12.5: Природний газ

Природний газ - це викопне паливо, що утворюється, коли шари похованих рослин, газів та тварин піддаються інтенсивному нагріванню та тиску протягом тисяч років. Енергія, яку рослини спочатку отримували від сонця, зберігається у вигляді хімічних зв'язків в природному газі. Природний газ є невідновлюваним ресурсом, оскільки його неможливо поповнювати в людські часові рамки. Природний газ - це вуглеводнева газова суміш, що складається переважно з метану, але зазвичай включає різні кількості інших вищих алканів, а іноді і зазвичай менший відсоток вуглекислого газу, азоту та/або сірководню. Природний газ - це джерело енергії, яке часто використовується для опалення, приготування їжі та виробництва електроенергії. Він також використовується як паливо для транспортних засобів та як хімічна сировина у виробництві пластмас та інших комерційно важливих органічних хімічних речовин.

Природний газ знаходиться в глибоких підземних скельних утвореннях або пов'язаний з іншими вуглеводневими колекторами у вугільних пластах і у вигляді метанових клатратів Нафта є ще одним ресурсом і викопним паливом, що знаходиться в безпосередній близькості від природного газу та з ним. Більшість природного газу створювалося з плином часу двома механізмами: біогенним і термогенним. Біогенний газ створюється метаногенними організмами на болотах, болотах, звалищах, мілководних відкладеннях. Глибше в землі, при більшій температурі і тиску, з похованого органічного матеріалу створюється термогенний газ.

Перш ніж природний газ можна використовувати як паливо, його необхідно обробити для видалення домішок, включаючи воду, щоб відповідати специфікаціям товарного природного газу. Побічні продукти цієї переробки включають: етан, пропан, бутани, пентани та вуглеводні з більш високою молекулярною масою, сірководень (який може бути перетворений у чисту сірку), вуглекислий газ, водяна пара, а іноді гелій та азот.

Природний газ часто неофіційно називають просто «газом», особливо якщо порівнювати з іншими джерелами енергії, такими як нафта або вугілля. Однак його не слід плутати з бензином, особливо в Північній Америці, де термін бензин часто скорочується в розмовному використанні до газу.

Природний газ був використаний китайцями приблизно в 500 році до нашої ери. Вони виявили спосіб транспортування газу, що просочується з землі в сирому бамбуковому трубопроводі, туди, де він використовувався для кип'ятіння солоної води для видобутку солі, в районі Зілюцзін Сичуань. Перший у світі промисловий видобуток природного газу розпочався у Фредонії, Нью-Йорк, США в 1825 році. До 2009 року було використано 66 трильйонів кубометрів (або 8%) із загальних 850 трильйонів кубометрів прогнозованих залишків видобутих запасів природного газу. Виходячи з прогнозованого світового споживання у 2015 році близько 3,4 трлн кубометрів газу на рік, загальні прогнозовані залишкові економічно відновлювані запаси природного газу триватимуть 250 років при поточних нормах споживання. Щорічне збільшення використання на 2— 3% може призвести до того, що в даний час відновлювані запаси тривають значно менше, можливо, лише від 80 до 100 років.

Малюнок 1. Видобуток природного газу країнами в кубометрах на рік.

ДЖЕРЕЛА

Природний газ

У 19 столітті природний газ зазвичай отримувався як побічний продукт виробництва нафти, оскільки невеликі легкі газові вуглецеві ланцюги вийшли з розчину, оскільки витягнуті рідини зазнали зниження тиску від резервуара до поверхні, подібно до розкриття пляшки безалкогольних напоїв, де вуглекислий газ шипучі. Небажаний природний газ був проблемою утилізації на активних родовищах нафти. Якщо поблизу гирла свердловини не було ринку природного газу, це було практично безцінним, оскільки його довелося доводити до кінцевого споживача.

Малюнок 2. Бурова установка природного газу в Техасі.

У 19 столітті і початку 20 століття такий небажаний газ зазвичай спалювався на нафтових родовищах. Сьогодні небажаний газ (або багатожильний газ без ринку), пов'язаний з видобутком нафти, часто повертається в пласт з «нагнітальними» свердловинами в очікуванні можливого майбутнього ринку або для повторного тиску пласта, що може підвищити темпи видобутку з інших свердловин. У регіонах з високим попитом на природний газ (наприклад, США) трубопроводи будуються тоді, коли економічно доцільно транспортувати газ від свердловини до кінцевого споживача.

