 |
Разведка и разработка газовых месторождений.
|
|
|
|
Методы поиска и разведки газовых месторождений.
Целью поисково-разведочных работ являются выявление, оценка запасов и подготовка к разработке промышленных залежей газа.
В ходе поисково-разведочных работ применяются геологические, геофизические, гидрогеохимические методы, а также бурение скважин и их исследование.
Геологические методы. Проведение геологической съемки предшествует всем остальным видам поисковых работ. Для этого геологи выезжают в исследуемый район и осуществляют так называемые полевые работы. В ходе них они изучают пласты горных пород, выходящие на дневную поверхность, их состав и углы наклона. Далее роют шурфы глубиной до 3 м. А чтобы получить представление о более глубоко залегающих породах, бурят картировочные скважины глубиной до 600 м.
По возращению домой выполняются камеральные работы, т. е. обработка материалов. Итогом камеральных работ являются геологическая карта и геологические разрезы местности.
Геофизические методы. К ним относятся сейсморазведка, электроразведка, гравиразведка и магниторазведка.
Сейсмическая разведка основана на использовании закономерностей распространения в земной коре искусственно создаваемых упругих волн (взрывом специальных разрядов, вибраторами, преобразователями взрывной энергии в механическую). Расшифровывая полученные графики колебания земной поверхности, специалисты определяют глубину залегания пород, отразивших волны, и угол их наклона.
Электрическая разведка заключается в различной электропроводности пород. Высокое электросопротивление является косвенным признаком наличия газа.
Гравиразведка базируется на зависимости силы тяжести на поверхности Земли от плотности горных пород. Породы, насыщенные газом, имеют меньшую плотность, чем те же породы, содержащие воду. Задачей гравиразветки является определение мест с аномально низкой силой тяжести.
|
|
|
Магниторазведка основана на различной магнитной проницаемости горных пород. В зависимости от состава горных пород, наличие газа это магнитное поле искажается в различной степени.
Гидрохимические методы. К ним относят:
Газовая съемка заключается в определении присутствия углеводородных газов в пробах горных пород и грунтовых вод, отобранных с глубины от 2 до 50 м.
Применение люминесцетно-битуминологической съемки основано на том, что над залежами газа радиационный фон понижен.
Радиоактивная съемка выполняется с целью обнаружения указанных аномалий радиационного фона.
Бурение и исследование скважин. Этот метод применяют с целью оконтуривания залежей, а также определение глубины залегания и мощности нефтегазоносных пластов.
Этапы поисково-разведочных работ выполняются в два этапа:
1) Поисковый этап включает в себя три стадии:
· Региональные геологогеофизические работы;
· Подготовка площадей к глубокому поисковому бурению;
· Поиски месторождений.
2) Разведочный этап- это подготовка месторождений к разработке.
Риски, обусловленные инженерно-экологическим обеспечением разведочных работ (нарушение почвогрунтов при строительстве дорог, сопровождаемое процессами эрозии, солифлюкации, термокарста и т. д.).
Бурение газовых скважин.
Бурение- это процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород. Скважиной называют горную выработку круглого сечения, сооружаемую без доступа в нее людей, у которой длина во много раз превышает диаметр.
Риски, обусловленные проведением самих буровых работ (использование буровых растворов, прокачки скважин, сбор газоконденсата в соответствующих амбарах).
|
|
|
Добыча газа.
Добыча газа включает в себя три этапа. Первый- движение газа по пласту к скважинам, благодаря искусственно создаваемой разности давлений в пласте и на забоях (низ) скважин. Он называется разработкой газовых месторождений. Второй этап- движение газа от забоев скважин до их устьев на поверхности. Третий этап- сбор продукции скважин и подготовка газа к транспортированию потребителям. На этом этапе нефть, а также сопровождающие ее попутный нефтяной газ и вода собираются, затем газ и вода отделяются от нефти, после чего вода закачивается обратно в пласт для поддержания пластового давления, а газ направляется потребителям. В ходе подготовки природного газа от него отделяются поры воды, коррозионно-активные (сероводород) и балластные (углекислый газ) компоненты, а также механические примеси.
С точки зрения оценки геоэкологических рисков подсистему «добыча газа» целесообразно дифференцировать на стадии обустройства и эксплуатации месторождений. Соответственно будет отличаться как воздействия объектов добычи на окружающую среду, так и обратное влияние (рис. 1).
