8.4Добыча природных газов

Природные горючие газы из естественных источников использовались человеком с давних времен. Однако зарождение газовой промышленности относится к концу XVIII — началу XIX веков, когда искусственный горючий газ, полученный сухой перегонкой каменного угля, начали применять для освещения улиц городов в Великобритании, Франции, Бельгии и др. К середине XIX века относят использование природного газа как технологического топлива.

В дореволюционной России не существовало газовой промышленности в современном ее понимании. На промыслах Баку и Грозного вместе с нефтью в незначительных объемах добывался нефтяной газ, который частично использовался для местных нужд, а основное его количество выпускалось в атмосферу или сжигалось в факелах. Месторождения природного газа были неизвестны. После 1917 г. были начаты планомерное освоение месторождений природного газа и создание отечественной газовой промышленности.

Газовая промышленность — отрасль топливно-энергетического комплекса, включающая разведку, разработку и эксплуатацию месторождений природного газа, его комплексную переработку, подземное хранение, транспортирование по магистральным трубопроводам, а также поставку различным отраслям промышленности и коммунально-бытовому хозяйству для использования в качестве источника энергии и химического сырья.

В 1928 г, добыча газа составила 0,3 млрд. м³, в 1940 г.— 3,2 млрд. м³. С 1946 по 1955 г. газовая промышленность развивалась главным образом за счет разработки газовых месторождений Саратовской области, Коми АССР, Украины и Азербайджана. Были открыты месторождения Шебелинское, Северо-Ставропольское, Газлинское и др. Большим достижением поисково-разведочных работ явилось получение промышленного притока газа в опорной скважине в поселке Березово Тюменской области, что ознаменовало собой открытие Западно-Сибирской нефтегазовой провинции. В этот период развития газовой промышленности накоплен опыт разведки и разработки газовых месторождений и строительства магистральных газопроводов.

Добыча природных газов включает; разработку газового месторождения (извлечение газов из недр, их сбор, учет и подготовку к транспортированию потребителю); эксплуатацию скважин и наземного оборудования.

Газовое месторождение — совокупность газовых залежей, приуроченных к общему участку поверхности и контролируемых единым структурным элементом.

Газовые месторождения разделяются на многопластовые и однопластовые. Многопластовые месторождения эксплуатируют как раздельно — скважинами, пробуренными на каждый горизонт, так и скважинами, одновременно вскрывающими все залежи. Чисто газовые месторождения имеют в составе газа 94—99% метана и незначительное количество этана, пропана.

Особенность добычи газов из недр состоит в том, что весь сложный путь газа от пласта к потребителю герметизирован.

Разработку газового месторождения осуществляет газовый промысел, представляющий собой сложное, размещенное на большой территории хозяйство, которое включает технологический комплекс, предназначенный для добычи и сбора газа с площади месторождения, а также обработки газа и конденсата с целью подготовки их к дальнейшему транспортированию.

Сооружения и коммуникации на промысле условно можно разделить на основные и вспомогательные. К основным относятся эксплуатационные, наблюдательные и разведочные скважины, газосборные коллекторы, газовые сборные пункты с технологическим оборудованием промысловой подготовки газа и конденсата, компрессорные станции. Вспомогательные сооружения и коммуникации — объекты энергохозяйства, водоснабжения, канализации и связи, мехмастерские, транспортная сеть, автохозяйство, склады и т.п.

Добыча газа обеспечивается фондом эксплуатации скважин. На площади месторождения скважины располагаются отдельными объектами или кустами по 2–5 скважин. Особенно эффективно кустовое расположение скважин при разбуривании месторождений в северных районах. Начальный дебит скважины изменяется примерно от 100 тыс. до 1,5–2 млн. м³ в сутки. Контроль за разработкой месторождения осуществляется с помощью наблюдательных скважин. В среднем по масштабам в газовом промысле имеются десятки скважин, которые расположены на территории, исчисляемой сотнями квадратных километров.

Газовая скважина служит для вскрытия газового пласта и извлечения из него газа, а также для закачки газа в подземное хранилище и последующего его отбора. Газовые скважины подразделяются на эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные. Конструкция газовой скважины выбирается исходя из особенностей геологического строения залежи, климатических условий, физико-химических характеристик газа, распределения температур от забоя до устья, условий эксплуатации и бурения, а также технико-экономических показателей.

Оборудование ствола газовой скважины состоит из ряда обсадных колонн, фонтанных труб, спускаемых для подачи газа от забоя до устья, забойных и приустьевых штуцеров, клапанов-отсекателей для предупреждения открытого фонтанирования в аварийных ситуациях. Диаметр обсадных колонн от 114 до 340 мм.

Основные технологические задачи газового промысла: обеспечение запланированного режима работы скважины; подготовка газа к транспортировке (выделение твердых и жидких примесей, конденсата тяжелых углеводородов, осушка газа и очистка от сероводорода, содержание которого не должно превышать 2 г на 100 м³).

Разработка газового месторождения состоит из двух этапов: опытно-промышленной эксплуатации (2–5 лет), в ходе которой уточняется характеристика залежи — свойства пласта, запасы газа, продуктивность скважин и т.п., месторождение подключается к ближайшему газопроводу или служит для газоснабжения местных потребителей; промышленной эксплуатации, основанной на достаточно полных сведениях о месторождении, полученных в результате опытно-промышленной разработки, В этой стадии различают три основных периода: нарастающий (3–5 лет), постоянный и падающей добычи.

Первый период связан с бурением скважин и оснащением газового промысла. Во второй период добывается 50–60% газа. Третий период — падающей добычи — не ограничен во времени. Разработка газовой залежи происходит в основном 15–20 лет. За этот период извлекается 80–90% запасов газа.

Продуктивность газовых скважин зависит от свойств пласта, метода его вскрытия и конструкции забоя скважины.

Д ля увеличения продуктивности скважин осуществляют: обработку забоя скважины соляной кислотой (в карбонатных породах — доломитах, известняках), которая, реагируя с породой, расширяет каналы притока газа; торпедирование забоя (в крепких породах), в результате которого призабойная зона пласта приобретает сеть трещин, облегчающих движение газа; гидравлический разрыв пласта, при котором в пласте образуется одна или несколько трещин.

С

Рис 8.4. Схема группового размещения скважин:

1 — промысловая газораспределительная станция; 2 — скважины; 3 — промысловые газосборные пункты; 4 — к магистральному газопроводу

кважины на площади месторождения располагаются равномерно по квадратной или треугольной сетке, либо неравномерно — группами. Чаще применяют групповое размещение, при котором облегчается обслуживание скважин, возможна комплексная автоматизация процесса сбора, учета и обработки продукции (рис. 8.4).

Транспортировка газа по территории страны в основном осуществляется сетью магистральных газопроводов. Кроме газопроводов, транспорт газа осуществляется водным путем — специальными танкерами — метановозами-газовозами.

Для обеспечения надежности снабжения газом, а также покрытия сезонных и суточных пиков газопотребления создана сеть газовых хранилищ, в основном подземного типа.