Способы добычи природного газа в нашем крае. Полезные ископаемые: Природный газ

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.

Природный газ является углеводородной смесью, основу которой составляет метан. Помимо него, он включает другие компоненты: пропан, бутан, этан и вещества, не содержащие углеводородов. Он скапливается между горными напластованиями. Зачастую газовые запасы сопровождают нефтяные месторождения. Одним из интересных его свойств – у природного газа отсутствует цвет и запах. Добыча газа имеет огромное значение для современной промышленности и обеспечения быта населения.

Месторождения и запасы в разных географических областях

Наша страна является обладателем крупнейших месторождений голубого топлива. Далее, следуют США, Казахстан, азиатские государства бывшего СССР – Азербайджан, Узбекистан и державы Персидского Залива. Разработка месторождений осуществляется по всему земному шару. Кроме залежей на суше, активная добыча происходит и в мировом океане.

На территории Российской Федерации основные запасы располагаются в Сибири, а также присутствуют они на Северном Кавказе и в Черноморском бассейне. Есть несколько наиболее крупных месторождений.

Уренгой. Это крупнейшее месторождение в России, второе по объему запасов в мире.

Находка. А также располагается в Ямало-Ненецком АО. Его разработка началась в 2004г. Объем залежей в нем оценивается около 275 миллиардов кубов.

Ангаро-Ленское – на территории Иркутской области. Результаты оценки утверждают скопление там до 1,4 триллиона кубов.

Ковыктинское – в этой же области. В связи с тем, что это месторождение расположено в зоне вечной мерзлоты, оно наиболее трудоемко в разработке. Объем залежей составляет около 2 триллионов куб. м газа и до 120 миллионов кубов конденсата в жидком состоянии.

Штокманское. Располагается недалеко от Мурманска. По предварительной оценке, там находится до 3,8 триллиона кубов. Это месторождение еще не взято в разработку по причине глубокого залегания газа.

Монополистом по части разработки газовых месторождений в нашей стране является Газпром. На его долю приходится добыча около 74% всех отечественных запасов и 20% мировых. К задачам Госпрома, кроме непосредственных функций, относится газификация государства.

Классификации залежей газа

Предполагается что полезные ископаемые, в том числе природный газ, образовались в меловую эру. В то время на планете обитали крупные животные, сейчас вымершие. Приверженцы биогенного происхождения считают, что именно с этим связано образование природного газа.

Классифицируются залежи в зависимости от глубины их залегания и времени образования.

Наиболее глубоко расположенные ярусы именуются согласно местности нахождения. Они носят название:

• Сеноманского.
• Валанжинского.
• Туронского.
• Ачимовского.

Залежи газа по ярусам

Туронский слой относительно недавнего происхождения, глубина его залегания около 800 м. Он характеризуется неоднородным составом с большим количеством примесей, снижающих качество сырья.

Россия обладает огромными запасами газа Сеноманского яруса. Глубина месторождений составляет от 1 до 1,8 км. Эта разновидность свободного газа почти не содержит примесей, по большей части, включая метан. Добыча газа в данных условиях не требует его последующей очистки, поэтому наиболее целесообразно, с экономической точки зрения.

Ачимовский слой в настоящее время до конца не изучен. Он отмечается значительным уровнем содержания парафинов. Эти пласты характеризуются высоким внутренним давлением. Добыча газа этой разновидности у нас также осуществляется достаточно широко.

Валанжинский ярус находится на глубине до 3 км и является наиболее глубоким, по сравнению с остальными. Эти запасы сейчас уже истощаются.

Процесс добычи голубого топлива

Предшествующим добыче газа, является процесс геологоразведочных работ. Они позволяют точно определить объем и характер залегания месторождения. В настоящее время применяется несколько методов разведки.

Гравитационный – основывается на вычислении массы горных пород. Для газосодержащих слоев характерна значительно меньшая плотность.

Магнитный – учитывает магнитную проницаемость породы. Посредством проведения аэромагнитной съемки возможно получить полную картину залежей глубиной до 7 км.

Сейсмический – используются излучения, отражающиеся при проходе сквозь недра. Это эхо способны уловить специальные измерительные приборы.

Геохимический – изучаются состав подземных вод с определением содержания в них веществ, сопутствующих газовым месторождениям.

Бурение – наиболее эффективный метод, но в то же время самый дорогостоящий из перечисленных. Поэтому до его использования требуется предварительное изучение горных пород.