Рис. 1. Декомпозиция полсистемы «добыча газа» для оценки геоэкологических рисков.
 |
|
 | ||||||||
 | ||||||||
|
| |||||||
Следует отметить, что элементы подсистемы, связанные с бурением и сооружением скважин, промышленными и хозяйственно-бытовыми объектами характеризуются точечным взаимодействием с окружающей средой, а промысловые и межпромысловые трубопроводы, подземные дороги – соответственно, с линейным. В то же время взаимодействие с окружающей средой на уровне всего месторождения является рассредоточенным и для оценки его количественных параметров на этапе синтеза полсистемы необходимо использовать модели интерференции.
Для моделирования воздействия эмиссий загрязняющих веществ объектов добычи газа на состояние окружающей среды необходимо выделить риски на разных этапах работ:
1) Этап обустройства месторождений:
· Аварии при сооружении скважин;
· Техногенное воздействие строительной техники;
|
|
|
· Техногенное воздействие самих объектов;
2) Этап эксплуатации месторождений:
· Аварии на промышленных объектах, включая скважины;
· Разлив конденсата (для газоконденсатных месторождений);
· Утечка газа;
· Выбросы вредных веществ при сгорании природного газа на факелах;
· Продувки скважин.
Кроме того, существуют и другие виды геоэкологических рисков, которые необходимо учитывать в процессе добычи газа. Например, ухудшение качества подземных вод в прибрежных районах из-за возможной интрузии морских вод. Необходимо учитывать и региональные особенности взаимообусловленного воздействия геоэкологических рисков в подсистеме «добыча газа – окружающая среда». Они связаны так с географическим расположением объектов газодобычи (северные или южные регионы), так и с особенностями добычи газа на сухопутных, шельфовых и морских месторождениях природного газа. Это также должно быть предусмотрено при декомпозиции данной подсистемы.
Транспортировка газа.
Единая система газоснабжения России – это широко разветвленная сеть магистральных газопроводов, обеспечивающих потребителей газом с газовых месторождений Тюменской области, республикой Коми, Оренбургской и Астраханской областей. Протяженность газопроводов ЕГС составляет более 150 тыс. км. В нее входят 264 компрессорные станции, а общая мощность газоперекачивающих агрегатов – 43,8 млн. КВт. Кроме того, сегодня в группу Газпром входит 161 газораспределительная организация. Они обслуживают 403 тыс. км (75%) распределительных газопроводов страны и обеспечивают поставку 58% потребляемого газа (около 160 млрд. куб. м) в 70% населенных пунктов России.
В связи с освоением новых газоносных регионов в ближайшие годы неизбежно сооружение новых направлений вывода газа и, как следствие, существенное изменение схемы потоков газа. Это в свою очередь приведет к необходимости пересмотра ныне существующих факторов рисков при разработке концепции развития газотранспортных систем, в том числе и геоэкологических. Так же как и для объектов добычи, методологию оценки геоэкологических рисков в транспортировании газа целесообразно дифференцировать на стадиях сооружения и эксплуатации (рис. 2).
|
|
|
Масштабы системы магистрально транспорта газа в Российской Федерации определяют приоритетное значение ГТС при оценке геоэкологических рисков во всей газовой отрасли. При этом элементы подсистемы, обозначенные как компрессорные станции, промышленные и хозяйственно-бытовые объекты определяют точечное воздействие на окружающую среду, а линейная часть газопроводов и подъездные дороги – соответственно, линейное.
Рис. 2. Декомпозиция подсистемы «транспорт газа» для оценки геоэкологических рисков.
Для моделирования воздействия объектов транспорта газа на состояние окружающей среды необходимо выделять их на следующих этапах:
1) Этап сооружения газопроводов:
· Аварии при сооружении и испытаниях линейной части, газоперекачивающих агрегатов и дополнительного оборудования;
· Техногенное воздействие при строительстве объектов транспорта газа (эрозия, солифлюкация, оползни, изменение водного режима, нарушение режима особо охраняемых природных территорий, воздействие на миграции животных и т. д.);
· Эмиссия вредных веществ при работе строительной техники.
2) Этап эксплуатации газопроводов:
· Аварии на промышленных объектах, включая компрессорные станции и линейную часть;
· Утечка газа на компрессорных станциях и линейной части;
· Выбросы вредных веществ при сгорании природного газа на компрессорных станциях;
· Температурные воздействия в районах пермофроста с проявлением термокарстовых процессов.
Следует иметь в виду, что основное воздействие на окружающую среду оказывает эксплуатация газотурбинных приводов на компрессорных станциях (КС), так как на топливный газ приходится 80% от общего расхода на собственные технологические нужды. Величина отношения расхода на топливного газа к количеству транспортируемого газа характеризует эффективность работы компрессорной станции. При работе КС по сложившейся технологической схеме данный показатель оценивается в 33 м3/млн. м3* км. Этот объем газа сжигается на компрессорных станциях с выделением в дискретных точках трассы газопровода вредных веществ в виде оксидов азота и других вредных веществ (оксилы углерода, оксиды серы, соединения тяжелых металлов, летучие органические соединения и др.). Состав эмитируемых вредных веществ зависит от состава природного газа, что также является одним из компонентов геоэкологических рисков.