Окрім транспортування газу по трубопроводах для використання у виробництві електроенергії, інші кінцеві види використання природного газу включають експорт у вигляді скрапленого природного газу (СПГ) або перетворення природного газу в інші рідкі продукти за технологіями газ-рідини (GTL). Технології GTL можуть перетворювати природний газ у рідкі продукти, такі як бензин, дизельне паливо або реактивне паливо. Розроблено різноманітні технології GTL, включаючи Фішера-Тропша (F—T), метанол до бензину (MTG) та STG+. F—T виробляє синтетичну сировину, яку можна додатково переробляти в готову продукцію, тоді як MTG може виробляти синтетичний бензин з природного газу. STG+може виробляти бензин, дизельне паливо, реактивне паливо та ароматичні хімікати безпосередньо з природного газу за допомогою одноконтурного процесу. У 2011 році в Катарі вступив в експлуатацію завод Royal Dutch Shell потужністю 140 000 барелів на добу.

Природний газ може бути «асоційованим» (зустрічається на родовищах нафти), або «неасоційованим» (ізольованим на родовищах природного газу), а також зустрічається у вугільних пластах (як метан вугільних пластів). Іноді він містить значну кількість етану, пропану, бутану та пентану - важчих вуглеводнів, видалених для комерційного використання до того, як метан продається як споживче паливо або хімічна сировина заводу. Невуглеводні, такі як вуглекислий газ, азот, гелій (рідко) та сірководень, також повинні бути видалені перед транспортуванням природного газу.

Природний газ, що видобувається з нафтових свердловин, називається газом Cashhead (незалежно від того, чи дійсно видобувається в кільцевому просторі та через вихідний отвір) або попутний газ. Газова промисловість видобуває все більшу кількість газу із складних видів ресурсів: кислий газ, щільний газ, сланцевий газ та метан вугільних пластів.

Є певні розбіжності щодо того, яка країна має найбільші доведені запаси газу. Джерела, які вважають, що Росія має на сьогоднішній день найбільшими доведеними запасами, включають ЦРУ США (47,6 трлн кубометрів), Управління енергетичної інформації США (47,8 тис. куб. м) та ОПЕК (48,7 тис. куб. м). Однак ВР кредитує Росію лише 32,9 тис. куб. м, що поставило б її на друге місце, трохи відстаючи від Ірану (від 33,1 до 33,8 тис. куб. м, залежно від джерела). З «Газпромом» Росія часто є найбільшим у світі видобувачем природного газу. Основними доведеними ресурсами (в млрд куб. м) є світові 187 300 (2013), Іран 33 600 (2013), Росія 32 900 (2013), Катар 25 100 (2013), Туркменістан 17 500 (2013) і США 8 500 (2013).

За оцінками, існує близько 900 трильйонів кубометрів «нетрадиційного» газу, такого як сланцевий газ, з яких 180 трлн можуть бути видобутими. У свою чергу, багато досліджень MIT, Black & Veatchі DOE прогнозують, що природний газ буде складати більшу частину виробництва електроенергії та тепла в майбутньому.

Найбільшим газовим родовищем світу є морське газоконденсатне родовище Південного Парса/Північного Купола, поділене між Іраном і Катаром. За оцінками, він має 51 трлн кубометрів природного газу та 50 мільярдів барелів конденсатів природного газу.

Оскільки природний газ не є чистим продуктом, оскільки пластовий тиск падає, коли непопутний газ видобувається з поля в надкритичних (тиск/температура) умовах, компоненти з вищою молекулярною масою можуть частково конденсуватися при ізотермічному розгерметизації - ефект, який називається ретроградною конденсацією. Утворена таким чином рідина може потрапити в пастку, коли пори газового резервуара виснажуються. Одним із методів вирішення цієї проблеми є повторне введення висушеного газу без конденсату для підтримки підземного тиску та забезпечення повторного випаровування та вилучення конденсатів. Найчастіше рідина конденсується на поверхні, і одним із завдань газової установки є збір цього конденсату. Отримана рідина називається природним газом рідиною (ШФЛ) і має комерційну цінність.

Сланцевий газ

Сланцевий газ - це природний газ, що видобувається з сланців. Оскільки сланець має проникність матриці занадто низьку, щоб дозволити газу текти в економних кількостях, свердловини сланцевого газу залежать від переломів, щоб дозволити газу текти. Свердловини раннього сланцевого газу залежали від природних переломів, через які протікав газ; майже всі свердловини сланцевого газу сьогодні потребують руйнувань, штучно створених гідророзривом. З 2000 року сланцевий газ став основним джерелом природного газу в США та Канаді. Після успіху в США розвідка сланцевого газу починається в таких країнах, як Польща, Китай та ПАР. Зі збільшенням видобутку сланців це призвело до того, що Сполучені Штати стали виробником природного газу номер один у світі.

