Взгляд изнутри: Как добывают природный газ из земли

Что такое природный газ?

Природный газ, обычно называемый "мостовым топливом", представляет собой смесь углеводородов, в основном состоящую из метана (CH4), который является наиболее синтезируемым органическим веществом. Вместе с метаном в нем присутствуют такие углеводороды, как этан, пропан, бутан и пентан, а также диоксид углерода, азот, сероводород (этот запах тухлых яиц!) и водяной пар. В сыром виде природный газ совершенно не имеет запаха, цвета и горюч, что делает его мощным источником энергии. Он похож на сокровища, зарытые глубоко в земле; его называют ископаемым топливом, поскольку он образовался за миллионы лет из разложившейся органической материи. Газообразное состояние - это состояние, в котором он находится при нормальной температуре и давлении; этот аспект очень важен для понимания, когда объясняется, как природный газ добывается, перерабатывается и, наконец, используется.

Трудно представить, но остатки растений морских обитателей и растительного сырья существовали на Земле задолго до появления человечества. Эти останки растений оседали на дно океанов и болот, а спустя много лет они были погребены под сильным теплом и высоким давлением и превратились в термальные слои. С течением времени органический материал, погребенный глубоко под земной корой, начал формироваться под экстремально высоким давлением. Интенсивное тепло и высокое давление превратили часть этого вещества в уголь, нефть и природный газ - источники термогенного метана, запертого в пористых горных породах. В местах, где находятся месторождения нефти, эти пласты также присутствуют и служат хранилищами природного газа. Этот процесс длился тысячи лет и стал доказательством того, что Земля способна превращать основные остатки растений в природные ресурсы. Может ли этот процесс стать возобновляемым источником энергии в будущем? Возможно, когда-нибудь он будет способствовать глобальному потеплению.

Разведка и поиск запасов природного газа

Поиск природного газа начинается не с бурения. Вместо этого начинаются исследовательские работы. Геологи - это представители современной науки, которые работают с данными и картами земной коры, чтобы найти удивительные геологические образования. Они также уделяют особое внимание определенным типам горных пород, которые, как известно, содержат природный газ. Расположенные глубоко под землей, эти геологические характеристики имеют решающее значение для успешной добычи этого природного ресурса. Возможно, они обнаружат традиционный природный газ, сланцевый газ или даже газ в плотных породах. Неотъемлемой частью бурения является сейсморазведка на суше и на море. В ходе этих исследований используются сейсмические волны, генерируемые с помощью специализированного оборудования, такого как "бурильные машины", чтобы составить карту земной поверхности и выявить угольные месторождения. Визуализируйте звуковые волны, проникающие в Землю и отражающиеся от различных пластов горных пород, создавая фотографическое изображение структуры недр.

После того как потенциальный участок обнаружен, наступает следующий этап - рекогносцировочное бурение: буквально бурение скважины в земле, чтобы найти, что находится под ней. Для этого необходимо пробурить глубокую скважину, часто на глубине многих тысяч футов, чтобы получить доступ к предполагаемому резервуару природного газа. Цель такой разведочной скважины - не формулирование общих догадок; на самом деле она имеет четко определенную стратегию бурения и интерполяции. Для сбора данных, включая объем газа, измеряемый в кубических футах, давление газа и конкретные характеристики проницаемости породы, используются специальные инструменты и приборы. Это позволяет определить целесообразность извлечения природного газа из пласта в коммерческих целях. Это риск, но риск, подкрепленный лучшими геологическими сетями и инженерной экспертизой. Это помогает определить потенциал и качество имеющегося природного газа, а также способы регулирования будущей добычи.

