Добыча и сбор природного газа относятся к процессам, связанным с извлечением и сбором природного газа из подземных резервуаров и его транспортировкой на перерабатывающие предприятия или в распределительные системы. Это важный этап в общей цепочке добычи и поставок природного газа. Вот обзор этих процессов:
1. Добыча природного газа:
- Бурение: Добыча природного газа начинается с бурения скважин в подземные резервуары, содержащие захваченный природный газ. Скважины могут буриться вертикально или горизонтально, в зависимости от геологических характеристик резервуара.
- Завершение скважины: После того, как скважина пробурена, она завершается цементной обсадной колонной и трубами для обеспечения целостности ствола скважины. Различные методы, такие как гидравлический разрыв пласта (фрекинг), могут использоваться для повышения добычи газа из нетрадиционных резервуаров.
- Давление в резервуаре: В некоторых случаях естественное давление внутри резервуара достаточно для выталкивания газа на поверхность (известно как естественный поток). Однако в большинстве случаев для эффективного извлечения газа требуются дополнительные меры.
2. Сбор природного газа:
- Устьевое оборудование: На устье скважины устанавливается сборное оборудование для контроля и регулирования потока природного газа. Это оборудование может включать в себя клапаны, сепараторы и счетчики для измерения расхода и состава газа.
- Сборные трубопроводы: После извлечения газа на устье скважины он транспортируется по сборным трубопроводам. Эти трубопроводы соединяют несколько скважин на одном месторождении и транспортируют газ в центральный пункт сбора или на перерабатывающий завод.
- Сжатие: Вдоль сборных трубопроводов стратегически размещены компрессорные станции для поддержания давления и обеспечения непрерывного потока газа. Компрессоры повышают давление газа для преодоления потерь на трение и поддержания желаемого расхода.
- Измерение и контроль: на протяжении всего процесса сбора измеряются и контролируются расход газа, давление и другие параметры для обеспечения эффективной работы, безопасности и точного учета добываемого газа.
3. Переработка газа: в зависимости от состава добываемого природного газа могут потребоваться перерабатывающие установки для удаления примесей, таких как вода, соединения серы и другие загрязняющие вещества. Эта переработка обычно происходит на специализированных заводах, где газ обрабатывается и кондиционируется для соответствия требуемым стандартам качества.
4. Передача и распределение: После обработки природный газ обычно транспортируется по магистральным трубопроводам на большие расстояния для достижения распределительных пунктов или конечных потребителей. Оттуда он далее распределяется по местным распределительным сетям среди жилых, коммерческих и промышленных потребителей.
5. Хранение: Природный газ также может храниться в периоды низкого спроса или избыточного предложения. Подземные хранилища, такие как истощенные газовые резервуары или соляные пещеры, используются для хранения природного газа. Это обеспечивает гибкость в удовлетворении колеблющегося спроса и помогает поддерживать надежность поставок.
6. Инфраструктура среднего звена: Инфраструктура среднего звена относится к сети трубопроводов, компрессорных станций, хранилищ и других компонентов, которые облегчают транспортировку и хранение природного газа. Она включает в себя сборные трубопроводы, магистральные трубопроводы и сопутствующие объекты, которые соединяют производственные площади с перерабатывающими заводами, распределительными системами и экспортными терминалами.
Стоит отметить, что конкретные процессы и инфраструктура для добычи и сбора природного газа могут различаться в зависимости от региональных и эксплуатационных факторов. Местные правила, геологические условия и динамика рынка влияют на проектирование и эксплуатацию систем добычи и сбора природного газа.
В целом, добыча и сбор природного газа играют жизненно важную роль в освоении ресурсов природного газа, обеспечении их эффективной транспортировки и доставке потребителям. Эти процессы требуют тщательного планирования, соблюдения стандартов безопасности и охраны окружающей среды, а также постоянного технического прогресса для оптимизации операций и минимизации воздействия на окружающую среду.
Методы добычи природного газа
Методы добычи природного газа различаются в зависимости от типа резервуара и его геологических характеристик. Вот некоторые распространенные методы, используемые для добычи природного газа:
1. Традиционная добыча газа:
- Естественный поток: в некоторых случаях давление внутри резервуара достаточно, чтобы газ мог естественным образом течь на поверхность. Бурятся скважины, и газ добывается без необходимости дополнительной стимуляции или методов искусственной добычи.