місто Газ

Міський газ є легкозаймистим газоподібним паливом, виготовленим шляхом руйнівної перегонки вугілля і містить різноманітні теплотворні гази, включаючи водень, окис вуглецю, метан та інші летючі вуглеводні, разом з невеликою кількістю некалорійних газів, таких як вуглекислий газ та азот, і використовується в аналогічний природному газу. Це історична технологія, зазвичай економічно не конкурентна з іншими джерелами паливного газу сьогодні. Але є ще деякі конкретні випадки, коли це найкращий варіант, і це може бути так в майбутньому.

Більшість міських «газових будинків», розташованих на сході США в кінці 19-го - початку 20 століть, були простими коксовими печами з побічним продуктом, які нагрівали бітумне вугілля в повітронепроникних камерах. Газ, відведений від вугілля, збирався і розподілявся по мережах труб до житлових будинків та інших будівель, де він використовувався для приготування їжі та освітлення. (Газове опалення не набуло широкого поширення до останньої половини 20 століття.) Вугільна смола (або асфальт), яка зібралася в днищах газобетонних печей, часто використовувалася для покрівлі та інших гідроізоляційних цілей, а при змішуванні з піском і гравієм використовувалася для мощення вулиць.

Біогаз

Метаногенні археї відповідають за всі біологічні джерела метану. Деякі живуть у симбіотичних стосунках з іншими формами життя, включаючи термітів, жуйних тварин та культурних культур. Інші джерела метану, основного компонента природного газу, включають звалищний газ, біогаз та гідрат метану. Коли гази, багаті метаном, утворюються в результаті анаеробного розпаду невикопних органічних речовин (біомаси), їх називають біогазом (або природним біогазом). Джерелами біогазу є болота, болота та звалища (див. Звалищний газ), а також сільськогосподарські відходи, такі як мул стічних вод та гній, за допомогою анаеробних котлів, крім кишкового бродіння, особливо у великої рогатої худоби. Звалищний газ створюється шляхом розкладання відходів на сміттєзвалищах. Виключаючи водяну пару, близько половини звалищного газу - метан, а більша частина решти - вуглекислий газ, з невеликою кількістю азоту, кисню та водню та змінними слідами сірководню та силоксанів. Якщо газ не видалити, тиск може стати настільки високим, що він пробивається на поверхню, спричиняючи пошкодження конструкції звалища, неприємний запах, відмирання рослинності та вибухонебезпечність. Газ може бути відведений в атмосферу, спалювати або спалювати, щоб виробляти електрику або тепло. Біогаз також може бути отриманий шляхом відділення органічних матеріалів від відходів, які в іншому випадку потрапляють на звалища. Цей метод є більш ефективним, ніж просто захоплення звалищного газу, який він виробляє. Анаеробні лагуни виробляють біогаз з гною, тоді як біогазові реактори можуть використовуватися для гною або частин рослин. Як і звалищний газ, біогаз - це переважно метан та вуглекислий газ, з невеликою кількістю азоту, кисню та водню. Однак, за винятком пестицидів, зазвичай є нижчі рівні забруднень.

Звалищний газ не може бути розподілений через комунальні трубопроводи природного газу, якщо він не очищений до менш ніж 3% CO ₂ і декількох частин на мільйон H ₂ S, оскільки CO ₂ і H ₂ S роз'їдають трубопроводи. Наявність СО ₂ знизить енергетичний рівень газу нижче вимог до трубопроводу. Силоксани в газі утворюватимуть відкладення в газових пальниках і їх потрібно видалити перед введенням в будь-яку газорозподільну або транспортну систему. Отже, економічніше спалювати газ на місці або на невеликій відстані від сміттєзвалища за допомогою спеціального трубопроводу. Водяна пара часто видаляється, навіть якщо газ згорає на місці. Якщо низькі температури конденсують воду з газу, силоксани також можуть бути знижені, оскільки вони, як правило, конденсуються з водяною парою. Інші неметанові компоненти також можуть бути видалені, щоб відповідати нормам викидів, щоб запобігти забрудненню обладнання або з екологічних міркувань. Спільне випалювання звалищного газу з природним газом покращує горіння, що знижує викиди.

