Природный газ, к которому мы все так привыкли у себя на кухне, является близким родственником нефти. Состоит он по большей части из метана с примесями более тяжелых углеводородов (этана, пропана, бутана). В естественных природных условиях он также часто содержит примеси других газов (гелия, азота, сероводорода, углекислого газа).
Типичный состав природного газа:
Углеводороды :
- Метан – 70-98%
- Этан – 1-10%
- Пропан – до 5%
- Бутан – до 2%
- Пентан – до 1%
- Гексан – до 0,5%
Примеси :
- Азот – до 15%
- Гелий – до 5%
- Углекислый газ – до 1%
- Сероводород – менее 0,1%
Природный газ исключительно широко распространен в недрах земли. Его можно встретить в толще земной коры на глубине от нескольких сантиметров до 8 километров. Также как и нефть, природный газ, в процессе миграции в земной коре, попадает в ловушки (проницаемые пласты ограниченные непроницаемой толщей пород), в результате чего формируются газовые месторождения.
Пять крупнейших газовых месторождений России:
- Уренгойское (газовое)
- Ямбургское (нефтегазоконденсатное)
- Бованенковское (нефтегазоконденсатное)
- Штокмановское (газоконденсатное)
- Ленинградское (газовое)
Природный (углеводородный) газ – частый спутник нефтяных месторождений. Обычно он содержится в нефти в растворенном виде, а в некоторых случаях скапливается в верхней части месторождений, образуя так называемую газовую шапку. В течение длительного времени газ, выделяющийся при добыче нефти, и называемый попутным газом, был нежелательной составляющей процесса добычи. Чаще всего его просто сжигали в факелах.
Только за последние несколько десятков лет человечество научилось достаточно полно использовать все преимущества природного газа. Такая задержка в освоении этого чрезвычайно ценного вида топлива во многом связана с тем, что транспортировка газа и его использование в промышленности и быту требуют достаточно высокого технического и технологического уровня развития. Кроме того, природный газ, смешиваясь с воздухом, образует взрывоопасную смесь, что требует повышенных мер безопасности при его использовании.
Применение газа
Некоторые попытки применения газа предпринимались еще в XIX веке. Светильный газ, как его тогда называли, служил в качестве источника освещения. Разработку газовых месторождений в то время еще не вели, а для освещения использовали газ, добываемый вместе с нефтью. Поэтому такой газ часто называли нефтяным. Таким нефтяным газом, например, долгое время освещалась Казань. Использовали его и для освещения Петербурга и Москвы.
В настоящее время газ играет все более значительную роль в энергетике мира. Спектр его применения очень широк. Он используется в промышленности, в быту, в котельных, ТЭЦ, в качестве моторного топлива для автомашин и как исходное сырье в химической промышленности.
Газ считается относительно чистым видом топлива. При сжигании газа образуется только углекислый газ и вода. При этом выбросы углекислого газа почти в два раза меньше, чем при сжигании угля и в 1,3 раза меньше, чем при сжигании нефти. Не говоря уже о том, что при сжигании нефти и угля остаются еще копоть и зола. Благодаря тому, что из всех ископаемых видов топлива газ является наиболее экологически чистым видом, в энергетике современных мегаполисов он занимает доминирующее положение.
Как добывают газ
Также как и нефть, природный газ добывают при помощи скважин, которые распределяют равномерно по всей площади газового месторождения. Добыча происходит за счет разницы давлений в газоносном пласте и на поверхности. Под действием пластового давления газ выталкивается через скважины на поверхность, где попадет в систему сбора. Далее газ подается на установку комплексной подготовки газа, где его очищают от примесей. Если примесей в добываемом газе незначительное количество, тогда его могут сразу направить на газоперерабатывающий завод, минуя установку комплексной подготовки.