После того как месторождение определено и оценены предварительные объемы залежей, приступают непосредственно к процессу добычи газа. Производят бурение скважин на глубину размещения яруса полезного ископаемого. Чтобы равномерно распределить давление поднимающегося голубого топлива, скважину выполняют лесенкой либо телескопически (как подзорная труба).

Скважина укрепляется посредством обсадных труб и цементируется. Для равномерного снижения давления и ускорения процесса добычи газа, бурится сразу несколько скважин на одном месторождении. Подъем газа через скважину осуществляется естественным образом – газ перемещается к зоне меньшего давления.

Поскольку после добычи газ содержит различные примеси, следующим этапом является его очистка. Для обеспечения этого процесса вблизи месторождений строят соответствующие промышленные мощности по очистке и газа.

Добыча с использованием угольных шахт

Угольные пласты содержат большое количество метана, добыча которого не только позволяет получить голубое топливо, но и обеспечить безопасную эксплуатацию предприятий по угледобыче. Подобный способ повсеместно применяется в США.

Метод гидроразрыва

При добыче газа данным методом по скважине нагнетается поток воды или воздуха. Таким образом, происходит вытеснение газа.

Этот способ может вызвать сейсмическую неустойчивость разрушенных пород, поэтому он запрещен в некоторых государствах.

Особенности подводной добычи

Газовые запасы присутствуют, кроме суши, и под водой. В нашей стране обширные подводные месторождения. Подводная добыча выполняется с применением тяжелых гравитационных платформ. Они располагаются на основании, опирающемся на морское дно. Бурение скважин производится колоннами, располагаемыми на основании. На платформах размещаются емкости для хранения извлеченного газа. Далее он транспортируется на сушу через трубопровод.

Данные платформы предусматривают постоянное нахождение людей, выполняющих обслуживание комплекса. Численность может составлять до 100 человек. Эти объекты оборудуются автономным энергоснабжением, площадкой для вертолетов, помещениями персонала.

При вблизи берега, скважины выполняются . Они начинаются на суше, уходя основанием под шельф моря. Добыча газа и его транспортирование выполняется стандартным порядком.

Хранение и транспортировка добытого топлива

После добычи газ размещается в закрытых непроницаемых емкостях – стальных резервуарах, которые, для надежности, имеют сдвоенные стенки. Возможно их изготовление на основе алюминиевых сплавов. Межстеночное пространство заполняется нетеплопроводным материалом, которые препятствует нагреванию газа.

Наиболее масштабными являются подземные хранилища сжиженного газа. Горные породы выступают в роли стенок. Для большей надежности, они бетонируются.

При постройке подобных резервуаров, вырываются глубокие котлованы, которые, после бетонирования стен, закрываются стальным перекрытием.

Транспортировка природного газа осуществляется по , произведенным из труб большого диаметра. В системе стабильно поддерживается давление до 75 атм. Это обеспечивается компрессорными станциями, располагающимися с определенной периодичностью.

По морю транспортировка газа осуществляется с помощью специальных судов-газовозов (танкеров). Для этого газ требуется предварительно подготовить. На борту танкеров размещаются емкости, в которых газ находится в особых температурных условиях под определенным давлением.

Подобная транспортировка экономически целесообразна, если расстояние между потребителем и разработкой месторождения не превышает 3 тыс. км. Она предполагает предварительную постройку завода, сжижающего голубое топливо, и оборудование порта.

Влияние на экологию

Газодобывающие системы оказывают серьезное влияние на экологию. По статистике, 35% общего количества выбросов в воздушное пространство относятся к этому сектору промышленности. При этом лишь 20% из них нейтрализуются. Выбросы вредных веществ компрессорных станций происходят при следующих операциях:

• залповый характер выброса (при продувке газопровода);
• при смазке дегазационного бака;
• в случае срабатывания пневматических кранов.

Особенно опасна для природного равновесия добыча сланцевого газа. Этот процесс, как правило, производится методом гидроудара. При этом в используемой жидкости содержатся ядовитые компоненты, впоследствии проникающие в почву. Возможен также их выброс в атмосферу. Вызывает опасность данный процесс и в области сейсмологии.

Для того чтобы минимизировать негативные последствия для окружающей среды, добыча и газа должна выполняться по разработанной технологии, учитывающей эти моменты.

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.