Біогаз, і особливо звалищний газ, вже використовуються в деяких областях, але їх використання можна було б значно розширити. Експериментальні системи були запропоновані для використання в деяких районах Хартфордшир, Великобританія та Ліон у Франції. Використання матеріалів, які в іншому випадку не приносять доходу або навіть коштували б грошей, щоб позбутися, покращує рентабельність та енергетичний баланс виробництва біогазу. Газ, що утворюється на очисних спорудах, зазвичай використовується для виробництва електроенергії. Наприклад, каналізаційна станція Hyperion в Лос-Анджелесі спалює 8 мільйонів кубічних футів (230 000 м ³) газу на день для отримання енергії Нью-Йорк використовує газ для запуску обладнання на каналізаційних станціях, для виробництва електроенергії та в котлах. Використання каналізаційного газу для вироблення електрики не обмежується великими містами. Місто Бейкерсфілд, штат Каліфорнія, використовує когенерацію на своїх каналізаційних установках. Каліфорнія має 242 очисних споруди стічних вод, 74 з яких встановили анаеробні варильні апарати. Загальна генерація біоенергії з 74 станцій становить близько 66 МВт.

Кристалізовані природні газогідрати

Величезні кількості природного газу (насамперед метану) існують у вигляді гідратів під осадом на шельфових континентальних шельфах та на суші в арктичних регіонах, які відчувають вічну мерзлоту, наприклад, в Сибіру. Гідрати вимагають поєднання високого тиску та низької температури для утворення.

Малюнок 3. Завод з переробки природного газу McMahon в Тейлорі, Британська Колумбія, Канада.

У 2010 році вартість видобутку природного газу з кристалізованого природного газу оцінювалася в 100-200% від вартості видобутку природного газу з традиційних джерел, а ще вище з морських родовищ.

У 2013 році Японська національна корпорація нафти, газу та металів (JOGMEC) оголосила, що вони відновили комерційно відповідні кількості природного газу з гідрату метану.

ВИСНАЖЕННЯ

Видобуток природного газу в США досяг піку в 1973 році і перевищив другий нижній пік у 2001 році, але останнім часом знову досяг максимуму і продовжує зростати.

ВИКОРИСТОВУЄ

Природний газ середнього потоку

Природний газ, що протікає в розподільних лініях і на голові свердловини природного газу, часто використовується для живлення двигунів, що працюють на природному газі. Ці двигуни обертають компресори для полегшення транспортування природного газу. Ці компресори необхідні в лінії середнього потоку для тиску та повторного тиску природного газу в лінії електропередачі під час руху газу. Лінії передачі природного газу поширюються на завод або блок з переробки природного газу, який видаляє вуглеводні з високим молекулярним зваженим природним газом для отримання британської теплової одиниці (BTU) значення між 950 і 1050 BTU. Оброблений природний газ може бути використаний для житлових, комерційних та промислових цілей.

Часто гази середнього потоку та свердловини вимагають видалення багатьох різних видів вуглеводнів, що містяться в природному газі. Деякі з цих газів включають гептан, пентан, пропан та інші вуглеводні з молекулярною масою вище метану (CH4) для отримання палива природного газу, яке використовується для роботи двигунів природного газу для подальшої передачі під тиском. Як правило, компресори природного газу вимагають 950 до 1050 BTU на кубічний фут для роботи на природному газі двигунів ротаційних табличок специфікації.

Кілька методів використовуються для видалення цих високомолекулярних зважених газів для використання в двигуні природного газу. Кілька технологій такі:

• Джоуль - Томсон занос
• Кріогенна або чиллерна система
• Хімічна ензимологічна система

Генерація електроенергії

Природний газ є основним джерелом виробництва електроенергії за рахунок використання когенерації, газових турбін і парових турбін. Природний газ також добре підходить для комбінованого використання в поєднанні з відновлюваними джерелами енергії, такими як вітер або сонячна енергія, і для живлення електростанцій з піковим навантаженням, що функціонують в тандемі з гідроелектростанціями. Більшість електростанцій, що досягають максимуму мережі, та деякі автономні генератори двигунів використовують природний газ. Особливо високого ККД можна досягти за рахунок об'єднання газових турбін з паровою турбіною в режимі комбінованого циклу. Природний газ горить чистіше, ніж інші вуглеводневі види палива, такі як нафта і вугілля, і виробляє менше вуглекислого газу на одиницю виділеної енергії. Для транспортування спалювання природного газу виробляє приблизно на 30 відсотків менше вуглекислого газу, ніж спалювання нафти. Для еквівалентної кількості тепла спалювання природного газу виробляє приблизно на 45 відсотків менше, ніж спалювання вугілля для електроенергії. Адміністрація енергетичної інформації США повідомляє про наступні викиди в мільйоні метричних тонн вуглекислого газу у світі за 2012 рік:

• Природний газ: 6,799
• Нафта: 11,695
• Вугілля: 13 787

Виробництво електроенергії на вугіллі виділяє близько 2,000 фунтів вуглекислого газу за кожну вироблену мегаватну годину, що майже вдвічі перевищує вуглекислий газ, що виділяється електричною установкою на природному газі за годину, що генерується мегаватною годиною. Через цю більш високу вуглецеву ефективність виробництва природного газу, оскільки паливна суміш у Сполучених Штатах змінилася, щоб зменшити вугілля та збільшити виробництво природного газу, викиди вуглекислого газу несподівано впали. Вимірювані в першому кварталі 2012 року були найнижчими з усіх зафіксованих за перший квартал будь-якого року з 1992 року.