За последние годы был проведен целый комплекс исследований, направленный на сокращение выбросов вредных веществ при эксплуатации газопроводов, в том числе с продуктами сгорания на КС.
|
|
|
Величины критических нагрузок эмитируемых при работе газокомпрессорных станций окислов азота, серы и других поллютантов могут быть рассчитаны для каждой экосистемы на территории того или иного региона. Расчет критических нагрузок осуществляется для всех возможных комбинаций почв и растительных видов в случае наземных экосистем или водной биоты (включая рыб) и природных типов вод для водных экосистем. Принимая во внимание широкое разнообразие экосистем, величины критических нагрузок азота сравниваются с поступлением его соединений с атмосферными осадками. Выявляются экосистемы, для которых величины критических нагрузок повышены. Сопоставляя величины превышений для различных регионов, можно определить такой уровень необходимого сокращения эмиссии соединений азота и других поллютантов, чтобы величины критических нагрузок не были превышены. Это сокращение должно осуществляться как на локальном, так и на региональном уровне, поскольку соединения азота за время жизни в атмосфере могут быть перенесены на значительные расстояния (до нескольких тысяч километров). Часто подобный перенос осуществляется в трансграничном и даже в трансконтинентальном масштабе, что требует международных подходов для снижения эмиссии соединений загрязняющих веществ в атмосферу. Расчеты снижения выбросов поллютантов производится с использованием эколого-экономических оптимизационных моделей, позволяющих оценить изменение уровней превышений критических нагрузок в течение длительного периода времени в самых различных частях ГТС ЕСГ России.
Далее, необходимо рассмотреть и обратное влияние геоэкологических факторов на состояние ГТС с тем, чтобы учитывать соответствующие геоэкологические риски. Среди этих рисков могут быть названы следующие:
· Коррозионные нарушения трубопроводов за счет агрессивной физико-химической и биологической среды;
· разрывы трубопроводов при деформациях грунтов различной природы (поверхностная эрозия, солифлюкация, оползни, термокарст, проседания, водные размывы).
Важно также учитывать и более сложно структурированные геоэкологические факторы и связанные с ними риски. Так, анализ пространственно-временного распределения аварий на линиях газопроводных сетей в пределах территории Восточно-Европейской платформы в совокупности с некоторыми параметрами, отображающими ее современную геодинамическую активность, указывает на более чем однозначную приуроченность аварийных ситуаций к геоструктурным нарушениям земной коры и коррелируемость с периодами активизации платформы под влиянием ее колебательных движений. Более детальное изучение данной зависимости позволит значительно снизить геоэкологические риски и аварийность на трубопроводах.
Переработка газа.
Природные горючие газы перерабатывают на газоперерабатывающих заводах, которые строят вблизи крупных газовых месторождений. Предварительно газы очищают от механических примесей (частиц пыли, песка, окалины и т. д.), осушают и очищают от сероводорода и углекислого газа. Продуктами первичной переработки природных горючих газов являются газовый бензин, сжиженные и сухи газы, технические углеводороды: этан, пропан, бутаны, пентаны.
В общей системе газовой отрасли перерабатывающие заводы относятся к потребителям природного газа. Особенность рассмотрения таких потребителей заключается в том, что они входят в подотрасль «газовая промышленность». Подсистеме переработки природного газа включает производство продукции, выпускаемой в настоящее время (сжиженный углеводородный газ, метанол, моторные топлива, мазут), а также перспективных компонентов, связанных с технологией глубокой переработки добываемого сырья (сжиженный природный газ, гелий, полиолефины, синтетическое жидкое топливо и т. д.) (рис. 3).
|
Метанол (дизтопливо)
|
|
Газ Синтез-газ
Вода СО+Н2
|
бензин
Рис. 3. Схема переработки природного газа.
Для всех перечисленных элементов переработки разрабатываются специальные математические модели, которые позволяют распределить эти объекты с привязкой к узлам всей системы газовой отрасли, сроками строительства, а также охарактеризовать взаимообусловленные геоэкологические риски в системе «переработка газа – окружающая среда». К их числу относятся:
· загрязнение окружающей среды (воздух, почвы, природные воды);
· воздействие на здоровье человека;
· социально-экологические риски;
· риски строительства и эксплуатации объектов переработки газа в сложных природно-климатических условиях, например, строительство заводов СПГ в заполярье.
|
|
|
