Ресурсоэффективные технологии добычи газа

Введение

Технологический прогресс в сфере добычи и транспортировки газа в течение последних лет кардинально изменил экономические условия функционирования международных рынков. Прежде всего, речь идет о достижении в добыче газа с морского дна, добычи нетрадиционного или сланцевого газа, а также транспортировке сжиженного природного газа и прокладке подводных морских магистральных газопроводов. Также развиваются и разрабатываются новые месторождения, включая труднодоступные места со сложным геологическим строением. Таким образом, газовая промышленность и в дальнейшем продолжает оставаться одним из основных топливных ресурсов в мире.
Цель работы – анализ технологий добычи газа, состояния и перспектив газовой отрасли в России.
Достижение цели предполагает выполнение следующих задач:
Характеристика состава и структуры отрасли, факторов размещения предприятий и форм территориальной организации производства;
Характеристика технико-экономических и организационно-производственных особенностей газодобычи;
Анализ значения отрасли газодобычи для мирового хозяйства, сырьевой и топливной базы;
Изучение основных видов продукции отрасли, объёмов производства и связи с другими отраслями;
Анализ основных районов газодобычи и влияния газодобычи на компоненты окружающую среду территорий газодобычи;
Анализ основных проблем и перспектив развития газодобычи.
Объект исследования – газовая промышленность.
Предмет исследования – технологий добычи газа, состояние и перспективы газовой отрасли в России.


РАЗДЕЛ 1
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ ГАЗА
1.1 Значение отрасли в мировом хозяйстве

Значение добычи газа для мировой экономики обусловлено прежде всего положительными свойствами: экологичностью в сравнении с угольной и нефтяной промышленность, хорошей транспортабельностью, а также высокой теплотворной способностью. Наличие этих свойств обуславливает широкое использование газа в коммунальном хозяйстве и разных отраслях промышленности, включая транспорт и электроэнергетику.
История развития газовой отрасли включает 2 этапа общей продолжительностью более 100 лет. Первый этап длился до 50-60-х годов 20-го века. На втором этапе начался быстрой рост добычи газа, а также его потребления. Этап характеризуется появлением и формированием основных современных районов мировой газовой отрасли: Россия, Западная Европа, Северная Африка и другие.
Относительно значимости газовой отрасли в мировой промышленности и энергетике свидетельствует динамика добычи сырья с непрерывным ростом. Согласно данным ООН, к середине 21-го века уровень добычи газа в мире достигнет 7 трлн м3.
Следует отметить, что для добычи газа в мире характерна неравномерность. Преимущественная часть газа добывается на месторождениях развитых стран Запада – около 45 % от всей добычи, стран с переходной экономикой – 35 %. Наименьшую часть газа добывают развивающиеся страны – 20 %. Причинами неравномерного распределения добычи газа является неоднородность геологического строения территории, а также более позднее начало разведки и разработки газовых месторождений в группе развивающихся стран.
В 1990-х года 20 ст. в большинстве регионов мира произошел рост добычи газа, за исключением стран Латинской Америки и СНГ. Однако темпы возрастания добычи сырья были существенно разными. Так, в странах Азии наблюдались самые высокие темпы приросты добычи; в странах Западной Европы, Северной Америки и Африки умеренными. При сравнении современной доли добычи относительно периода 1950-1960-х годов, следует отметить уменьшение добычи для Северной Америки и увеличение для всех остальных регионов.
Таким образом, газовая отрасль является одной из ведущих в мире, обеспечивая топливным ресурсом промышленную сферу и транспорт. Также экспорт газа в значительной степени определяет место страны на мировом рынке (Россия, США, Иран, и другие) [2].
1.2 Состав и структура отрасли

Газовая отрасль включает в свой состав следующие структурные компоненты: разведка и добыча газа, хранение газа, переработка газа, транспортировка газа, транспортировка газа для внутренней реализации по локальным распределительным сетям и транспортировка газа конечным потребителям, реализация газа конечным потребителям (рис. 1.1).


Рисунок 1.1 – Состав и структура газовой отрасли
(источник: biofile.ru)
На рис. 1.1 схематически показаны все составляющие компоненты отрасли, представленные на примере экономических субъектов России, которые обеспечивают деятельность газодобычи в стране в целом. В структуре газовой отрасли России (рис. 1.2) лидирующей организацией является ОАО «Газпром», который обеспечивает по состоянию на 2016 год добычу 405,5 млрд м3 газа в год.