- Искусственная добыча: когда давление в резервуаре недостаточно для естественного потока, применяются методы искусственной добычи. Это включает в себя использование оборудования, такого как насосы, системы газлифта или плунжерные подъемные системы для подъема газа на поверхность.
2. Нетрадиционная добыча газа:
- Гидравлический разрыв пласта (ГРП): в нетрадиционных газовых резервуарах, таких как сланец, плотный песчаник или метан угольных пластов, обычно используется гидравлический разрыв пласта. Этот процесс включает в себя бурение горизонтальных скважин и закачку жидкостей под высоким давлением для создания трещин в породе резервуара, что высвобождает захваченный газ и улучшает его характеристики потока.
- Горизонтальное бурение: Нетрадиционная добыча газа часто включает в себя бурение горизонтальных скважин, которые пересекают целевой резервуар. Этот метод максимизирует контакт с газоносным пластом, повышая темпы извлечения газа.
- Многоступенчатый разрыв пласта: в сочетании с горизонтальным бурением многоступенчатый разрыв пласта используется для создания нескольких трещин вдоль ствола скважины. Этот метод включает в себя изоляцию участков скважины и последовательный разрыв каждого сегмента для улучшения связи между резервуаром и стволом скважины.
3. Повышение нефтеотдачи:
- Закачка газа: в некоторых случаях газы, такие как углекислый газ (CO2) или азот (N2), могут быть закачаны в резервуар для повышения газоотдачи. Этот метод может помочь поддерживать пластовое давление, вытеснять природный газ или изменять свойства газа для улучшения потока.
- Циклическая закачка газа: Циклическая закачка газа включает в себя закачку добытого газа обратно в резервуар для поддержания пластового давления и повышения газоотдачи. Этот метод может применяться, когда резервуар демонстрирует благоприятные характеристики для хранения газа и последующей добычи.
4. Повышение нефтеотдачи (ПНП):
- Если целевой резервуар содержит как нефть, так и природный газ, могут быть использованы методы повышения нефтеотдачи. Для увеличения добычи нефти могут использоваться методы ПНП, такие как закачка газа (CO2 или природный газ) или химическое заводнение. Важно отметить, что эти методы также могут привести к извлечению попутного природного газа.
5. Извлечение угольного метана:
- Дегазация: В угольных пластах метановый газ удерживается внутри угольной матрицы. Методы дегазации включают бурение скважин в угольных пластах и извлечение метанового газа путем снижения давления внутри угольного пласта. Обычно это достигается путем откачки грунтовых вод или использования других методов для снижения давления и высвобождения захваченного метана.
6. Извлечение газа на шельфе:
- Морские платформы: На морских газовых месторождениях устанавливаются добывающие платформы для извлечения природного газа из-под морского дна. Скважины бурятся с платформ для доступа к газовым резервуарам. Также могут использоваться методы подводного заканчивания, при которых скважины бурятся и заканчиваются на морском дне, а газ транспортируется по подводным трубопроводам на добывающие платформы.
7. Извлечение газа из плотных пластов:
- Методы стимуляции: плотные газовые коллекторы имеют низкую проницаемость, что затрудняет извлечение газа. Методы стимуляции, такие как гидроразрыв пласта, кислотная обработка или другие формы стимуляции пласта, применяются для улучшения потока газа. Эти методы включают создание трещин или каналов в породе коллектора для улучшения способности газа течь в ствол скважины.
8. Газификация угля:
- Газификация: газификация угля - это процесс, который преобразует уголь в синтетический газ (синтез-газ), который в основном состоит из оксида углерода (CO) и водорода (H2). Синтез-газ может быть дополнительно обработан для отделения и извлечения метана для использования в качестве природного газа. Этот метод обычно используется, когда запасы угля обильны, а доступность природного газа ограничена.
9. Подземная газификация угля (ПГУ):
- ПГУ включает преобразование угля на месте в смесь газов, включая метан, путем частичного сжигания или газификации под землей. Полученные газы могут быть извлечены и использованы в качестве природного газа. UCG считается нетрадиционным методом и все еще находится в стадии разработки для коммерческого применения.
10. Извлечение газовых гидратов:
- Газовые гидраты представляют собой льдоподобные структуры, содержащие большое количество метана, заключенного в них. Методы извлечения газовых гидратов все еще находятся на экспериментальной стадии. Изучаемые методы включают в себя сброс давления, термическую стимуляцию и химические методы высвобождения и сбора метана из гидратных образований.