Виробництво електроенергії з комбінованим циклом з використанням природного газу в даний час є найчистішим доступним джерелом енергії з використанням вуглеводневого палива, і ця технологія широко і все частіше використовується, оскільки природний газ можна отримати за все більш розумними витратами. Технологія паливних елементів може врешті-решт забезпечити більш чисті варіанти перетворення природного газу в електроенергію, але поки що вона не є конкурентоспроможною за ціною. Електроенергія та тепло місцевого виробництва з використанням комбінованої теплової електростанції (ТЕЦ або когенераційна установка), що працює на природному газі, вважається енергоефективним та швидким способом скорочення викидів вуглецю. Електростанції на природному газі зростають все більшою популярністю і виробляють 22% від загальної кількості електроенергії у світі. Приблизно вдвічі менше, ніж виробляється з вугіллям.

Побутове використання

Природний газ, що виділяється з простої плити, може генерувати температуру понад 1100° C (2000° F), що робить його потужним домашнім паливом для приготування їжі та нагрівання. У більшій частині розвиненого світу він постачається через труби до будинків, де він використовується для багатьох цілей, включаючи плити та печі, сушарки для білизни з газовим нагріванням, опалення/охолодження та центральне опалення. Обігрівачі в будинках та інших будівлах можуть включати в себе котли, печі, водонагрівачі.

Стиснений природний газ (CNG) використовується в сільських будинках без підключення до комунальних послуг, або з переносними грилями. Природний газ також постачається незалежними постачальниками природного газу через програми вибору природного газу по всій території Сполучених Штатів. Однак, оскільки СПГ коштує дорожче, ніж зріджений газ, LPG (пропан) є домінуючим джерелом сільського газу.

Перевезення

CNG є більш чистою, а також дешевшою альтернативою іншим автомобільним паливам, таким як бензин (бензин) та дизельне паливо. На кінець 2012 року в усьому світі налічувалося 17,25 млн автомобілів на природному газі на чолі з Іраном (3,3 млн), Пакистаном (3,1 млн), Аргентиною (2,18 млн), Бразилією (1,73 млн), Індією (1,5 млн) та Китаєм (1,5 млн). Енергоефективність в цілому дорівнює показнику бензинових двигунів, але нижче в порівнянні з сучасними дизельними двигунами. Бензинові/бензинові транспортні засоби, перетворені для роботи на природному газі, страждають через низький ступінь стиснення своїх двигунів, що призводить до скорочення поставленої потужності під час роботи на природному газі (10% - 15%). Однак двигуни, специфічні для CNG, використовують більш високий ступінь стиснення завдяки більшому октановому числу цього палива 120—130.

Малюнок 4. Метробус у Вашингтоні, округ Колумбія, який працює на природному газі.

Добрива

Природний газ є основною сировиною для виробництва аміаку за допомогою процесу Haber для використання у виробництві добрив.

Авіація

Російський авіавиробник Туполєв в даний час запускає програму розвитку виробництва СПГ- і водневих літаків. Програма працює з середини 1970-х років, і спрямована на розробку СПГ і водневих варіантів пасажирських літаків Ту-204 і Ту-334, а також вантажного літака Ту-330. Він стверджує, що за поточними ринковими цінами літак, що працює на СПГ, коштуватиме 5000 рублів (~ 218/112 фунтів стерлінгів) менше, щоб працювати за тонну, приблизно еквівалентно 60 відсоткам, зі значним скороченням викидів чадного газу, вуглеводнів та оксидів азоту.

Переваги рідкого метану як палива для реактивного двигуна полягають у тому, що він має більш питому енергію, ніж стандартні гасові суміші, і що його низька температура може допомогти охолодити повітря, яке двигун стискає для більшої об'ємної ефективності, фактично замінюючи інтеркулер. Як варіант, його можна використовувати для зниження температури вихлопу.

Водень

Природний газ може бути використаний для отримання водню, причому одним поширеним методом є водневий риформер. Водень має багато застосувань: це первинна сировина для хімічної промисловості, гідрогенізуючий агент, важливий товар для нафтопереробних заводів та джерело палива в водневих транспортних засобах.