Рисунок 1.2 – Структура и динамика добычи газа в России [1]

Таким образом, структура отрасли газодобычи включает в себя предприятия по поиску, разработке и эксплуатации газовых месторождений; предприятия и объекты инфраструктуры, которые обеспечивают хранение газа – хранилища газа, организации по обеспечению работы хранилищ и так далее; предприятия и объекты инфраструктуры, которые обеспечивают транспортировку газа: система трубопроводов, коммунальные службы, распределительные станции, государственные предприятия в сфере экспорта газа в зарубежные страны и так далее. Важную роль также играют предприятия, которые обеспечивают реализацию газа конечному потребителю.

1.3 Технико-экономические и организационно-производственные особенности отрасли

Производственный процесс добычи газа включает в себя совокупность основных и вспомогательных процессов труда, а также естественных и технологических процессов, связанных с извлечением газа на поверхность и его первичную подготовки к дальнейшей переработке, транспортировке и реализации.
Технологические особенности добычи газа довольны сложны, поскольку газ расположен в слое пород под высоким давлением и добыча производится на значительных глубинах – до нескольких км. Кроме того, при увеличении глубины залегания газа повышается температура. В частности, расстояние на глубину, на котором температура горных пород повышается на 1 градус составляет в среднем 33 м – так называемая геотермальная степень. Следует отметить, что значения геотермальной степени для разных месторождений отличаются. Также свойства газа в пластовых условия существенно различны от их свойств уже на поверхности при добыче сырья.
Процесс добычи газа осуществляется из скважин. В случае глубоко бурения забой скважины очищают от породы при помощи непрерывно циркулирующей промывочной жидкости – бурового раствора. Также распространена продувка забоя скважины газообразным рабочим агентом [8].
Месторождения горючих газов подразделяют на собственно газовые, в которых скопление газов не связано с другими полезными ископаемыми; газонефтяные, где газообразные углеводороды растворены в нефти или находятся над нефтяной залежью в виде так называемой газовой шапки; газоконденсатные, в которых газ обогащен жидкими углеводородами

.
Добыча газов включает их извлечения из земли, сбор, учет, а также подготовку к транспортировке потребителю. Газ, как и нефть, добывают из земли через сеть скважин. Поскольку он находится в земных недрах под высоким давлением, для его извлечения применяют, как правило, фонтанный способ. Чтобы газ начал поступать на поверхность, достаточно открыть скважину, пробуренную в газоносном пласте. При свободном перемещении газа нерационально расходуется энергия пласта, возможно разрушение скважины. Поэтому на головке скважины устанавливают штуцер – местное сужение трубы, ограничивая поступление газа.
Разработка газовой залежи длится 15-20 лет, за это время добывается 80-90% запасов. Газ, поступивший из скважины, непосредственно на промысле подготавливают к транспортировке. Из него удаляют механические примеси, водяные пары, тяжелые углеводороды, в случае необходимости очищают от серосодержащих соединений. Производительность газовой скважины повышают нагнетанием в пласт сухого газа после отделения конденсата.
Организационные особенности добычи газа сегодня направлены на специализацию отдельных структурных подразделений на выполнение однородных или близких по своему содержанию работ, а также укрупнению таких структурных подразделений в рамках производственных объединений.

1.4 Основные принципы и факторы размещения производств

Размещение обьектов газовой промышленности базируется в регионах разработки месторождений. При этом особенно важной является экономическая оценка ресурсов месторождения для возможности создания промышленных кластеров в районе газодобычи, которые зачастую включают целые отдельные населенные пункты со всеми основными компонентами инфраструктуры для обеспечения проживания работников.
В нынешнее время среди факторов размещения обьектов газовой промышленности особенно выделяют уровень научно-технического прогресса, как основу для обеспечения высокой эффективности добычи газа. В частности, современные разработки топливных ископаемых ведутся не только в хорошо разработанных и разведанных месторождениях, но и в местах со сложных геологическим строением (например, Ачимовская свита). Современные технологии газодобычи позволяют добывать ресурс из глубоких и труднодоступных геологических формаций.
Также важными факторами при размещении обьектов газовой промышленности являются демографические. В частности, при размещении обьектов любой промышленности учитывают текущее и перспективное демографическое состояние: показатели миграции, естественного прироста населения, половой и возрастной структуры, а также многие другие. Поскольку промышленность должна быть обеспечена прежде всего человеческими ресурсами для обеспечения работы предприятий.
Однако при этом многие промышленные кластеры в газовой отрасли расположены в труднодоступных практически изолированных северных районах, где работа происходит на основе вахтового метода. В этом случае демографический фактор не является превалирующим, поскольку сотрудники предприятий доставляются к таким специальным населенным пунктам из разных регионов страны или зарубежных стран на определенный срок вахты или рабочего контракта.

