Баренцевом и Карском морях открыты газовые супергиганты -- Ленинградское, Русановское, Штокмановское месторождения.

Для транспортировки газа в России создана Единая система газоснабжения, включающая разрабатываемые месторождения, сеть газопроводов (143 тыс. км), компрессорных станций, подземных хранилищ и других установок. Действуют крупные системы газоснабжения: Центральная, Поволжская, Уральская, многониточная система Сибирь-Центр.

В газовой промышленности России безраздельно господствует РАО “Газпром” -- самая крупная в мире газодобывающая структура, одна из важнейших естественных монополий страны, обеспечивающая 94% всей добычи российского газа.



Литература

1. Взгляд на газовую стратегию России / А.Г. Ананенков, А.Э. Конторович, В.В. Кулешов, О.М. Ермилов, А.Г. Коржубаев // Нефтегазовая вертикаль. 2003.

2. Гафаров Н.А., Калитюк С.А., Глаголев А.И., Моисеев А.В. Глобальный газовый бизнес в XXI веке: новые тенденции, сценарии, технологии. М.: «Газпром экспо», 2011.

3. Коржубаев А.Г., Филимонова И.В., Эдер Л.В. Концепция развития газовой промышленности России в XXI веке. Новосибирск: Изд-во ИЭОПП СО РАН, 2009.

4. Коржубаев А.Г., Соколова И.А., Эдер Л.В. Нефтегазовый комплекс России: перспективы сотрудничества с Азиатско-Тихоокеанским регионом. Новосибирск: Изд-во ИЭОПП СО РАН, 2009.

5. Краткий географический словарь. EdwART. 2008.

6. География. Современная иллюстрированная энциклопедия. М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина. 2006.

7. Большая энциклопедия Нефти и Газа

8. Специализированный журнал "Нефть и Газ"

9. http://dolgikh.com/index/0-25

10. http://www.gazprominfo.ru/

11. https://ru.wikipedia.org/wiki/Природный_газ

Размещено на Allbest.ru

...