Откуда взялся природный газ. Две теории газа.
Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.
Итак.
Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (Ch5) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4h20) и некоторые неуглеводородные примеси.
В поисках истины.
Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа, и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.
Минеральная теория
Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых.
находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.
Биогенная теория.
Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.
Газ видишь? Нет. А он есть.
Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается.
Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.
Священный огонь.
Древний зороастрийский храм Атешгях
У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.
Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами.
Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней — горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.
Добыть и использовать.
«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»
Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь, не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность. Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.
На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.
Как добывается природный газ?
На сегодняшний день энергоносители являются самым востребованным мировым ресурсом.
Они необходимы каждой стране, поэтому спрос на них является стабильно высоким вне зависимости от цены, а объемы добычи ежегодно растут. Можно с уверенностью сказать, что стоимость топливных ресурсов влияет на положение всей мировой экономики.
Способы добычи природного газа изменяются с развитием технологий. Они становятся более совершенными, потери полезного ископаемого и себестоимость разработок минимизируются, а скорость выемки его из недр увеличивается. Это все приводит к возможности обеспечивать растущий мировой спрос в необходимом объеме.
Но стоит учитывать, что природный газ является исчерпаемым ресурсом и уже сейчас по приблизительным подсчетам ученых разведанных запасов хватит всего на 35-40 лет. Так что человечеству пора всерьез задумать о поиске альтернативных источников получения тепловой энергии.
Если в ближайшее время не будет найдено несколько гигантских месторождений, то в ближайшие десятилетия нас ждет настоящий кризис газовой отрасли.
Чем меньше ресурсов будет оставаться в недрах, тем выше будет его стоимость. А рост цен на энергоноситель всегда влечет за собой инфляцию.
Технология добычи газа
Если они будут мизерными, то нет смысла начинать разработку, так как затраты на бурение, установку оборудования и откачку ресурса во много раз превысят его стоимость. Так что нужно не просто отыскать газ, но и попасть на крупные залежи, добыча которых будет экономически целесообразной.
Для желающих заняться таким бизнесом стоит сразу отметить, что в большинстве стран государство обладает полной монополией на все находящиеся в недрах ресурсы, поэтому нельзя просто разведать залежи и начать их добывать. Придется получить огромное количество разрешающих документов.
Но и тогда не стоит рассчитывать на полную самостоятельность, потому что государственный представитель будет регулярно следить за соблюдением технологических и экологических норм. Также бизнесмену придется платить определенный налог на использование недр.
Итак, если было найдено интересное с экономической точки зрения месторождение, начинается его разработка. Газ залегает на огромных глубинах, не менее 1000 метров, так что для его добычи требуется специальное оборудование. Буры изготавливаются из самых прочных марок стали, чтобы они могли справляться с работой на любых типах грунта. Их длина соответствует глубине залежей.
Самая глубокая скважина находится в России и составляет более 6 километров. Газ хранится в земной коре в микроскопических трещинах и целых подземных пещерах. После того, как бур открывает ему доступ наружу, он поднимает на поверхность за счет огромной разницы давлений. Это позволяет не использовать дополнительное оборудование для откачки. В одном месторождении бурится несколько скважин, чтобы довести объемы добычи до нужных показателей.
Важно также знать, что добыча природного газа связана с множеством опасностей. Неправильное проведение буровых работ приведет к тому, что земная кора может треснуть не в тех местах, и газ будет просачиваться на поверхность в произвольных местах.
Когда его концентрация достигнет соответствующих масштабов, достаточно будет одной искры, чтобы произошел взрыв колоссальной разрушительной мощности. Именно поэтому геологи проводят тщательные расчеты и выясняют, где можно бурить, а где лучше этого не делать.
Добыча сланцевого газа
Добывается сланцевый ресурс несколько иным способом. Он также требует первоначальной геологоразведки, но после выявления месторождений бурится значительно меньше скважин. Для вытеснения ископаемого из его природных хранилищ используется метод гидроразрыва. В пробуренные полости закачивается вода, которая вытесняет газ и занимает его место.
Этот способ имеет множество недостатков, основным из которых является экологическая катастрофа для той местности, где ведется добыча. Газ не удается собрать в полном объеме, и часть его выходит на поверхность, а часть оседает в грунтовых водах. Чем это грозит, наглядно показывает пример США, где в одном из городов близ разработок у людей из крана течет натуральная газифицированная вода, которая вспыхивает от контакта с огнем.