Методы добычи: От скважины до трубопровода

Добыча природного газа из глубин земной коры - это уже не далекая мысль, а скорее история, и сегодня ее обожают многие. Это увлекательная комбинация инженерных и геологических наук. Применяемые методы во многом зависят от типа месторождения природного газа - традиционного или нетрадиционного. Например, разложившийся растительный материал, так называемый традиционный газ, залегающий под многочисленными непроницаемыми слоями горных пород, легче достать, чем нетрадиционный природный газ. Вертикальное бурение позволяет достичь больших глубин, продвигаясь сквозь слои горных пород до тех пор, пока не достигнет газовой залежи. Это относительно простой процесс, состоящий из нескольких этапов, которые, однако, имеют свои недостатки. Запасы природного газа обычно находятся в скважинах, которые имеют стальную обсадную трубу, поддерживающую их, в которой находится пласт. Можно сказать, что в целом это довольно простая задача. Другие методы добычи нетрадиционного природного газа позволяют проводить горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта.

Горизонтальное бурение, с другой стороны, можно считать противоположным методом, поскольку оно позволяет охватить большую площадь. Это более эффективно и обеспечивает более высокий уровень добычи, чем другие методы. В сочетании с гидравлическим разрывом пласта это позволяет устранить ограничения, которые сдерживали и разрушали газовую промышленность. Для извлечения газов в смесь воды, песка и химикатов под большим давлением закачивается вода, которая затем выливается в ствол скважины, растягивая породу, что заставляет газы выходить наружу.

Но этот инструмент также вызвал ряд экологических проблем, особенно в плане водопользования и возможного загрязнения подземных вод. Путь природного газа от земли до трубопровода - это бесконечная история развития человечества, направленная на удовлетворение энергетических потребностей мирового сообщества. Это задача, которая должна решаться с большим планированием, тщательным проектированием и бережным отношением к ресурсам планеты.

Переработка и очистка природного газа

Природный газ в сыром виде, мягко говоря, не очень полезен. В нем есть водяной пар, углекислый газ, сероводород и другие углеводороды, не относящиеся к метановым молекулам, с которыми необходимо бороться. По сути, это не компоненты чистого природного газа. Но именно здесь на помощь приходят заводы по переработке природного газа, которые выступают в роли промышленных станций очистки, где метан извлекается из других нежелательных компонентов. Возможно, новые технологии позволят усовершенствовать этот процесс. Первая стадия - удаление водяного пара - очень важна, поскольку это не только снижает энергию газа, но и может усилить коррозию трубопроводов. Затем происходит фильтрация всех жидкостей природного газа, таких как пропан, бутан и этан, которые имеют отдельное конечное использование или применение природного газа.

Торф, состоящий в основном из молекулы метана, был преобразован в более пригодную для использования форму и теперь может поставляться на различные предприятия и электростанции. Благодаря удалению вредных примесей, таких как сероводород, этот процесс делает природный газ более пригодным для использования. Процедура превращения сырого природного газа в пригодное для использования топливо должна пройти множество этапов, чтобы стать готовой к продаже. Благодаря использованию различных методов и технологий конечным продуктом является чистый природный газ, который соответствует различным стандартам качества и безопасности. Остается надеяться, что запасов природного газа достаточно для удовлетворения спроса. Молекулярные сита, как вы увидите, играют важную роль в этом процессе очистки. Возможно, существуют различные источники природного газа, которые еще не до конца изучены. Возможно, когда-нибудь рядом с местами бурения обнаружат шахтный метан, и на основе этих запасов природного газа появятся новые технологии. Трудно сказать, как обстоят дела с гидратами метана и что принесут эти источники природного газа.

Молекулярные сита: Повышение эффективности и качества

Различные типы молекулярных сит, используемых при переработке природного газа

Молекулярные сита используются в газовой промышленности так же, как различные насадки в ящике с инструментами, причем каждая насадка выполняет свою уникальную и специализированную функцию. Например, молекулярные сита 3A и 4A используются для осушения природного газа, чтобы предотвратить гидратное состояние и коррозию трубопроводных систем. Другие сита, такие как 5A и 13X, более эффективны при удалении из газа диоксида углерода и сероводорода. Для того чтобы улучшить качество природного газа в процессе очистки, необходимо выбрать соответствующее молекулярное сито. Речь идет об использовании правильного инструмента с учетом типа примесей и требуемой чистоты.

