Как добывают природный газ: от скважины до городской трубы
Природный газ добывают, пробуривая скважины в пористые горные породы на глубине от 1 до 6 км, где газ накоплен под давлением пластовых вод и горных пород. Давление в пласте выталкивает газ на поверхность через колонну труб без насосов, пока оно не снизится до уровня, при котором требуется компрессорная подкачка. На поверхности газ освобождают от воды, конденсата и примесей, а затем направляют в систему магистральных трубопроводов.
Геология и поиск месторождений
Природный газ образовался из органических остатков, захороненных в осадочных породах десятки и сотни миллионов лет назад. Под воздействием температуры и давления органика разложилась до углеводородов, которые мигрировали вверх по трещинам и порам, пока не оказались запечатаны непроницаемой породой (покрышкой) над пористым коллектором. Газ залегает в так называемых ловушках, которые ищут сейсморазведкой: специальные вибраторы создают на поверхности сейсмические волны, датчики фиксируют их отражение от слоёв пород на разных глубинах, компьютер строит трёхмерную картину недр.
В России крупнейшие газовые провинции расположены в Западной Сибири (полуостров Ямал, Надым-Пур-Тазовский район), Восточной Сибири и на шельфе северных морей. Ямальские месторождения содержат газ преимущественно в меловых отложениях на глубинах 1-3 км с начальным пластовым давлением 150-200 атмосфер.
Бурение и устройство скважины
Скважину бурят вращающимся долотом, закреплённым на колонне труб. По мере углубления ствол укрепляют стальными обсадными трубами, пространство между ними и горной породой цементируют. Современные установки позволяют бурить наклонно-направленные и горизонтальные скважины, достигая пласта в точке, которая находится на расстоянии до нескольких километров от устья. Это позволяет разрабатывать несколько участков пласта с одной буровой площадки, сокращая нарушение поверхности тундры или леса.
На газовых месторождениях с высоким пластовым давлением скважина фонтанирует самостоятельно. Устье скважины оснащают фонтанной арматурой из запорных и регулирующих клапанов, которая управляет давлением и расходом. По мере истощения пласта давление падает, и тогда на промысле строят дожимные компрессорные станции, которые создают разрежение на входе и поддерживают давление в системе сбора.
Промысловая подготовка газа
Газ, выходящий из скважины, содержит водяной пар, тяжёлые углеводороды (пропан, бутан, пентан и выше), иногда сероводород и углекислый газ. Всё это нужно отделить перед транспортировкой, потому что влага при снижении температуры образует гидраты, которые закупоривают трубы как пробки.
На установках комплексной подготовки газа (УКПГ) влагу убирают двумя способами: абсорбцией (прокачивают газ через колонну с триэтиленгликолем, который поглощает воду) или адсорбцией на твёрдых осушителях (цеолитах). Тяжёлые углеводороды отделяют в сепараторах при охлаждении или на специальных установках низкотемпературной сепарации. Полученный конденсат (смесь пропана, бутана и более тяжёлых фракций) отправляют на газоперерабатывающие заводы. Сероводород поглощают растворами аминов и окисляют на установках Клауса до элементарной серы.
Транспортировка и распределение
Очищенный газ поступает в магистральные газопроводы с давлением 55-75 атмосфер. Компрессорные станции через каждые 100-200 км повышают давление, компенсируя потери на трение. Диаметр магистральных труб достигает 1420 мм, пропускная способность такого газопровода составляет более 30 млрд кубометров в год. Перед подачей в городские газораспределительные сети давление снижают на газорегуляторных пунктах до 0,3-1,2 МПа, а в дома газ приходит уже при давлении 0,002-0,004 МПа. Одоризацию газа, то есть добавку резко пахнущего этилмеркаптана, проводят на газораспределительных станциях: у природного газа нет запаха, и без одоризанта утечку невозможно почувствовать.
