База знаний, 15 ноя, 20:54

Что такое природный газ и где он используется

Читать в полной версии

Фото: Юрий Смитюк / ТАСС

Что такое природный газ?

Природный газ — это полезное ископаемое в виде смеси газообразных углеводородов. Основной объем среди них занимает метан. Он используется для производства электроэнергии, отопления, в промышленных целях (производство метанола, аммиака), как топливо для транспорта и т. д.

Есть две теории появления на Земле газа: биогенная и минеральная. Согласно первой, газ образовался в результате процесса давления и теплового воздействия на органику — останки растений и животных — в недрах Земли на протяжении миллионов лет. Вторая считает образование газа частью процесса дегазации планеты — выведения газообразных веществ из ее недр.

Различают такие формы этого топлива, как сжатый (компримированный, или КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). В первом случае газ сжимают до менее чем 1% от объема при нормальном атмосферном давлении, во втором — переводят в жидкое состояние при охлаждении до минус 161,6 градуса. Такое преобразование газа требуется для его транспортировки.

Также стоит выделить нефтяной попутный газ (растворен в нефти), рудничный газ (он выделяется в основном в каменноугольных шахтах) и возобновляемый природный газ. Последний получают из биогаза — он вырабатывается при разложении органических веществ (биомассы).

Свойства природного газа

Бесцветный.
Не имеет запаха. Тот аромат, который мы чувствуем в быту при утечке, возникает за счет добавления специального вещества — одоранта (от лат. odor, «запах, аромат»; как правило, это серосодержащие вещества, например этантиол) в процессе одоризации.
Горючий, при горении появляется голубое пламя.
Легче воздуха.

Состав природного газа

Основной составляющей природного газа является метан. Его химическая формула — CH₄ (один атом углерода и четыре атома водорода). Он менее плотный, чем воздух, и поэтому легче него. Составляет 92–98% объема природного газа.

В добываемый из недр газ также входят более тяжелые газовые компоненты — гомологи метана:

этан (С₂H₆);
пропан (C₃H₈);
бутан (C₄H₁₀).

Кроме того, в природном газе встречаются углекислый газ, водяной пар, гелий, азот, сероводород и т. д.

Виды месторождений природного газа

По составу:

газовое;
газоконденсатное (содержит газ и конденсат — жидкую смесь углеводородов, выделившуюся из газа);
газонефтяное (основная часть залежи — нефть, а газ образует над ней газовую шапку, которая по объему не превышает нефтяную часть);
нефтегазовое (основная часть — газ, газовая шапка превышает объемы нефтяной части);
нефтегазоконденсатное;
нефтяное (содержит нефть, в разной степени насыщенную газом).

По запасам:

уникальные (более 300 млрд куб. м);
крупные (30–300 млрд куб. м);
средние (5–30 млрд куб. м);
мелкие (1–5 млрд куб. м);
очень мелкие (до 1 млрд куб. м).

По местоположению:

на суше;
морские и океанические (это месторождения прибрежных зон, ближнего и дальнего шельфа).

По степени геологической изученности и промышленного освоения в России с 2016 года действует следующая национальная классификация запасов газа и нефти:

разрабатываемые и разбуренные (категория А);
разрабатываемые отдельными скважинами, но неразбуренные эксплуатационной сеткой скважин, разведанные и подготовленные к промышленной добыче (категория B1);
разрабатываемые, неразбуренные, оцененные (категория В2);
разведанные (категория C1);
оцененные (C2).

В мире наиболее распространена классификация SPE-PRMS (англ. Society of Petroleum Engineers — Petroleum Resource Management System), разработанная международным Обществом инженеров-нефтяников (SPE). Она учитывает вероятность присутствия залежей углеводородов и коммерческую рентабельность их добычи. В соответствии с ней запасы делятся на:

доказанные (когда с вероятностью 90% фактически извлеченные запасы совпадут с оценкой или превысят ее);
вероятные (когда такая вероятность составляет 50%);
возможные (10%).

Преимущества и недостатки природного газа

Преимущества:

относительно низкая цена: в России средняя стоимость природного газа за 1 куб. м в 2024 году — более 7 руб.; использование природного газа выгоднее, чем электричества, угля, дров или бензина;
безопасность при правильной эксплуатации для здоровья и окружающей среды;
экологичность: при производстве электроэнергии из газа выброс углекислого газа меньше на 60%, чем при использовании угля, от которого также остается сажа; также выбросы в атмосферу меньше, когда газ применяют в качестве автомобильного топлива (в пять раз);
универсальность: можно использовать для отопления, приготовления пищи, как топливо и т. д.