Преимущества использования молекулярных сит для очистки

Очистка природного газа - очень сложная задача, но молекулярные сита облегчают эту работу. Они способны быть даже более точными, чем любая другая известная человечеству система фильтрации. По сути, они обеспечивают такой уровень фильтрации, который делает их многоразовыми. В отличие от других методов фильтрации вредных веществ, которые являются дорогостоящими и расточительными, молекулярные сита не требуют особого ухода, поскольку они также являются обратимыми. Их способность к самозарядке схожа со способностью устойчивой батареи. В наше время, когда каждая отрасль промышленности переходит на экологичные технологии, эти сита могут быть легко включены в их число, поскольку они экологически безопасны. Их уникальная конструкция позволяет им выдерживать широкий диапазон колебаний температуры и давления. Таким образом, устраняется множество барьеров, когда речь заходит об индустрии фильтрации природного газа.

Оптимизация работы молекулярных сит при использовании природного газа

В каждой отрасли бионаук для получения конечного продукта требуется нечто большее, чем контроль, особенно в случае использования молекулярных сит в природном газе, что требует многофакторной оптимизации для достижения лучшей производительности, чем просто компенсация тепла и температуры, что подтверждается обратной пропорциональной зависимостью между ними, которая может привести к неудовлетворительной адсорбции из-за отсутствия необходимого давления. В отличие от задач регулярного мониторинга и модернизации, связанных с заменой слоев, эти задачи кажутся тревожными, если только они не будут решены путем модификации технологической системы, где существует баланс наилучшей производительности и долговечности за счет тщательной оптимизации слоя молекулярных сит. Но самое главное, все вышеперечисленное может быть достигнуто только путем выбора правильного типа и размера молекулярных сит, специфичных для конкретной задачи, хотя в этом случае вам будет разумно обратиться за помощью к специалистам компании Jalon, поскольку они являются экспертами в своей области, как и Jalon. Таким образом, все превращается в сотрудничество между биоразведкой молекулярных сит и очисткой газов, что приводит к сокращению затрат и времени, а также к повышению общей надежности системы.

Транспортировка и хранение природного газа

Трубопроводные сети и распределительные системы

После добычи газ проходит ряд строгих процедур по очистке, а затем отправляется по очень большой сети трубопроводов, которые проходят по всей стране как сложная система. Также отмечается, что длина многих из этих трубопроводов составляет несколько миль, и они служат для транспортировки газа от мест его добычи к местам, где он может быть использован, а конечными пользователями являются потребители. Подобно венам и артериям в организме человека, трубопроводные системы служат характеристиками газовой промышленности и обеспечивают бесперебойную поставку природного газа. Этого газа достаточно, чтобы обеспечить комфорт в домах и работу многих заводов по всей стране. Только представьте себе масштабы этой сети, мощного, но тихого архитектора, связывающего производственные районы с городами.

Подземные хранилища

Необходимость в хранении природного газа становится очевидной и очень важной при значительной разнице между спросом на газ и его поставками, особенно в зимние сезоны пикового спроса. Именно в зимние сезоны пикового спроса увеличивается объем подземных хранилищ. Подземные хранилища - это туннели, проложенные в истощенных запасах природного газа или соляных кавернах, которые служат огромными ульями для природного газа. Даже в случае внезапных ограничений поставок эти подземные хранилища служат защитой от таких перебоев и позволяют обеспечить достаточно стабильное поступление природного газа, несмотря на колебания объемов добычи. Это похоже на наличие запасов газа, которые могут быть задействованы в случае высокого спроса. Фактически, в один день в марте 2022 года Соединенные Штаты извлекли из своих запасов и хранилищ 2,4 триллиона кубических футов природного газа, что в большей степени продемонстрировало, что эти объекты являются важнейшими полюсами в удовлетворении потребностей в энергии. Именно накопленная энергия обеспечивает отсутствие перебоев в подаче электроэнергии в любое время, особенно в периоды повышенного спроса, как зимой.