Інше

Природний газ також використовується у виробництві тканин, скла, сталі, пластмас, фарби та інших виробів.

ЗБЕРІГАННЯ І ТРАНСПОРТУВАННЯ

Через низьку щільність зберігати природний газ або транспортувати його транспортним засобом непросто. Природні газопроводи недоцільні через океани. Багато існуючих трубопроводів в Америці близькі до досягнення своєї потужності, що спонукає деяких політиків, що представляють північні штати, говорити про потенційний дефіцит. У Західній Європі газопровідна мережа вже щільна. Нові трубопроводи плануються або будуються в Східній Європі і між газовими родовищами Росії, Близького Сходу і Північної Африки і Західної Європи. Див. також Перелік трубопроводів природного газу.

Перевізники СПГ транспортують зріджений природний газ (СПГ) через океани, тоді як автоцистерни можуть перевозити зріджений або стиснений природний газ (CNG) на менші відстані. Морський транспорт з використанням судов-перевізників СПГ, які зараз знаходяться в стадії розробки, може бути конкурентоспроможним з транспортом СПГ в конкретних умовах.

Газ перетворюється в рідину на зріджувальній установці, а на регазифікаційній установці на терміналі повертається у газоподібну форму. Також застосовується корабельне регазифікаційне обладнання. СПГ є кращою формою для транспортування природного газу на великі відстані, великі обсяги, тоді як трубопровід є кращим для транспортування на відстані до 4,000 км (2,485 миль) над сушею і приблизно половину цієї відстані на шельфі.

CNG транспортується при високому тиску, як правило, вище 200 бар. Компресори та декомпресійне обладнання менш капіталомісткі і можуть бути економічними в менших розмірах одиниць, ніж установки для зрідження/регазифікації. Вантажівки та перевізники природного газу можуть транспортувати природний газ безпосередньо кінцевим споживачам або до розподільних пунктів, таких як трубопроводи.

У минулому природний газ, який був видобутий під час видобутку нафти, не міг бути вигідно проданий, і просто спалювався на нафтовому родовищі в процесі, відомому як спалювання. Спалювання в даний час є незаконним у багатьох країнах. Крім того, підвищення попиту за останні 20—30 років зробило видобуток газу, пов'язаного з нафтою, економічно вигідним. Як додатковий варіант, газ в даний час іноді повторно вводять у пласт для підвищення видобутку нафти шляхом підтримки тиску, а також змішування або незмішуваного затоплення. Збереження, повторне закачування або спалювання природного газу, пов'язаного з нафтою, в першу чергу залежить від близькості до ринків (трубопроводів) та нормативних обмежень.

«Майстерна газова система» була винайдена в Саудівській Аравії наприкінці 1970-х, припинивши будь-яку необхідність спалювання. Супутникове спостереження, однак, показує, що спалювання та вентиляція все ще практикуються в деяких газовидобувних країнах.

Природний газ використовується для вироблення електроенергії та тепла для опріснення. Аналогічно, деякі сміттєзвалища, які також скидають гази метану, були створені для захоплення метану та виробництва електроенергії.

Природний газ часто зберігається під землею всередині виснажених газових колекторів з попередніх газових свердловин, соляних куполів або в резервуарах як зріджений природний газ. Газ впорскується в час низького попиту і видобувається, коли попит набирає. Зберігання поблизу кінцевих користувачів допомагає задовольнити нестабільні вимоги, але таке сховище не завжди може бути здійсненним.

Оскільки на 15 країн припадає 84 відсотки світового видобутку, доступ до природного газу став важливим питанням у міжнародній політиці, і країни борються за контроль над трубопроводами. У першому десятилітті XXI століття «Газпром», державна енергетична компанія в Росії, займалася суперечками з Україною та Білоруссю щодо ціни на природний газ, які породили побоювання, що поставки газу в частини Європи можуть бути припинені з політичних причин. США готуються до експорту природного газу.

Плаваючий зріджений природний газ (FLNG) - це інноваційна технологія, розроблена для того, щоб забезпечити розвиток морських газових ресурсів, які в іншому випадку залишаться невикористаними, оскільки через екологічні чи економічні фактори неможливо розробляти їх за допомогою наземної операції з виробництва СПГ. Технологія FLNG також забезпечує ряд екологічних та економічних переваг:

• Екологічні - Оскільки вся обробка здійснюється на газовому родовищі, немає потреби в довгих трубопроводах до берега, компресійних установок для перекачування газу на берег, днопоглиблювальних робіт та будівництва причалу та будівництва на суші заводу з переробки СПГ, що значно зменшує вплив на навколишнє середовище. Уникнення будівництва також допомагає зберегти морське та прибережне середовище. Крім того, порушення навколишнього середовища буде зведено до мінімуму під час зняття з експлуатації, оскільки об'єкт можна легко відключити та видалити перед відновленням та повторним розгортанням в іншому місці.
• Економічний - Там, де перекачування газу на берег може бути надзвичайно дорогим, FLNG робить розвиток економічно вигідним. Як результат, це відкриє нові можливості для бізнесу для країн з розробки морських газових родовищ, які в іншому випадку залишатимуться на мілі, наприклад, на шельфі Східної Африки.

