Добыча и транспортировка природного газа

Содержание

 

Введение.

1. Природа газа и реализация его полезных свойств в современном мире.
2. Мировая добыча природного газа и Газпром.
3. Добыча природного газа.
4. Подготовка газа к транспортировке.
5. Транспортировка природного газа.
6. Краткая характеристика газотранспортной системы Беларуси.

Заключение.

Список использованных источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от твердых и жидких тел, способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” вошло во все основные языки мира. Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетической группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве страны занимают природные горючие газы.

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей планете очень велики. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали “светильным газом”. Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже являются природным газом.

На природный газ возлагаются большие надежды, как на наиболее дешевое высокоэкологичное топливо в период подготовки к переходу на более широкое использование альтернативных нетрадиционных видов электроэнергии (ветра, солнца, приливной, внутреннего тепла земли).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Природа газа и реализация его полезных свойств с современном мире.

Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном 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. Обычно, в виде отдельных скоплений (газовых залежей) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. Часто является попутным газом при добыче нефти.

В стандартных условиях природный газ находится только в газообразном состоянии.

У природных газов отсутствует цвет, запах, вкус.

К основные показателям природных газов относятся:

• Состав;
• теплота сгорания;
• плотность;
• температура воспламенения;
• границы взрываемости;
• температура горения;
• давление при взрыве.

Природные газы чисто газовых месторождений в основном состоят из метана (CH4) – 82%-98% и других углеводородов.

Важнейшей особенностью любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура, достигаемая при полном сгорании газа, если необходимое количество воздуха для горения, точно следует химическим формулам горения, а изначальная температура газа и воздуха равняется нулю. Жаропроизводительность природных газов составляет около 2000 - 2100 °С. Действительная температура горения в топках значительно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.

Сам природный газ не имеет цвета, вкуса и запаха. Его одорируют. В газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан. А интенсивность запаха делают такой, чтобы человеческий нос ощутил газ, когда его объем уже составляет 1%. Это значит, что еще 4% и человек может не проснуться, либо произойдёт взрыв, который может унести с собой не одну жизнь.

Считается, что доля газа, как самого дешёвого топлива, в последние годы быстро выросла (за счёт сокращения добычи нефти и угля).

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти, отсутствие золы после сгорания, легкость розжига и регулирование процесса горения. Запас природного газа на нашей планете очень велик.

 

 

В современном мире природный газ стали широко применять в промышленном производстве.

 

В жилых частных и  многоквартирных домах газом пользуются для отопления, подогрева воды и приготовления пищи.

 

 

 

Занялись вплотную переводом общественного транспорта на газовое топливо. В силу последнего даже было введено октановое число, характеризующее степень детонации для газов, колеблющееся в пределах от 105 до 120 единиц.

 

 

 

Также в огромных количествах используется как топливо для котельных, ТЭС. Осваивают применение в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы), но это, естественно, надолго не прижилось из-за часто происходящих аварий и несчастных случаев.

Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно.

Связано это с сезонным изменением потребности в топливе. Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономичный способ хранения газа – это подземный. В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты и закачивается в них газ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Мировая добыча природного газа и Газпром.

Мировая добыча природного газа ежегодно растет и с 1995 г. превышает 2, 2 трлн. куб. м (или в пересчете 2790 млн. тонн условного топлива). География добычи ПГ существенно отличается от географии добычи нефти.

Около 30% природного газа добывается на территории республик СНГ (причем среди них 80% - в России, далеко опережающей все остальные страны мира по этому показателю) и в США (25% мировой добычи). Затем, многократно отставая от первых двух стран, следуют Канада, Нидерланды, Норвегия, Индонезия, Алжир. Эти государства являются также крупнейшими экспортерами природного газа. На следующем рисунке № 2 изображены страны импортеры и экспортеры природного газа и основные транспортные потоки газа.

        Основная часть экспортируемого газа идет по газопроводам и транспортируется в сжиженном виде. Протяженность газопроводов быстро растет (900 тыс. км в мире). Крупнейшие межгосударственные газопроводы действуют в Северной Америке (между Канадой и США); в Западной Европе (от крупнейшего голландского месторождения Гронинген через территорию Германии и Швейцарии в Италию; из норвежского сектора Северного моря в Германию, Бельгию и Францию). С 1982 г. действует газопровод из Алжира через Тунис, далее по дну Средиземного моря в Италию и далее в другие страны.