Страны лидеры по добыче газа
- 1. Соединенные Штаты Америки — 29,65%;
- 2. Российская Федерация — 28,75%;
- 3. Катар — 6,96%;
- 4. Иран — 6,92%;
- 5. Канада 6,7%;
- 6. Китайская Народная Республика — 4,98%;
- 7. Норвегия — 4,68%;
- 8. Саудовская Аравия — 4,25%;
- 9. Нидерланды — 3,7%;
- 10. Индонезия — 3,39%.
Как видно из списка, два первых места добывают более половины всего потребляемого в мире газа. Эти две страны уже более десяти лет спорят за мировое первенство и регулярно меняются местами в борьбе за лидерство.
Объяснение природного газа — Управление энергетической информации США (EIA)
Что такое природный газ?
Природный газ — это ископаемый источник энергии, образовавшийся глубоко под землей. Природный газ содержит множество различных соединений.
Самым большим компонентом природного газа является метан, соединение с одним атомом углерода и четырьмя атомами водорода (CH 4 ). Природный газ также содержит небольшое количество сжиженного природного газа (ШФЛУ, который также является сжиженным углеводородным газом) и неуглеводородных газов, таких как двуокись углерода и водяной пар. Мы используем природный газ в качестве топлива и для производства материалов и химикатов.
Как образовался природный газ?
От миллионов до сотен миллионов лет назад и в течение длительных периодов времени остатки растений и животных (таких как диатомовые водоросли), образовавшиеся толстыми слоями на поверхности земли и дне океанов, иногда смешанные с песком, илом и кальцием карбонат. Со временем эти слои были погребены под песком, илом и камнем. Давление и тепло превратили часть этого богатого углеродом и водородом материала в уголь, часть в нефть (нефть), часть в природный газ.
Где добывают природный газ?
В некоторых местах природный газ перемещался в большие трещины и пространства между слоями вышележащих пород.
Природный газ, обнаруженный в этих типах формаций, иногда называют обычным природным газом . В других местах природный газ встречается в крошечных порах (пространствах) в некоторых образованиях сланца, песчаника и других типов осадочных пород. Этот природный газ обозначается как сланцевый газ или плотный газ , и его иногда называют 9.0015 нетрадиционный природный газ . Природный газ также встречается в месторождениях сырой нефти, и этот природный газ называется попутным природным газом . Месторождения природного газа находятся на суше, а некоторые находятся на шельфе и глубоко под океанским дном. Тип природного газа, обнаруженный в угольных месторождениях, называется метаном угольных пластов .
Источник: адаптировано из информационного бюллетеня Геологической службы США 0113-01 (общественное достояние)
Нажмите, чтобы увеличить
Операторы, готовящие отверстие для зарядов взрывчатых веществ, используемых при сейсморазведке
Источник: Стоковая фотография (защищено авторским правом)
Где найти природный газ?
Поиски природного газа начинаются с геологов, изучающих строение и процессы земли.
Они обнаруживают типы геологических образований, которые могут содержать залежи природного газа.
Геологи часто используют сейсморазведку на суше и в океане, чтобы найти подходящие места для бурения скважин на природный газ и нефть. Сейсморазведка создает и измеряет сейсмические волны в земле, чтобы получить информацию о геологии горных пород. При сейсморазведке на суше может использоваться 9Грузовик-ударник 0015 с вибрирующей подушкой, которая ударяет по земле, создавая сейсмические волны в подстилающей породе. Иногда используются небольшие количества взрывчатых веществ. Сейсмические исследования, проводимые в океане, используют взрывы звука, которые создают звуковые волны для изучения геологии под океанским дном.
Если результаты сейсморазведки показывают, что участок имеет потенциал для добычи природного газа, бурится и испытывается разведочная скважина. Результаты испытаний предоставляют информацию о качестве и количестве природного газа, имеющегося в ресурсе.
Бурение скважин природного газа и добыча природного газа
Если результаты пробной скважины показывают, что в геологической формации достаточно природного газа для добычи и получения прибыли, бурятся одна или несколько эксплуатационных (или эксплуатационных) скважин. Скважины для природного газа можно бурить вертикально и горизонтально в газоносных пластах. В обычных месторождениях природного газа природный газ обычно легко вытекает через скважины на поверхность.