Как транспортируют газ
Транспортировка газа осуществляется преимущественно по трубопроводам. Основные объемы газа транспортируют магистральными газопроводами, где давление газа может достигать 118 атм. Потребителям же газ попадает через распределительные и внутридомовые газопроводы. Сначала газ проходит через газораспределительную станцию, где его давление снижается до 12 атм. Затем по распределительным газопроводам он подается на газорегуляторные пункты, где его давление снова понижают, на этот раз уже до 0,3 атм. После чего по внутридомовым газопроводам газ попадает к нам на кухню.
Вся эта огромная газораспределительная инфраструктура представляет собой поистине масштабную картину. Сотни и сотни тысяч километров газопроводов, опутавших собой практически всю территорию России. Если всю эту паутину газопроводов вытянуть в одну линию, то ее длины хватит, чтобы достать от Земли до Луны и обратно. И это только газотранспортная система России. Если же говорить о всей мировой газотранспортной инфраструктуре, то речь будет идти уже о миллионах километров трубопроводов.
Поскольку природный газ не обладает ни запахом, ни цветом, то для того, чтобы можно было оперативно обнаружить утечки газа, ему искусственно придается неприятный запах. Этот процесс называется одоризацией и происходит на газораспределительных станциях. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения, например этантиол (EtSH).
Потребление газа носит сезонный характер. Зимой его потребление увеличивается, а летом снижается. Чтобы сгладить сезонные колебания в потреблении газа, вблизи крупных промышленных центров создают подземные хранилища газа (ПХГ). Это могут быть истощившиеся газовые месторождения, приспособленные под хранение газа или искусственно созданные подземные соляные пещеры. Летом излишки транспортируемого газа направляют в ПХГ, а зимой наоборот, возможный недостаток мощностей трубопроводной системы компенсируют отбором газа из хранилищ.
В мировой практике помимо газопроводов природный газ часто транспортируют в сжиженном виде посредством специальных судов – газовозов (метановозов). В сжиженном виде объем природного газа уменьшается в 600 раз, что удобно не только для транспортировки, но и для хранения. Для сжижения газ охлаждают до температуры конденсации (-161,5 °С) в результате чего он превращается в жидкость. В таком охлажденном виде он и транспортируется. Основными производителями сжиженного природного газа являются Катар, Индонезия, Малайзия, Австралия и Нигерия.
Перспективы и тенденции
Благодаря своей экологической чистоте и постоянному совершенствованию техники и технологий, как в добыче, так и в использовании газа, этот вид топлива приобретает все большую популярность. Компания BP, например, прогнозирует опережающий рост спроса на газ по сравнению с другими видами ископаемого топлива.
Рост потребности в газе приводит к поиску новых, часто нетрадиционных, источников газа. Такими источниками могут быть:
- Газ из угольных пластов
- Сланцевый газ
- Газогидраты
♦ Газ из угольных пластов начали добывать только в конце 1980-х годов. Впервые это было сделано в США, где была доказана коммерческая целесообразность такого вида добычи. В России Газпром начал испытывать этот метод с 2003 года, начав пробную добычу метана из угольных пластов в Кузбассе. Добычу газа из угольных пластов осуществляют и в других странах - Австралии, Канаде и Китае.
♦ Сланцевый газ . Сланцевая революция в добыче газа, случившаяся в США в последнее десятилетие, не сходит с первых полос периодической печати. Развитие технологии горизонтального бурения и позволило добывать газ из низкопроницаемых сланцев в объемах окупающих затраты на его извлечение. Феномен бурного развития добычи сланцевого газа в США подстегивает и другие страны к развитию данного направления. Помимо США активные работы по добыче сланцевого газа ведутся в Канаде. Также значительным потенциалом по развитию масштабной добычи сланцевого газа обладает Китай.
♦ Газогидраты . Значительная часть природного газа находится в кристаллическом состоянии в виде так называемых газогидратов (гидратов метана). Крупные запасы газогидратов существуют в океанах и в зонах вечной мерзлоты материков. В настоящее время оцениваемые запасы газа в виде газогидратов превосходят вместе взятые запасы нефти, угля и обычного газа. Разработкой экономически целесообразных технологий по добыче газогидратов усиленно занимаются в Японии, США и некоторых других странах. Особенно этой теме уделяет внимание Япония, лишенная традиционных запасов газа и вынужденная закупать этот вид ресурса по чрезвычайно высоким ценам.