Сжиженный природный газ (СПГ) для дальних перевозок

Для транспортировки на большие расстояния, особенно через океаны, природный газ превращают в сжиженный природный газ (СПГ). При охлаждении природного газа до температуры -260°F его объем уменьшается в 600 раз, что делает его гораздо более эффективным при транспортировке в специализированных танкерах. Этот процесс открывает глобальные рынки, позволяя странам, не имеющим прямого доступа к трубопроводам, импортировать природный газ. Это захватывающий пример того, как технологии расширяют сферу применения этого ценного источника энергии, соединяя континенты и обеспечивая экономику всего мира. СПГ, конденсированная форма природного газа, играет все более важную роль в глобальном энергетическом ландшафте, облегчая торговлю и обеспечивая диверсифицированные поставки этого более чистого топлива.

Воздействие добычи природного газа на окружающую среду

Добыча энергоресурсов в виде природного газа, хотя и считается менее загрязняющей по сравнению с другими видами ископаемого топлива, все же сопряжена с процессами, оказывающими воздействие на окружающую среду. Различные этапы, такие как разведка, бурение, добыча и транспортировка газа, связаны с выбросами парниковых газов, таких как метан и углекислый газ, которые влияют на изменение климата. Потребление воды, нарушение поверхности грунтовых вод химическими веществами и утилизация использованных сточных вод в результате гидроразрыва пласта (даже ГРП) вызывают озабоченность. Каков следующий шаг в решении этих проблем? Деградация земель и потеря среды обитания в результате строительства трубопроводов и скважин - это экологические факторы, о которых стоит беспокоиться, поскольку они влияют на животных и растительность. Аналогичным образом, несмотря на то, что природный газ выделяет меньше углекислого газа, чем уголь, его использование в промышленных или бытовых условиях сопряжено с нежелательными последствиями. Для решения этих проблем необходимо разработать стандарты промышленной практики, например, создать альтернативные варианты для предотвращения факторов, которые приведут к утечке газа, а также ввести в действие регулирующие меры, направленные на борьбу с загрязнением и выбросами газа, чтобы повысить энергоэффективность этого ископаемого топлива. Возможно, необходимо изменить подход к использованию энергии природного газа.

Выбирайте Jalon для получения лучших молекулярных сит

При переработке природного газа одним из важнейших факторов является качество используемых молекулярных сит. Компания Jalon стала известна как ключевой поставщик специализированных молекулярных сит, специально предназначенных для обработки природного газа. Это специализированная технология, и она работает. Ноу-хау компании Jalon в области материаловедения и коммерциализации в этих областях просто гарантирует совершенство и создание стоимости, снижение эксплуатационных расходов и получение лучшего конечного продукта. Например, Jalon может предоставить молекулярные сита 3A для обезвоживания, очистки метана угольных пластов или других применений нетрадиционного природного газа. Повышенное внимание к деталям и обеспечение удовлетворенности клиентов позволили компании стать надежным источником для переработчиков природного газа.

Заключение

Весь процесс, который проходит природный газ, начиная от земного ядра и заканчивая доставкой в наши дома и промышленные предприятия, сам по себе увлекателен и демонстрирует, как эволюционировали люди в поисках энергии. Был изучен состав этого уникального ископаемого топлива, а также методы его добычи, начиная от множества вертикальных скважин, пробуренных на месторождении, и заканчивая более современными методами, такими как гидроразрыв пласта. Была показана последовательность очистки, где применение молекулярных сит значительно улучшает качество добываемого природного газа. Мы также обсудили транспортировку и хранение природного газа, признав, что его добыча и использование оказывают негативное влияние на окружающую среду. В итоге, однако, наиболее важным аспектом является способность понять путь природного газа от Земли до наших трубопроводов, чтобы сделать более обоснованный выбор места природного газа в зеленой энергетической системе будущего.