           США потребность в природном газе удовлетворяют за счет добычи в Техасе, Луизиане, Оклахоме, Нью-Мексико, Вайоминге, а также за счет импорта из Канады. По добычи природного газа (свыше 500 млрд. куб. м) страна уступает лишь России.

           В Азербайджане разрабатывается Карадагское месторождение природного газа на Апшеронском полуострове. Однако своих запасов газа уже не хватает, поэтому Азербайджан покупает природный газ в Туркменистане, который поступает по газопроводам через территорию России.  
          В Казахстане большие перспективы для дальнейшего развития имеет газовая промышленность в связи с открытием и разработкой крупного Карачаганского газоконденсатного месторождения. Кроме того, используется попутный газ, который получают при добычи нефти. В городе Новый Узень его перерабатывают в сжиженный газ для потребления в юртах на овцеводческих пастбищах.

          В Узбекистане наиболее развита газовая промышленность. Она удовлетворяет не только нужды хозяйства Узбекистана, но и поставляет природный газ в другие республики СНГ - в Киргизию, Казахстан, Украину, Россию, а также в Закавказье. По размерам добычи газа Республика Узбекистан занимает 3 место после России и Туркменистана. Годовая добыча газа превышает 30 млрд. куб. м. Газовая промышленность позволила перестроить топливный баланс республики, развивать электроэнергетику и отрасли химической промышленности.

          Газовая промышленность является ведущей отраслью в ТЭКе Туркмении. По запасам и добычи природного газа республика занимает 2 место среди стран СНГ, уступая России. Наиболее крупные газовые месторождения - Шатлыкское и Майское - стали центрами газовой промышленности республики. Годовая добыча превышает 40 млрд. куб. м, что позволяет экспортировать его в Россию, на Украину и в Закавказье.  
         Практически во все страны Восточной Европы (кроме Албании), а также в ряд стран Западной Европы (в Германию, Австрию, Италию, Францию, Грецию, Финляндию) природный газ поступает из России (по газопроводам), являющейся крупнейшим в мире экспортером этого сырья.  
        Растут межгосударственные морские перевозки сжиженного природного газа (СПГ) с использованием специальных газовозных танкеров. Крупнейшими поставщиками СПГ являются Индонезия, Алжир, Малайзия, Бруней. Около 2/3 всего экспортируемого СПГ ввозится в Японию.

Россия унаследовала от СССР положение самой обеспеченной минерально-сырьевыми ресурсами страны. Доля России в мировых запасах нефти составляет 13%, газа - 32%, угля - 11%, свинца, цинка, кобальта, никеля, железа от 10 до 36% и т. д. Стоимость разведанных и предварительно оцененных запасов составляет примерно 28,5 трлн. долларов.

 

Газпром располагает самыми богатыми в мире запасами природного газа. Его доля в мировых запасах газа составляет 15% (рис.5).

В 2012 году Группой «Газпром» добыто 487 млрд куб. м природного и попутного газа. На долю «Газпрома» пришлось 74% российского объема добычи газа. Снижение объемов добычи газа связано со снижением спроса как в России, так и за рубежом. Но это не повлияло на обеспечение максимальной суточной добычи газа в периоды пикового потребления. Системная работа по развитию добычных мощностей позволила зимой 2012-2013 годов установить рекорд суточной добычи газа за последние пять лет — 1658 млн куб. м в сутки, что на 50 млн куб. м в сутки больше, чем в предыдущий осенне-зимний период.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Добыча природного газа.

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров.

 

В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах). Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважина — горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметром не более 2 метров.

 

Бурение скважин проводят с помощью специального бурового оборудования (рис 7).

Скважины стараются разме-стить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетеки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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.

В таблице, приведенной ниже, сопоставлены объемы добычи газа во всем мире, в России в целом и объемы добычи «Газпрома»:

 

	Мир в целом, млрд куб. м	Россия, млрд куб. м	ОАО «Газпром», млрд куб. м
2001	2493	581	512
2002	2531	595	525,6
2003	2617	620	547,6
2004	2692	633	552,5
2005	2768	641	555
2006	2851	656	556
2007	2951	654	548,6
2008	3065	665	549,7
2009	2976	584	461,5
2010	3193	649	508,6
2011	3291,3	640	513,2
2012	3363,9	655	487

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Подготовка газа к транспортировке.