Недостатки:

из-за наличия в газе примесей серы и азота при горении могут выделяться токсичные вещества;
горение газа сопровождается выделением углекислого газа, который создает парниковый эффект;
газомоторное топливо имеет более низкие технические характеристики по сравнению с другими видами;
легкая воспламеняемость при утечке может привести к взрывам.

Добыча и подготовка

Основной способ добычи природного газа — из подземных пластов с помощью пробуренных скважин. Еще один метод — гидроразрыв пласта (фрекинг), который применяется для извлечения газа из сланцевых пород (в частности, в США).

Газ залегает на глубине от тысячи метров до нескольких километров. Для поиска месторождений используются методы сейсмо-, магнито-, гравитационной разведки и др. Если выясняется, что в определенном месте есть залежи этого ископаемого, строят разведочную скважину. Если будет подтверждено наличие достаточных объемов газа для добычи, бурят эксплуатационные скважины — они могут быть вертикальными, горизонтальными, наклонными и др.

На поверхности газ проходит через установки комплексной подготовки газа (УКПГ), там из него удаляют воду, примеси, конденсаты. Затем он направляется в трубопровод, откуда поступает на газоперерабатывающие заводы (ГПЗ). Переработка газа включает в себя осушку и отбензинивание (выделение этана, пропана, бутана), извлечение серы, гелия и т. д.

Очищенный газ поступает в магистральные газопроводы. В комплексы магистральных газопроводов, помимо стальных труб диаметром 720–1420 мм, входят газораспределительные станции (здесь газ очищают, одорируют, замеряют его объем и снижают давление перед подачей в следующие сети), компрессорные станции (нужны для поддержания давления в трубах) и др. Также различают распределительные и внутренние газопроводы, по которым газ поступает непосредственно потребителям.

Кроме того, существуют хранилища газа (там его, например, накапливают для использования зимой). Хранилищами могут служить истощенные месторождения, соляные пещеры или водоносные горизонты.

Природный газ в России

История газовой промышленности

В 1811 году изобретатель Петр Соболевский с помощью установки, которую он назвал «термоламп», смог получить искусственный светильный газ путем сухой перегонки древесины. В 1813–1814 годах городские власти неоднократно экспериментировали с газовым освещением улиц, но только в 1819 году на Аптекарском острове в Санкт-Петербурге удалось успешно наладить освещение с помощью газовых фонарей. В течение XIX века на газовое освещение были переведены улицы, административные и торговые учреждения города, тогда же началась газификация жилищ.

В течение того же столетия в России случайным образом (обычно при бурении скважин на воду) обнаруживали газ, но скважины именно с целью добычи газа стали появляться только в начале XX века на Кавказе (в районе Баку, Грозного, Дербента и т. д.). Большее развитие в первой половине столетия получила добыча нефти, а газовое дело считалось побочным.

Радикальное изменение в подходах к газодобыче произошло в 1950–60-е, когда были открыты крупные месторождения в Западной Сибири (первым было Березовское месторождение в Югре, открытое в 1953 году), после чего началось быстрое развитие газоперерабатывающей промышленности, расширение сети магистральных трубопроводов, выход на международные рынки и т. д.

Газ в современной России

Россия занимает первое место в мире по объему запасов природного газа — 45,6 трлн куб. м (или 21,9% мировых), в 2022 году она занимала второе место в мире по его добыче после США (679,6 млрд куб. м).
Крупнейшим в России и в мире регионом по залеганию нефти и газа является Западно-Сибирская нефтегазоносная провинция. Она включает в себя территории Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов, Тюменской области, а также юго-западные регионы Сибирского федерального округа и шельф Карского моря.
Самое крупное месторождение газа в стране — Уренгойское в ЯНАО, оно было открыто в 1966 году, его начальные запасы составляли 10,9 трлн куб. м, на начало 2023 года они оценивались в 3,7 трлн.
В 2023 году в России, по данным Росстата, было добыто 638 млрд куб. м газа.
Уровень газификации страны в 2023 году составил почти 74%.
В России — более 180 тыс. км магистральных газопроводов и отводов, около 1 млрд км газопроводов, более 250 компрессорных станций и свыше 20 подземных хранилищ газа (ПХГ).
В России расположено самое большое газовое хранилище в мире — Северо-Ставропольское ПХГ (43 млрд куб. м).

Автор: Лилия Пашкова.