Багато газових та нафтових компаній розглядають економічні та екологічні переваги плаваючого зрідженого природного газу (FLNG). Однак на даний момент єдиний об'єкт FLNG, який зараз знаходиться в розробці, будується компанією Shell, який має завершити близько 2017 року.

ВПЛИВ НА НАВКОЛИШНЄ СЕРЕДОВИЩЕ

Вплив викиду природного газу

Природний газ в основному складається з метану. Після виходу в атмосферу його видаляють шляхом поступового окислення до вуглекислого газу і води гідроксильними радикалами (·ОН), що утворюються в тропосфері або стратосфері, що дає загальну хімічну реакцію СН ₄ + 2О ₂ → СО _{2 + 2Н 2} О. метан відносно короткий порівняно з вуглекислим газом, з періодом напіврозпаду близько 7 років, він є більш ефективним при уловлюванні тепла в атмосфері, так що задана кількість метану має 84 рази потенціал глобального потепління вуглекислого газу протягом 20-річного періоду і 28 разів протягом 100-річного періоду. Таким чином, природний газ є більш потужним парниковим газом, ніж вуглекислий газ через більший потенціал глобального потепління метану. За поточними оцінками EPA глобальні викиди метану складають 85 мільярдів кубічних метрів (3,0 × 10 ¹² куб. футів) щорічно, або 3,2 відсотка світового виробництва. Прямі викиди метану становили 14,3% за обсягом усіх глобальних антропогенних викидів парникових газів у 2004 році.

Під час видобутку, зберігання, транспортування та розподілу природний газ, як відомо, просочується в атмосферу, особливо в процесі видобутку. Дослідження Корнельського університету в 2011 році продемонструвало, що швидкість витоку метану може бути достатньо високою, щоб поставити під загрозу його перевагу глобального потепління над вугіллям. Пізніше це дослідження було розкритиковано за надмірну оцінку значень витоку метану. Попередні результати деяких відбору проб повітря з літаків, зроблених Національною адміністрацією з питань океанічних та атмосферних впливів, вказували на вищі, ніж передбачалося, викиди метану газовими свердловинами в деяких районах, але загальні результати показали викиди метану відповідно до попередніх оцінок EPA.

Видобуток природного газу також виділяє ізотоп радону, що становить від 5 до 200 000 беккерелів на кубічний метр газу.

Викиди CO ₂

Природний газ часто описують як найчистіше викопне паливо. Він виробляє приблизно на 29% та 44% менше вуглекислого газу на джоуль, що доставляється відповідно, ніж нафта та вугілля, і потенційно менше забруднюючих речовин, ніж інші вуглеводневі види палива. Однак в абсолютному вираженні він включає значний відсоток викидів вуглецю людини, і прогнозується, що цей внесок зростатиме. Згідно з четвертим звітом про оцінку МГЕЗК, в 2004 році природний газ виробляв близько 5,3 млрд тонн на рік викидів CO ₂, тоді як вугілля та нафта видобули 10,6 та 10,2 млрд тонн відповідно. Згідно з оновленою версією Спеціального звіту про сценарій викидів до 2030 року, природний газ буде джерелом 11 мільярдів тонн на рік, а вугілля та нафту зараз 8,4 та 17,2 мільярда відповідно, оскільки попит збільшується на 1,9 відсотка на рік.

Інші забруднювачі

Природний газ виробляє набагато меншу кількість діоксиду сірки та оксидів азоту, ніж будь-яке інше вуглеводневе паливо. Інші забруднюючі речовини внаслідок спалювання природного газу перераховані нижче в фунтах на мільярд БТЕ:

• Оксид вуглецю — 40
• Діоксид сірки—1
• Оксид азоту — 92
• Частинки—7

ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ

Виробництво

У шахтах, де метан, що просочується з гірських порід, не має запаху, використовуються датчики, а гірничі апарати, такі як лампа Деві, спеціально розроблені для уникнення джерел займання.