Природный газ находится глубоко под землей, и его добыча является лишь началом дорогостоящего и длительного процесса по его доставке потребителю. Основными потребителями газа являются промышленные предприятия, городские газовые сети, котельные.

Необходимость подготовки газа, перед его доставкой потребителю, вызвана присутствием в нём примесей, которые могут вызвать трудности при его транспортировке, либо при его применении. Так, содержащиеся в газе пары воды могут образовывать, при определённых условиях, гидраты или конденсат, который может скапливаться в изгибах трубопровода, мешая продвижению природного газа. Сильную коррозию газового оборудования вызывает сероводород.

Кроме подготовки самого газа, необходимо готовить к доставке газа потребителю и трубопроводы. Широкое применение в этом процессе нашли азотные установки, применяющиеся для создания инертной среды в трубопроводах. 
Подготовка природного газа к транспортировке происходит по различным схемам. Например, на Уренгойском месторождении реализована схема, согласно которой, в районе месторождения строится установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на которой и производится осушка и очистка газа.На Оренбургском месторождении применена другая схема. При большом содержании гелия или сероводорода газ очищают на газоперерабатывающем заводе, где из него выделяют гелий и серу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Транспортировка природного газа.

 Основным видом транспорта  газа, в настоящее время, является  трубопроводный. Газ движется по  трубам большого диаметра под  давлением 75 атмосфер (7,5 МПа). Продвигаясь  по трубопроводу газ, теряет энергию, она тратится на преодоление  силы трения как между стенкой трубы и газом, так и между слоями самого газа. Чтобы давление в трубопроводе поддерживалось на заданном уровне, на определённом расстоянии друг от друга необходимо наличие компрессорных станций (КС), которые должны поддерживать давление в трубопроводе на уровне 75 атмосфер. Обслуживание и сооружение трубопровода стоит не малых денег, но, тем не менее, трубопровод является наиболее дешёвым способом транспортировки газа.Из магистральных газопроводов газ попадает на газораспределительные станции (ГРС) которые сооружаются в конце магистрального газопровода или на отводе от него и характеризуются большими пропускными способностями (до 200000 м3/час и более). Оборудование ГРС рассчитывается на рабочее давление до 7,5 МПа, т.е. на максимально возможное давление в магистральных газопроводах. ГРС служит для снижения давления газа после магистрального газопровода и поддержания сниженного давления на заданном значении, очистки газа от механических примесей, учета расхода и при необходимости для одорации газа с последующей подачей газа в газовые сети населенных пунктов или крупным потребителям. Обычно ГРС работает следующим образом: природный газ через входной газопровод поступает на пылеуловители, где очищается от механических примесей. Очищенный газ проходит через регуляторы давления, в которых давления газа снижается и поддерживается постоянным независимо от расхода. Со сниженным давлением природный газ проходит измерительное устройство для измерения его расхода. При необходимости газ может проходить через одоризационную установку для придания ему запаха (после очистки газа от сероводорода на головном сооружении природный газ не имеет запаха). При повышении давления газа выше заданного значения срабатывает предохранительно-сбросной клапан и избыток природного газа сбрасывается в атмосферу через газовую свечу (при этом подаются световой и звуковой сигналы). С целью контроля давления газа до и после ГРС на входном выходном газопроводах ГРС устанавливаются манометры.

Другим способом транспортировки газа является использование специальных танкеров — газовозов. Это специально оборудованные корабли, для перевозки газа в сжиженном состоянии при определённых условиях. Для транспортировки газа этим способом необходимо кроме самих танкеров провести ряд подготовительных мероприятий для возможности их использования. Нужно протянуть газопровод к берегу моря, построить порт для танкеров, завод для сжижения газа, и сами танкеры. Тем не менее, этот вид транспортировки газа является экономически обоснованным при отдалённости потребителя от мест добычи более 3000 км. 
Экологически природный газ является самым чистым видом минерального топлива. При его сгорании, по сравнению с другими видами топлива, образуется значительно меньше вредных веществ. Однако сжигание огромного количества природного газа и других видов топлива, за последние пятьдесят лет привело к значительному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, а он, как и метан является парниковым газом. Большинство ученых в настоящее время считают причиной наблюдающегося изменения климата именно это обстоятельство.