Природный газ в качестве топлива и источника химических элементов имеет большое будущее. В отдаленной перспективе именно его рассматривают в качестве основного вида топлива, который будет использоваться в период перехода мировой энергетики на более чистые возобновляемые ресурсы.
Наша земля щедра на природные богатства и одним из таких богатств является природный газ. Он образуется в земных глубинах из органических субстанций животного происхождения под воздействием высоких температур.
Живые организмы, которые погибали и опускались на дно моря, проникали в такую среду, где они не распадались в результате окисления и не уничтожались микробами. Отложения таких организмов сформировали иловые осадки. В ходе геологических передвижений осадки осели на больших морских глубинах. Там под воздействием высокой температуры и давления, на протяжении нескольких миллионов лет, происходил процесс, при котором углерод, который присутствовал в осадках, перешел в углеводороды. Данное название они унаследовали из-за того, что в состав молекул входит углерод и водород. Высокомолекулярные углеводороды - это жидкие вещества, из которых получилась нефть, а с маленькими молекулами - газы. Они-то и создают природный газ. Но газ формируется под влиянием более высоких давлений и температур, нежели нефть.
По этой причине в месторождениях, где находится нефть, постоянно присутствует и природный газ.
Спустя некоторое время отложения осели еще более глубоко, так как они были покрыты большим слоем осадочных пород.
Природный газ включает в себя смесь газов. Основную его часть (около 98%) составляет метан. Помимо метана, в природный газ входят пропан, бутан, этан, а так же небольшое количество азота, углекислого газа, водорода и сероводорода.
Природный газ расположен в недрах земли, глубина которых может составлять от одного до нескольких километров. В земных глубинах газ находится в виде микроскопических пустотах так называемых порах. Поры соединяются между собой невидимыми невооруженным глазом каналами. По данным каналам газ попадает из пор с более высоким давлением в поры с низким давлением.
Добыча газа производится при помощи скважин. Он выходит наружу из земных недр сквозь скважины. Это происходит из-за того, что природный газ в прослойке находится под давлением, которое в несколько раз превышает атмосферное. Следовательно, рычагом добычи природного газа с больших глубин является разница в давлении в прослойке и системе сбора.
На данный момент природный газ широко применяется в топливно-энергетической, а так же химической индустрии.
Природный газ также широко используется в качестве недорогого горючего в домах для подогрева воды, отопления и приготовления еды. Он применяется как топливо для ТЭЦ, котельных и машин. Природный газ является одним из лучших видов горючего для промышленных и бытовых нужд. Ценность данного газа, как топлива, заключается еще и в том, что он является экологически чистым минеральным топливом. При сгорании образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами горючего. Потому природный газ считается одним из основных источников энергии в деятельности человека.
В химической индустрии он применяется в качестве сырья для добывания разных органических веществ, например, таких как каучук, пластмасса и т.д. Именно применение природного газа дало возможность синтезировать большое количество химических веществ, которых не существуют в природе, например, полиэтилена.
Изначально люди не знали о полезных свойствах природного газа. При добыче нефти всегда присутствовал. Его раньше просто-напросто сжигали на месте добычи. В то время транспортировка и продажа природного газа была невыгодной, но спустя некоторое время были найдены эффективные способы перевозки природного газа до покупателя, основной из которых является трубопроводный. Помимо этого, применяется способ транспортировки сжиженного газа посредством специальных танкеров. Сжиженный газ считается более безопасным при транспортировке и хранении, нежели сжатый.
Современная жизнь невозможна без природного газа, который широко используется в производстве и для быта. Природный газ состоит из метана, небольшой части этана, с добавками азота, батана и пропана. Кроме использования в обогревательных системах и для получения возможности приготовить пищу, газ и сопутствующие продукты применяются как растворители, удобрения и для других нужд населения и государства. Газ приходит в дома и цеха по трубам, и мало кто задумывается, с какими рисками и трудностями связана его добыча. Процесс это сложен благодаря его физическим и химическим свойствам, месту залегания.
