Природный газ

Природный газ – это ископаемое топливо, состоящее из множества различных соединений, наиболее важным из которых является метан . Все эти газы (метан, азот, углекислый газ и т.д.) естественным образом присутствуют в атмосфере. Запасы природного газа находятся глубоко под землей рядом с другими пластами твердых и жидких углеводородов, такими как уголь и сырая нефть.

Природный газ в чистом виде не используется; он перерабатывается и превращается в более чистое топливо для потребления. При переработке природного газа извлекаются многие побочные продукты, такие как пропан, этан, бутан, углекислый газ, азот и т. д., которые можно использовать в дальнейшем.

Природный газ в основном используется в качестве топлива для производства электроэнергии и тепла. В качестве топлива для транспортных средств используется природный газ в сжатом виде, известный как СПГ. Он используется в качестве топлива для котлов и кондиционеров по всему миру. Он также используется для изготовления удобрений, в основном аммиака.

Месторождения природного газа

Как и другие ископаемые источники энергии, природный газ образовался миллионы лет назад , когда останки растений и животных скапливались на поверхности земли и на дне океанов, погружаясь в песок и скалы. Тепло, давление и воздействие времени в совокупности превратили часть этого вещества в природный газ. Существуют различные типы природного газа и месторождений природного газа , некоторые из которых расположены на суше, другие — в море.

Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при больших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Природный газ часто растворяется в нефти при высоком давлении, существующем в резервуаре, и может присутствовать в виде газовой шапки над нефтью. Во многих случаях именно давление природного газа, воздействующего на подземный нефтяной резервуар, обеспечивает движение нефти на поверхность.

История использования

Первые открытия источников природного газа были сделаны в Иране между 6000 и 2000 году до нашей эры. Многие ранние авторы описывали естественные выходы нефти на Ближний Восток, особенно в район Баку на территории современного Азербайджана.

На протяжении до 19 века использование природного газа оставалось локальным, поскольку не было возможности транспортировать большие объемы газа на большие расстояния.

Природный газ остался в стороне от промышленного развития, основу которого составляли прежде всего уголь и нефть . Важный прорыв в технологии транспортировки газа произошел в 1890 году с изобретением герметичной муфты трубопровода. Транспортировка газа на большие расстояния стала практичной в конце 1920-х годов благодаря дальнейшему развитию технологии трубопроводов.

Топливо

Еще в 1960 году попутный газ был неприятным побочным продуктом добычи нефти во многих регионах мира. Газ отделяли от потока сырой нефти и утилизировали как можно дешевле, часто путем сжигания в факелах. Только после нехватки сырой нефти в конце 1960-х и начале 1970-х природный газ стал важным мировым источником энергии.

Добыча и транспортировка

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 м до нескольких километров. 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. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, ТЭЦ, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём, кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты), также и примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащиеся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (например, изгиб трубопровода), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и трубопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в трубопроводе.

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,42 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, теряет потенциальную энергию, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ обычно дожимается до давления от 55 до 120 атм и затем охлаждается. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее это наиболее дешёвый с точки зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на небольшие и средние расстояния.

Кроме трубопроводного транспорта широко используют специальные танкеры — газовозы, специальные суда, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии в специализированных изотермических ёмкостях при температуре от −160 до −150 °С.

С целью транспортировки очищенный от примесей природный газ сжижают, охлаждая его до температуры конденсации −161,5 °С. Полученную жидкость называют сжиженным природным газом (СПГ). Основное преимущество СПГ — занимаемый объём меньше в 600 раз. Перед поставкой потребителю СПГ возвращают в газообразное состояние на регазификационных терминалах. СПГ производится на ожижительных установках. СПГ перевозят в специальных криогенных ёмкостях

В СССР первые установки сжижения природного газа известны с 1946 года. Однако промышленного применения СПГ в СССР не получил. В России первый крупнотоннажный завод СПГ запущен в 2009 году в рамках проекта «Сахалин-2».