1.5 Основные формы территориальной организации производства

Основные формы территориальной организации производства включают такие компоненты: промышленный пункт, промышленный центр, промышленный узел, промышленный район и территориальный промышленный комплекс. Самой маленькой по масштабу единицей является промышленный пункт, который представлен, как правило, населенным пунктом с 1 предприятием [3]. В сфере газодобычи такими пунктами могут небольшие города или поселки с распределительными станциями, куда поставляется газ, но не ведётся непосредственно добыча.
Промышленные узлы являются одной из наиболее распространенных форм территориальной организации газовой отрасли. Промышленный узел формируется на базе нескольких предприятий газовой отрасли, включает необходимую транспортную развязку и зачастую кооперацию с другими отраслями или объединят несколько предприятий газовой отрасли с разными направлениями деятельности. Например, на базе Астраханского газоконденсатного месторождения создан промышленный узел, который объединяет предприятия по добыче и переработке газа, а также его конденсата.
На базе газовых месторождений в Западной Сибири, Астраханской и Оренбургской областях, Тимано-Печерской провинции образовываются территориальные промышленные комплексы. В основе этих комплексов – наиболее крупные месторождения, развитая инфраструктура и транспортная сеть; а также промышленные кластеры в сфере металлургии и машиностроения, для которых газ обеспечивает основные потребности в электроэнергетике.

1.6 Сырьевая и топливно-энергетическая база отрасли

Для сырьевой базы газовой отрасли характерным является высокая концентрация разведанных запасов в основных газоносных районах с наличием крупнейших в мире и уникальных месторождений. Почти 78 % разведанных запасов газа расположено в Западной Сибири. Наибольшими среди газовых месторождений России являются такие: Уренгойское – 7,2 трлн м3 остаточных запасов газа, Ямбургское – 4,1 трлн м3, Бованенковское – 4,4 трлн м3 и многие другие [5].
Прогноз дальнейшего развития сырьевой базы газовой отрасли России основан, прежде всего, на оценке газоносности Восточной и Западной и Сибири, Дальнего Востока, Прикаспийской области и шельфа. Перспективные ресурсы газа оцениваются в более чем 160 трлн. м3 и расположены преимущественно в малоизученных районах Восточной и Западной Сибири, а также глубокопогруженных отложениях Прикаспия. Следует отметить, что освоение этих ресурсов потребует значительных капитальных затрат в связи со сложным геологическим строением многих перспективных месторождений.
Анализируя сырьевую базу газовой отрасли в мире, следует отметить, что согласно данным Геологической службы США, запасы газа составляют свыше 485,1 трлн м3. При этом существует множество подходов и оценок запасов газа, согласно которым величины запасов сырья достигают более 600 трлн м3. Различия в оценках связаны преимущественно с потенциалом глубоководных зон океана и других труднодоступных территорий [2].
Текущие разведанные запасы газа оцениваются в 179,4 трлн м3 газа, что обуславливает дальнейший потенциал разработки газовых месторождений и развития газовой отрасли. Сегодня в мире насчитывается около 27 тыс. газовых месторождений. При этом наибольшие разведанные запасы газа сосредоточены в России, Иране и Катаре (рис. 1.3).


Рисунок 1.3 – Разведанные запасы газа в основных газодобывающих странах [2]

Природный газ является топливным ресурсом, а сама газовая отрасль входит в состав топливного энергетического комплекса. В связи с этим промышленные районы газодобычи, как правило, обеспечены энергетикой на собственных ресурсах.

1.7 Основные виды производимой продукции, объёмы производства, связь с другими отраслями хозяйства

Основным продуктом газовой отрасли являются горючие газы, которые являются топливным ресурсом