Формирование газовых залежей происходит на глубине до 10 км, где данное вещество заполняет все трещины и пустоты пород, и постоянно находясь под высоким давлением, что необходимо учитывать при его добыче.
Природный газ - полезное ископаемое, которое может находиться растворенным в воде или нефти, в газообразном состоянии в качестве газовой шапки на нефтяных месторождениях или при отдельных залежах газа. Еще одна форма, в которой может находиться газ – естественный газогидрат.
Происходит добыча природного газа при использовании скважин, в которые погружаются подъемные трубы, но газ способен выходить не только по ним, но и по затрубному пространству и при помощи подъемных обсадных труб.
Все работы по добыче газа контролируются при постоянной регистрации рабочих показателей. Сначала добытый газ очищается от твердых примесей, влажности и переправляется специальный коллектор и в дальнейшем в газосборный пункт, откуда уже транспортируется по потребителям через магистральный газопровод.
Способов добычи природного газа существует несколько.
Инновационный способ, использующийся на сегодняшний день лишь в США – это извлечение метана из угольных шахт, что предупреждает опасность образования взрыва. Газ – метан имеется не во всех месторождениях, так как залегает он в промежутке между антрацитовым и бурым углем. Наиболее плодотворный способ извлечь газ – взорвать пласты угля посредством нагнетания туда воздуха или воды через скважину.
Привычный способ добычи газа - растворение его в пластовой жидкости с последующей транспортировкой ее на поверхность и уже там отделение газа. Недостаток этого способа – низкая рентабельность из – за необходимости перекачивать огромное количество жидкости.
Добывается газ и при гидродинамичной сообщаемости между пластами, содержащими газ и воду, причем газовый пласт всегда должен располагаться сверху. Недостаток методики в неполном превращении газа из растворенного в газообразное состояние, а также медленный процесс добычи.
Чтобы ускорить процесс и извлечь газ по максимуму был придуман новый, более выгодный способ добычи. Теперь газ будет транспортироваться из располагающегося снизу водоносного пласта, но насыщенного газом после взрыва.
Добыча газа происходит не только на суше, но и на море, причем именно в воде и располагаются наиболее богатые месторождения. Если залежи находятся неподалеку от берега, то обустраиваются наклонные скважины, для чего в грунт вбиваются сваи, попутно использующиеся для бурения. Если же газ залегает на глубине 100 – 300 м, то для его добычи требуется использовать плавучие платформы, возвышающиеся над водой не менее чем на 15 м посредством колонн, стабилизирующих равновесие, поддерживающихся подводными корпусами. Полупогруженные платформы применяются, когда газ находится на глубине до 3х км. Здесь уже полуплатформы поддерживаются стационарными понтонами, удерживающимися якорями. Самые устойчивые гравитационные платформы, укрепленные бетонными основаниями.
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.
Топливо — необходимый человечеству ресурс. Одним из самых востребованных и нужных видов топлива является природный газ, который с каждым годом приобретает все больший спрос.
Однако в силу того, что газ относится к невозобновимым ресурсам, невозможно применять его вечно. Согласно последним расчетам специалистов, известные человечеству запасы природного газа иссякнут уже примерно через 40 лет. А потому неизбежно придется искать новые энергоисточники.
Отсутствие достаточного количества газа повлечет за собой рост цен на него и, как следствие, инфляцию и кризис экономики.
Велика вероятность того, что на Земле еще существуют не найденные газовые месторождения. Однако их обнаружение осложняется особенностями технологий поиска. Тем не менее, это возможно. И бизнес в этой области обещает хорошие перспективы развития.
Новые залежи природного газа и его последующая добыча помогут избежать кризиса в сфере газовой промышленности и обеспечат относительную стабильность экономики.