Природный газ нашел широкое применение в качестве горючего. Он используется для производства электроэнергии на электростанциях, отопления жилых помещений, как топливо для машин и др. Природный газ широко используется и в химической промышленности как сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. Поэтому мы еще долго не откажемся от тех удобств, которые нам дает использование природного газа, и  транспортировка его с внедрением новых технологий по сжижению или со строительством новых магистральных газопроводов станет дешевле.

Добываемый в России природный газ поступает в магистральные газопроводы, объединенные в Единую систему газоснабжения (ЕСГ) России. ЕСГ является крупнейшей в мире системой транспортировки газа и представляет собой уникальный технологический комплекс, включающий в себя объекты добычи, переработки, транспортировки, хранения и распределения газа. ЕСГ обеспечивает непрерывный цикл поставки газа от скважины до конечного потребителя.

Благодаря централизованному управлению, большой разветвленности и наличию параллельных маршрутов транспортировки ЕСГ обладает существенным запасом надежности и способна обеспечивать бесперебойные поставки газа даже при пиковых сезонных нагрузках. Протяженность ЕСГ составляет 168,3 тыс. км.

В транспорте газа используются 222 компрессорные станции с общей мощностью газоперекачивающих агрегатов 43,9 млн кВт. Единая система газоснабжения России принадлежит «Газпрому». В 2012 году введены в эксплуатацию магистральные газопроводы и отводы протяженностью 3,2 тыс. км.

Единая система газоснабжения загружена практически полностью. Например, в 2012 году с учетом газа «Газпрома», независимых производителей и производителей из государств Средней Азии в ЕСГ поступило 666,2 млрд куб. м.

Согласно существующим прогнозам потребление газа на мировых рынках будет увеличиваться. Например, Энергетической стратегией России до 2030 года предусмотрено, что к 2020 году в России будет добываться 803–837 млрд куб. м газа, а к 2030 году — 885–940 млрд куб. м газа. Поэтому пропускную способность ЕСГ необходимо наращивать. Это позволит удовлетворить платежеспособный спрос российских потребителей и выполнить международные обязательства России по поставкам природного газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Краткая характеристика газотранспортной системы Беларуси.

Развитие белорусской газовой промышленности началось в 60-х годах прошлого века, когда были осуществлены первые поставки природного газа с Дашавского газового месторождения в Украине в Беларусь через трубопровод «Дашава – Минск». Сегодня Беларусь обладает разветвленной газотранспортной системой с пропускной способностью в 51 млрд м3 в год и общей протяженностью магистральных и распределительных газопроводов в 7 318 км (однониточный эквивалент). Газотранспортная система включает 11 компрессорных станций, 231 газораспределительную станцию, 7 газоизмерительных станций и 24 газонаполнительных компрессорных станций.

В настоящее время на территории Республики Беларусь функционирует система магистральных газопроводов, эксплуатируемая ОАО «Белтрансгаз» которая включает в себя 7 магистральных газопроводов, 231 газораспределительную станцию, Осиповичское подземное хранилище газа, Прибугское подземное хранилище газа. Общая протяженность газопроводов составляет 7377 км в однониточном исчислении. По системе магистральных газопроводов осуществляется подача газа потребителям Республики Беларусь. Российский газ через территорию Беларуси поставляется в Украину, Польшу, Литву и Германию (рис. 8).

 

 

Заключение.

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом минерального топлива. При сгорании его 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 заметному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который является, как и метан, парниковым газом. Большинство ученых именно это обстоятельство считают причиной наблюдающегося в настоящее время потепления климата. В связи с этим в 1997 г. был подписан Киотский протокол по ограничению парникового эффекта.

Необходимо применять жесткие меры по улучшению обеспеченности рабочего персонала всем необходимым оборудованием и требовать от работников газодобывающей промышленности выполнения всех предписанных норм техники безопасности.

Это, конечно, не в полной мере сократит риск аварий и чрезвычайных ситуаций, но хотя бы сведёт его до минимума.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников.

1.www.архи.ru

2.www.gazpromquestions.ru

3.http://promplace.ru

4. http://minsk.all.biz

5.www.energetika.by

6. Журнал«Энергетика и  ТЭК» № 10/2009 г.