Малюнок 5. Станція впорскування одоранта трубопроводу

Деякі газові родовища отримують кислий газ, що містить сірководень (H ₂ S). Цей необроблений газ токсичний. Обробка амінного газу, процес промислового масштабу, який видаляє кислі газоподібні компоненти, часто використовується для видалення сірководню з природного газу.

Видобуток природного газу (або нафти) призводить до зниження тиску в резервуарі. Таке зниження тиску в свою чергу може спричинити за собою просідання, просідання грунту вище. Просідання може вплинути на екосистеми, водні шляхи, системи каналізації та водопостачання, фундаменти і так далі.

Інший ефект екосистеми виникає внаслідок шуму процесу. Це може змінити склад тваринного життя в цьому районі та мати наслідки для рослин, а також у тому, що тварини розсіюють насіння та пилок.

Фракінг

Вивільнення природного газу з гірських порід з низькою проникністю, таких як пісковик або сланець, здійснюється за допомогою процесу, який називається гідравлічним розривом або «гідророзривом». Підраховано, що гідравлічний розрив зрештою становитиме майже 70% розвитку природного газу в Північній Америці. У всьому світі гідророзриву пласта був використаний для стимулювання приблизно мільйона нафтових і газових свердловин

Щоб дозволити природному газу витікати з гірської породи, оператори свердловин змушують від 1 до 9 мільйонів американських галонів (34 000 м ³) води, змішаної з різними хімічними речовинами через обсадну трубу свердловини в скелю. Вода високого тиску розпадається або «розминає» породу, яка виділяє захоплений газ. Пісок додають у воду як проппант, щоб тримати тріщини в скелі відкритими, тим самим дозволяючи газу надходити в корпус, а потім на поверхню. Хімічні речовини додають в рідину для зменшення тертя та боротьби з корозією. Робота з рідиною для фрекінгу може бути складним завданням. Поряд з газом, від 30 до 70 відсотків хімічно мереживної рідини, або потоку назад, повертається на поверхню. Додатково з газом може вироблятися значна кількість розсолу, що містить солі та інші мінерали.

Використовувати

Для того, щоб допомогти у виявленні витоків, в інший безбарвний газ і майже без запаху, який використовується споживачами, додають хвилинну кількість одоранту. Запах порівнювали з запахом тухлих яєць, завдяки доданому трет-бутилтіолу (трет-бутилмеркаптану). Іноді в суміші може використовуватися споріднене з'єднання, тіофан. Ситуації, коли одорант, який додається до природного газу, може бути виявлений аналітичними приладами, але не може бути належним чином виявлений спостерігачем з нормальним нюхом, мали місце в галузі природного газу. Це викликано маскуванням запаху, коли один одорант пересилює відчуття іншого. Станом на 2011 рік промисловість проводить дослідження причин маскування запаху.

Вибухи, спричинені витоками природного газу, відбуваються кілька разів щороку. Окремі будинки, малі підприємства та інші структури найчастіше страждають, коли внутрішня витік накопичує газ всередині конструкції. Часто вибух є досить потужним, щоб значно пошкодити будівлю, але залишити її стоячи. У цих випадках люди всередині, як правило, мають незначні та середні травми. Іноді газ може збиратися в досить великих кількостях, щоб викликати смертельний вибух, розпавши в процесі одне або кілька будівель. Газ зазвичай легко розсіюється на відкритому повітрі, але іноді може збиратися в небезпечних кількостях, якщо швидкість потоку досить висока. Однак, враховуючи десятки мільйонів структур, які використовують паливо, індивідуальний ризик використання природного газу дуже низький.

Малюнок 6. Аварійний автомобіль газової мережі реагує на велику пожежу в Києві

Системи опалення на природному газі є незначним джерелом смертей від чадного газу в Сполучених Штатах. За даними Комісії з безпеки споживчих товарів США (2008), 56 відсотків ненавмисних смертей від отруєння CO без вогню були пов'язані з інструментами, що працюють на двигуні, такими як газові генератори та газонокосарки. Системи опалення на природному газі становили 4 відсотки цих смертей. Удосконалення конструкцій печей на природному газі значно зменшили проблеми з отруєнням СО. Також доступні детектори, які попереджають про чадний газ та/або вибухонебезпечний газ (метан, пропан тощо).

РЕФЛЕКСІЯ ПИТАННЯ

• Яку майстерність допомагає вам розвивати цей вміст?
• Які ключові теми висвітлюються в цьому контенті?
• Як зміст цього розділу може допомогти вам продемонструвати майстерність певної майстерності?
• Які питання у вас щодо цього вмісту?

Дописувачі та атрибуція

• Template:ContribCandelaGeo