Важно отметить, что выбор конкретного метода извлечения природного газа зависит от таких факторов, как характеристики резервуара, экономическая целесообразность, технологическая осуществимость и экологические соображения. Каждый метод имеет свои преимущества, проблемы и потенциальные последствия, а их пригодность варьируется в зависимости от конкретных условий газового резервуара.
Методы сбора природного газа
Сбор природного газа относится к сбору и транспортировке природного газа из нескольких скважин или мест добычи в центральную точку, где происходит дальнейшая переработка или распределение. Вот некоторые распространенные методы, используемые при сборе природного газа:
1. Сборные трубопроводы:
- Сборные трубопроводы представляют собой сеть трубопроводов, которые соединяют отдельные скважины или места добычи с центральной точкой сбора, такой как перерабатывающее предприятие или транспортный трубопровод. Эти трубопроводы транспортируют добытый природный газ из нескольких источников на относительно короткие расстояния.
- Сборные трубопроводы обычно имеют меньший диаметр по сравнению с магистральными трубопроводами, от нескольких дюймов до фута и более, в зависимости от объема транспортируемого газа.
- Трубопроводы изготавливаются из стали или других материалов, подходящих для транспортировки природного газа, и часто закапываются под землю для защиты и минимизации воздействия на окружающую среду.
2. Компрессорные станции:
- Компрессорные станции стратегически расположены вдоль сети сборных трубопроводов для поддержания и повышения давления природного газа по мере его прохождения через систему.
- Компрессоры используются для преодоления потерь на трение и поддержания желаемого расхода. Они повышают давление газа, обеспечивая его непрерывное движение по трубопроводу.
- Компрессорные станции обычно включают в себя такое оборудование, как компрессоры природного газа, фильтры, сепараторы и системы управления для контроля и регулирования расхода и давления газа.
3. Учет и измерение:
- Учетно-измерительные станции устанавливаются в различных точках вдоль системы сборного трубопровода для точного измерения объема, давления и состава транспортируемого природного газа.
- Эти станции помогают в коммерческом учете, обеспечивая точный выставление счетов и распределение газа между различными производителями или клиентами.
- Учетно-измерительные станции могут также включать в себя клапаны регулирования расхода и приборы для контроля и управления расходом газа.
4. Прочистка скребками:
- Прочистка скребками относится к практике использования устройств, называемых ?скребками?, для очистки, осмотра или поддержания целостности сборных трубопроводов.
- Очистные скребки вставляются в трубопровод и приводятся в движение текущим газом или внешним источником энергии. Они удаляют мусор, окалину или другие отложения, которые могут накапливаться и препятствовать потоку газа или вызывать коррозию трубопровода.
- Инспекционные скребки оснащены датчиками и приборами для оценки состояния трубопровода, обнаружения аномалий и выявления потенциальных проблем с целостностью.
- Прочистка скребками помогает обеспечить эффективную работу и целостность системы сборных трубопроводов.
5. Клапаны и регулирование:
- Сборные трубопроводы оснащены различными клапанами для управления потоком природного газа, изоляции участков трубопровода для технического обслуживания или ремонта, а также регулирования давления.
- Системы регулирования давления, такие как клапаны регулирования давления или регуляторы, поддерживают требуемые уровни давления в сборном трубопроводе для обеспечения безопасной и эффективной работы.
6. Системы SCADA:
- Системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) используются для удаленного мониторинга и управления сетью сборных трубопроводов.
- Системы SCADA собирают данные в реальном времени с различных датчиков и приборов вдоль трубопровода, позволяя операторам контролировать расход газа, давление, температуру и другие критические параметры.
- Системы SCADA также позволяют операторам удаленно управлять клапанами, компрессорами и другим оборудованием, обеспечивая бесперебойную и надежную работу системы сбора.
Эти методы работают вместе для эффективного сбора природного газа из нескольких скважин или производственных площадок и транспортировки его в желаемое место назначения, например, на перерабатывающий завод для дальнейшей обработки или по трубопроводу для распределения. Меры безопасности, программы технического обслуживания и соблюдение нормативных требований имеют важное значение для обеспечения целостности, надежности и экологических характеристик системы сбора природного газа.