Если вы хотя бы раз "загорались" идеей найти газ или нефть у себя на даче, либо вам просто интересно, как устроена газодобывающая промышленность, то вы обязательно должны быть в курсе того, что будет освещаться в этой статье – как добывают газ, и где именно добывают газ в России.

Немного истории

Начало газовой промышленности в России пришлось на середину 19 века – 1835 год. Именно тогда в Санкт-Петербурге впервые включили газовые фонари на Аптекарском острове. Правда, газ тот был произведён путём перегонки каменного угля, и по сей день мы знаем его, как "светильный". Именно с его помощью в дореволюционной России осуществлялась газификация Москвы.

Ближе к концу 19 века, в 80-ых годах, стало больше интереса проявляться к нефтяному газу (попутному продукту нефтяной промышленности), и он активно использовался для бытовых нужд и в промышленности.

Вплоть до 30-ых годов 20 века к природному газу относились снисходительно, никто не преследовал цели отыскать его залежи.

Всё изменилось с учреждением "Главгаза", и уже к концу 30-ых годов было открыто более 50 месторождений на территории СССР.

Забавно, ведь когда-то люди даже не могли предположить, какое значение окажет продукт, который они и вовсе не воспринимали всерьёз, для промышленности и жизнедеятельности человека, для экономики и политики страны.

Где искать природный газ в России

На Данный момент на территории РФ открыто несколько десятков месторождений, где добывается природный газ. В зависимости от состава пласта они делятся на газовые, газоконденсатные, нефтегазовые и нефтегазоконденсатные. Большинство газовых залежей располагается на территории Западной Сибири, Дальнего Востока, Северном Кавказе и Волго-Уральской провинции.

Наверняка вы уже не раз слышали о таких месторождениях, как Уренгойское, Ковыктинское, Штокмановское, Ямбургское, Бованенковское. Все они являются представителями класса "гигантских" месторождений, про них знает весь мир, и немалая часть этого мира также греется нашим газом, ведь Россия – ведущий экспортер вышеназванного ресурса, а на её территории, на глубине от 700 до 6000 километров, залегает четверть общемировых его запасов.

Тонкости процесса

Во всём мире практикуется, по большому счёту, только один основной метод добычи газа – скважинный. После проведения геологоразведочных работ на месте предполагаемого местонахождения коллектора (слоя газоносной породы), возводится прочная металлическая вышка, на которой крепится буровая колонна в долотом (буровой головкой) на конце. Буровая колонна наращивается путём навинчивания друг на друга 25-метровых труб, долото вращается всё глубже и глубже, а буровой раствор, заливаемый в забой, охлаждает его и вымывает раздробленную породу. Когда бур достигает намеченной глубины, забой взрывают, и природный газ, метан, томившийся миллионы лет под землёй, мощным потоком (в среднем, 170 атмосфер) вырывается на поверхность. Теперь скважину обжигают в течение 3 суток (да, газ сгорает вхолостую, и 50 миллионов рублей улетают "в трубу"), а после – устанавливают фонтанную арматуру типа "елка".

На месторождении разбросано множество групп таких скважин (такая группа называется "куст"), от них тянутся сотни метров тонких труб, собирая весь, только что добытый, газ, в УКПГ – установке комплексной подготовки газа. Здесь наш дикий, необузданный газ очищается от примесей (сероводород, пропан, бутан, азот и т.д.), осушается, подвергается охлаждению и сжатию в 600 раз, и теперь он готов отправиться в длинное путешествие по магистральному газопроводу (диаметр труб – 1420 мм).

Каждые 100 километров поток газа проходит через компрессорную станцию, которая не даёт ему утратить свою степень сжатия. В конце пути, уже находясь в нужном регионе и городе, метан отправляется на распределительную станцию, где его отогревают (до 28 градусов), понижают и придают ему тот самый едкий запах (одоризация). Теперь можете повернуть вентиль, чиркнуть спичкой, и у вас на кухне засияет теплое голубое метановое пламя.

То, что описано так легко и лаконично, в действительности требует усилий миллионов людей, таких же миллионных затрат, долгие месяцы и даже годы на проведение всех необходимых работ, чтобы ввести в запуск и оптимизировать работу оборудования, найти "подход" к каждому конкретному месторождению.

Деньги, нервы, здоровье – всё это бросается под ноги стихии, чтобы воспользоваться её благами. Природный газ – это наш рок, и наша благодать, и наказание, и награда.