Процесс добычи газа
Так как природный газ находится в небольших трещинах земной коры или в подземных пещерах, его добывают посредством . Сейчас это единственный способ его получения, и состоит он из 2 основных этапов:
- Исследование местности
С помощью специального оборудования геологи тщательно обследуют и анализируют необходимое место. Аппаратура обладает сверхвысокой точностью, что дает возможность определить как расположение, так и объем газовых залежей.
В том случае, если количество газа небольшое, разработка месторождения не имеет смысла. Так как в конечном счете работы не окупятся в силу высокой стоимости установки техники и процесса бурения.
Добыча целесообразна лишь при обнаружении больших объемов газа. Только тогда переходят к следующему шагу.
- Разработка месторождения
Разработка также производится с помощью специального оборудования, которое позволяет добывать газ с больших глубин. Минимальная глубина залежей составляет около 1000 метров.
Для открытия газу доступа наружу применяют буры. В зависимости от глубины залежей выбирают подходящую длину инструмента и начинают бурение. Как правило, все буры производят из стали повышенной прочности, поэтому они позволяют проникнуть в любую разновидность грунта.
После процесса бурения образуется большая разница в давлении, и газ начинает поступать на поверхность. Так как он поднимается сам, в оборудовании для откачки нет необходимости.
В одной местности с газовыми залежами может находиться несколько скважин. Это позволяет добиться требуемых объемов ресурса.
Наиболее глубокая скважина расположена на территории России и превышает 6 километров.
Возможные трудности
Бизнес по добыче природного газа зачастую сопровождается многими сложностями. Вот только основные из них:
- Государственная монополия
В большинстве стран мира все полезные ископаемые, которые находятся в недрах земли, принадлежат государству.
По этой причине, прежде чем получить разрешение на анализ местности и добычу газа, необходимо пройти множество проверок и раздобыть все необходимые документы.
- Контроль со стороны государства
Даже в случае получения разрешения вся деятельность будет контролироваться государством. Его представитель обязательно будет следить за процессом работы, чтобы гарантировать соблюдение всех норм, а также мер технологической и экологической безопасности.
- Налоги
За использование месторождения государство взимает налог.
- Высокая степень опасности
Бурение скважин очень опасно и всегда сопровождается риском. Несоблюдение мер предосторожности и возможные ошибки во время работ способны привести к необратимым последствиям, которые могут стоить многих жизней.
Главная угроза — растрескивание земной коры в неподходящих местах, что неизбежно приведет к взрыву. Поднимаясь на поверхность в непредусмотренных точках земли, газ превысит допустимую концентрацию, и для огромного взрыва будет достаточно малейшей искры.
Чтобы этого избежать, перед бурением необходимы точные расчеты.
Альтернатива обыкновенному газу
Дефицит природного газа вполне можно компенсировать наличием сланцевого . Его запасы, в отличие от первого, еще не настолько истощены. И, согласно подсчетам исследователей, этого ресурса может хватить на более чем 100 лет.
Это временно решит проблему с энергетическими ресурсами. Поэтому тема с добычей сланцевого газа набирает популярность.
Однако добыча этого типа газа немного отличается. Здесь можно выделить несколько этапов:
- Исследование местности геологами
Местность так же анализируют на наличие газа.
- Бурение скважин
Количество скважин в этом случае меньше, чем при добыче природного газа.
- Извлечение газа
Чтобы газ вышел на поверхность, применяют способ гидроразрыва , во время которого газ вытесняют водой.
Серьезный недостаток добычи сланцевого газа — вред для экологии. Так как часть газа остается в земле и загрязнет грунтовые воды.
Технологии в газовой сфере не стоят на месте и постоянно совершенствуются. С их развитием увеличивается скорость добычи топливных ресурсов, а стоимость работ и потери, напротив, уменьшаются. И хотя бизнес в этой сфере имеет множество подводных камней, при должном и грамотном подходе он может быть достаточно высоколиквидным. Главное — правильные расчеты.