В Соединенных Штатах и в некоторых других странах природный газ добывается из сланцев и других типов осадочных горных пород путем нагнетания воды, химикатов и песка в скважину под высоким давлением. Этот процесс, называемый гидравлический разрыв или гидроразрыв , иногда называемый нетрадиционной добычей, разрушает пласт, высвобождает природный газ из породы и позволяет природному газу течь к скважинам и вверх на поверхность. В верхней части скважины на поверхности природный газ поступает в сборные трубопроводы и направляется на заводы по переработке природного газа.
ты знал
?
Поскольку природный газ не имеет цвета, запаха и вкуса, газовые компании добавляют в природный газ меркаптан, чтобы придать ему отчетливый и неприятный запах, что помогает обнаруживать утечки в трубопроводах природного газа. Меркаптан — безвредное химическое вещество с запахом тухлых яиц.
Природный газ перерабатывается для продажи и потребления
Природный газ, извлекаемый из скважин природного газа или сырой нефти, называется влажным природным газом , поскольку, наряду с метаном, он обычно содержит ШФЛУ – этан, пропан, бутаны и пентаны – и водяной пар. Устьевой природный газ может также содержать неуглеводороды, такие как сера, гелий, азот, сероводород и двуокись углерода, большая часть которых должна быть удалена из природного газа перед его продажей потребителям.
С устья скважины природный газ направляется на перерабатывающие заводы, где удаляются водяной пар и неуглеводородные соединения, а ШФЛУ отделяются от влажного газа и продаются отдельно.
Некоторое количество этана часто остается в обработанном природном газе. Отделенные ШФЛУ называются жидкостями заводов по производству природного газа (NGPL), а переработанный природный газ называется 9.0015 сухой , потребительский , или трубопроводный качественный природный газ. Часть скважинного природного газа является достаточно осушенной и удовлетворяет стандартам трубопроводного транспорта без переработки. Химические вещества, называемые одорантами, добавляются в природный газ, чтобы можно было обнаружить утечки в газопроводах. Сухой природный газ направляется по трубопроводам в подземные хранилища или распределительным компаниям, а затем потребителям.
В местах, где нет трубопроводов природного газа для отвода попутного природного газа, добываемого из нефтяных скважин, природный газ может быть повторно закачан в нефтеносный пласт, или он может быть сброшен или сожжен (факел). Повторная закачка неликвидного природного газа может помочь поддерживать давление в нефтяных скважинах для увеличения добычи нефти.
Метан угольных пластов можно извлекать из угольных месторождений до или во время добычи угля, и его можно добавлять в трубопроводы природного газа без какой-либо специальной обработки.
Большая часть потребляемого в США природного газа производится в США. Некоторое количество природного газа импортируется из Канады и Мексики по трубопроводам. Небольшое количество природного газа также импортируется в виде сжиженного природного газа.
Последнее обновление: 2 декабря 2021 г.
Сжиженный природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)
Что такое СПГ?
Сжиженный природный газ (СПГ) — это природный газ, охлажденный до жидкого состояния ( сжиженный ) при температуре около -260° по Фаренгейту для транспортировки и хранения. Объем природного газа в жидком состоянии примерно в 600 раз меньше его объема в газообразном состоянии в трубопроводе природного газа. Этот процесс сжижения , разработанный в 19 веке, позволяет транспортировать природный газ в места, недоступные для газопроводов, и использовать природный газ в качестве транспортного топлива.
СПГ расширяет рынки сбыта природного газа
В тех случаях, когда трубопроводы для природного газа нецелесообразны или отсутствуют, сжижение природного газа является способом перемещения природного газа из регионов добычи на рынки, например, в США и другие страны и из них. На азиатские страны в совокупности приходится наибольшая доля мирового импорта СПГ.
Предприятия по экспорту СПГ получают природный газ по трубопроводу и сжижают его для транспортировки на специальных океанских судах СПГ или танкерах . Большая часть СПГ перевозится танкерами, называемыми газовозами , в больших бортовых переохлаждаемых (криогенных) резервуарах. СПГ также перевозится в меньших контейнерах, соответствующих требованиям Международной организации по стандартизации (ISO), которые можно размещать на кораблях и грузовиках.
На импортных терминалах СПГ выгружается с судов и хранится в криогенных резервуарах для хранения до его возвращения в газообразное состояние или регазификации .
