Без природного газа невозможно представить себе цивилизацию, в привычном понимании этого слова. Изготовление удобрений, обогрев помещений и приготовление пищи. Уберите только 3 этих пункта из нашей жизни, и все изменится, причем не в лучшую сторону.
На этом экологически чистом топливе строится комфорт и безопасность нашей жизни, поэтому предлагаем познакомиться с процессом переработки природного газа подробно.
Добыча
Четыре способа добычи природного газа:
- вертикальное бурение;
- горизонтальное бурение;
- гидравлический разрыв;
- подкисление скважины.
На способ добычи влияют глубина залегания природного газа и наличие препятствий для добычи (состав пород).
Состав
Добытый из недр газ непригоден для бытового или промышленного использования. Нежелательные примеси не только ухудшают характеристики топлива, но и несут угрозу для потребителей. Добытый газ состоит из:
- этан;
- пропан;
- бутан;
- пентан;
- тяжелые углеводороды (гомологи метана).
Кроме перечисленных соединений, в состав добытого газа входят и не углеводороды: азот; гелий; водород; углекислый газ.
Переработка
Переработка газа – сложный процесс, включающий в себя следующие этапы:
- добыча;
- сепарация;
- сжижение.
Добычу пропустим, об этом упоминали выше. А вот остальными процессами переработки газов ознакомимся подробно.
Основная переработка природного газа начинается с его сепарации. Чтобы исключить попадание в газосборные сети воды и твердых веществ, газ должен пройти через процесс сепарации. Оборудование для разделения устанавливается рядом с устьем скважины (конец обсадной трубы), чтобы разделение начиналось сразу на выходе природного газа. В закрытом резервуаре, под действием силы тяжести, тяжелые фракции отделяются от газа, позволяя последнему идти дальше в газосборную сеть.
Удаление воды происходит путем конденсации и адсорбции.
Адсорбция – поглощение вещества из газовой фазы или жидкого раствора поверхностным слоем твёрдого тела или жидкости.
После извлечения твердых фракций и жидкости, сопутствующие газы удаляются при помощи аминовой очистки и специальной мембраны. В последствии, эти продукты переработки газа будут использоваться при изготовлении красок, резины, автомобильного топлива и т.д.
При сжижении, объем природного газа уменьшается в 600 раз, что экономит затраты по транспортировке. Кроме того, сжиженный газ менее опасен, он не горит и не токсичен для окружающих. Для этого процесса газ очищают и охлаждают до -160 °C.
Технологии переработки газов
- Термохимическая
Углеродосодержащее сырье (биомассу) загружают в реактор без доступа кислорода. При достижении температуры термического разложения, происходит выделение синтез-газов, которые отводятся из реактора.
- Химико-каталитическая
Подходит для прямой конверсии метана путем окисления в синтез-газ. Основные способы – паровая и углекислотная конверсия при температуре 800 °С и давлении 40 атм.
- Физико-энергетическая
Благодаря возможности использовать нефтяные насосы, вместо дорогостоящих компрессоров, физико-энергетический способ переработки газа используют на месторождениях. Суть технологии заключатся в физическом воздействии на сырье с применением разностей энергетических потенциалов.
Эксплуатация месторождений
Срок эксплуатации скважин природного газа можно разделить на 3 этапа:
- нарастающий;
- постоянный;
- падающий.
Первый этап длится 3-5 лет и характеризуется бурением скважины и подготовкой места добычи для промысла. За это время добывают до 20% всего объема газа.
Второй этап занимает 10 лет, в это время происходит бурение новых скважин, поскольку добыча из уже введенных в эксплуатацию снижается. По окончанию из месторождения будет добыто 60% углеводородов.
Третий этап завершает жизнь месторождения и может продолжаться, пока добыча газа не потеряет рентабельность. Для поддержания нужного давления в магистральной трубе вводят в эксплуатацию Дожимную газокомпрессорную станцию. Теперь будет добыто 90% разведанного объема углеводородов.
О будущем: уголок фантазии
Чем ближе к истощению разведанные месторождения природного газа, тем пристальнее человечество смотрит на альтернативы.
Как известно, метан – третий по распространенности газ во вселенной. Оценивать объем газа из других галактик – дело неблагодарное, оставим это для писателей-фантастов. А вот добыча газа в пределах нашей солнечной системы – перспектива, хоть и не ближайшая, но достижимая.
Луна
На спутнике нашей планеты природного газа нет, зато есть вероятный заменитель, топливо для термоядерных реакторов – гелий-3. Пока это теории ученых, но, в перспективе, мы сможем увидеть первые реакторы на этом топливе при нашей жизни.
Титан
На крупнейшем спутнике Сатурна в десятки раз больше природного газа, чем на Земле. Если разведанных запасов достаточно, чтобы поддержать энергетическую безопасность США в течение 300 лет, то углеводородов Титана хватит на тысячелетия. Осталось придумать, как доставить топливо сюда, через 1,2 миллиардов км. космической пустоты.