После регазификации природный газ транспортируется по газопроводам к электростанциям, работающим на природном газе, к промышленным объектам, а также к бытовым и коммерческим потребителям.
знаете ли вы
?
Природный газ перевозится на специально спроектированных судах в виде сжиженного природного газа (СПГ). СПГ — это природный газ, охлажденный до -260° по Фаренгейту, температуры, при которой природный газ становится жидким. Объем жидкости в 600 раз меньше газообразной формы.
Морской танкер СПГ
Источник: Стоковая фотография (защищено авторским правом)
В Соединенных Штатах некоторые электростанции производят и хранят СПГ на месте для выработки электроэнергии, когда потребность в электроэнергии высока, например, в холодную или жаркую погоду или когда пропускная способность трубопровода ограничена или недостаточна для удовлетворения возросшего спроса на природный газ со стороны других потребителей. Этот процесс называется пиковое бритье .
Электростанции берут природный газ из газопроводов, сжижают его на малых установках по сжижению и хранят в криогенных резервуарах. При необходимости СПГ регазифицируется и сжигается на электростанциях. Некоторые суда, грузовики и автобусы имеют специально разработанные резервуары для СПГ для использования СПГ в качестве топлива.
Пик импорта СПГ в США пришелся на 2007 г.
США импортировали очень небольшие объемы СПГ до 1995 г., а затем импорт СПГ в целом увеличивался каждый год, пока не достиг пика в 2007 г. и составил около 771 млрд куб. общий объем импорта природного газа. С 2007 года импорт СПГ снижался в большинстве лет, поскольку увеличение добычи природного газа в США и расширение сети газопроводов снизили потребность в импорте природного газа.
В 2021 году Соединенные Штаты импортировали около 21,59 млрд куб. футов СПГ всего из двух стран. Это равнялось примерно 1% от общего объема импорта природного газа в США в 2021 году.
Регазификационный терминал Эверетта недалеко от Бостона, штат Массачусетс, получает большую часть импорта СПГ в США, а в 2021 году на него поступило 99% от общего объема импорта СПГ в США, все из Тринидада.
и Тобаго. В штатах Новой Англии: Коннектикут, Мэн, Массачусетс, Нью-Гемпшир, Род-Айленд и Вермонт могут быть значительные ограничения на трубопровод, когда потребность в отоплении существенно возрастает в периоды очень холодной погоды. Импорт СПГ помогает удовлетворить спрос на природный газ в Новой Англии, поскольку в настоящее время этот регион имеет ограниченные трубопроводные соединения с северо-востоком и другими регионами добычи природного газа в США.
Нажмите, чтобы увеличить
Экспортные мощности и экспорт СПГ в США значительно выросли в период с 2016 по 2021 год
Соединенные Штаты были нетто-экспортером СПГ в 2017–2021 годах (экспорт превышал импорт), в основном из-за увеличения поставок природного газа в США производства, снижение импорта природного газа по трубопроводам и в виде СПГ, а также увеличение мощностей экспортных терминалов СПГ.
Общая экспортная мощность СПГ в США увеличилась с менее чем 1 миллиарда кубических футов в день (млрд. кубических футов в сутки) в 2015 г.
до примерно 10,78 млрд. кубических футов в сутки в конце 2021 г. Общая пиковая экспортная мощность в 2021 г. составила около 12,98 млрд кубических футов в сутки. В 2015 году общий объем экспорта СПГ из США составил около 28 миллиардов кубических футов в семь стран. В 2021 году экспорт СПГ из США достиг рекордного уровня — около 3561 млрд куб. футов в 45 стран, а экспорт СПГ составил 54% от общего объема экспорта природного газа США. В 2021 году около половины экспорта СПГ пришлось на пять стран.
В 2021 году газовозы перевозили почти весь экспорт СПГ из США. Около 1,4 миллиарда кубических футов американского экспорта СПГ осуществлялось грузовиками в контейнерах ISO в Канаду и Мексику, причем 91% приходилось на Мексику.
Иногда, когда цены на природный газ позволяют сделать это, Соединенные Штаты реэкспортируют часть первоначально импортированного СПГ. Однако в 2021 году Соединенные Штаты не реэкспортировали СПГ.
Экспортные терминалы СПГ потребляют часть природного газа, поставляемого на объект, для работы оборудования по сжижению газа.