Добавить новость
Апрель 2010
Май 2010
Июнь 2010
Июль 2010
Август 2010
Сентябрь 2010
Октябрь 2010
Ноябрь 2010
Декабрь 2010
Январь 2011
Февраль 2011
Март 2011
Апрель 2011
Май 2011
Июнь 2011
Июль 2011
Август 2011
Сентябрь 2011
Октябрь 2011
Ноябрь 2011
Декабрь 2011
Январь 2012
Февраль 2012
Март 2012
Апрель 2012
Май 2012
Июнь 2012
Июль 2012
Август 2012
Сентябрь 2012
Октябрь 2012
Ноябрь 2012
Декабрь 2012
Январь 2013
Февраль 2013
Март 2013
Апрель 2013
Май 2013
Июнь 2013
Июль 2013
Август 2013
Сентябрь 2013
Октябрь 2013
Ноябрь 2013
Декабрь 2013
Январь 2014
Февраль 2014
Март 2014
Апрель 2014
Май 2014
Июнь 2014
Июль 2014
Август 2014
Сентябрь 2014
Октябрь 2014
Ноябрь 2014
Декабрь 2014
Январь 2015
Февраль 2015 Март 2015 Апрель 2015 Май 2015 Июнь 2015
Июль 2015
Август 2015 Сентябрь 2015 Октябрь 2015 Ноябрь 2015
Декабрь 2015
Январь 2016 Февраль 2016 Март 2016 Апрель 2016 Май 2016 Июнь 2016 Июль 2016 Август 2016 Сентябрь 2016 Октябрь 2016 Ноябрь 2016
Декабрь 2016
Январь 2017
Февраль 2017
Март 2017
Апрель 2017
Май 2017
Июнь 2017
Июль 2017
Август 2017
Сентябрь 2017
Октябрь 2017
Ноябрь 2017
Декабрь 2017
Январь 2018
Февраль 2018
Март 2018
Апрель 2018
Май 2018
Июнь 2018
Июль 2018
Август 2018
Сентябрь 2018 Октябрь 2018
Ноябрь 2018
Декабрь 2018 Январь 2019 Февраль 2019 Март 2019 Апрель 2019 Май 2019 Июнь 2019 Июль 2019 Август 2019 Сентябрь 2019 Октябрь 2019 Ноябрь 2019 Декабрь 2019 Январь 2020 Февраль 2020 Март 2020 Апрель 2020 Май 2020 Июнь 2020 Июль 2020 Август 2020 Сентябрь 2020 Октябрь 2020 Ноябрь 2020 Декабрь 2020 Январь 2021 Февраль 2021 Март 2021 Апрель 2021 Май 2021 Июнь 2021 Июль 2021 Август 2021 Сентябрь 2021 Октябрь 2021 Ноябрь 2021 Декабрь 2021 Январь 2022 Февраль 2022 Март 2022 Апрель 2022 Май 2022 Июнь 2022 Июль 2022 Август 2022 Сентябрь 2022 Октябрь 2022 Ноябрь 2022 Декабрь 2022 Январь 2023 Февраль 2023 Март 2023 Апрель 2023 Май 2023 Июнь 2023 Июль 2023 Август 2023 Сентябрь 2023 Октябрь 2023 Ноябрь 2023 Декабрь 2023 Январь 2024 Февраль 2024 Март 2024 Апрель 2024 Май 2024 Июнь 2024 Июль 2024 Август 2024 Сентябрь 2024 Октябрь 2024 Ноябрь 2024 Декабрь 2024 Январь 2025 Февраль 2025 Март 2025 Апрель 2025 Май 2025 Июнь 2025 Июль 2025 Август 2025 Сентябрь 2025 Октябрь 2025 Ноябрь 2025 Декабрь 2025 Январь 2026 Февраль 2026 Март 2026 Апрель 2026 Май 2026 Июнь 2026 Июль 2026
1
2
3
4 5 6
7
8 9
10
11
12 13
14
15 16
17
18
19
20
21
22 23
24
25
26
27
28
29
30
31

Поиск города

Ничего не найдено

ПХГ Анализ методов сокращения эмиссии метана

0 45
Технологические процессы в нефтегазовой промышленности способствуют увеличению уровней концентрации парниковых газов в атмосфере Земли, которые оказывают влияние на глобальное изменение климата. В отношении воздействия объектов газовой промышленности на окружающую среду, подземные хранилища газа являются одним из наиболее малоисследованных. По предварительным оценкам объем технологических и геологических потерь газа при подземном хранении составляет порядка 1,5 млрд м3. В статье рассмотрены основные причины эмиссии метана на примере действующих подземных хранилищ газа в России и предложены решения по сокращению пластовых потерь.

Москва, 13 фев - ИА Neftegaz.RU. В XXI веке стала очевидной угроза глобального изменения климата, в первую очередь вызванная прогрессирующим ростом уровней концентрации парниковых газов в атмосфере Земли. Согласно Бюллетеню Всемирной метеорологической организации по парниковым газам [1], в 2020 году концентрация диоксида углерода (СО2) составляла 149 %, метана (СH4) 262 % от доиндустриального уровня (1750 г.). Накопление парниковых газов вызывает ряд серьезных проблем, от климатических, таких как увеличение числа экстремальных погодных явлений, повышение уровня Мирового океана, таяния вечной мерзлоты до социально-экономических последствий и ухудшения здоровья населения [2-4]. Любое повышение глобальной температуры влияет на человека, в первую очередь с негативными последствиями. В работе [5] приведены риски изменения климата для природных и человеческих систем. Последствия изменения климата вызывают бедность и неблагополучие народов целых стран, что приводит к миграции людей [6-7].

Для благополучия человечества в 2015 г. мировое сообщество на конференции ООН приняло Парижское соглашение по климату, включающее борьбу с изменением климата.

Основными парниковыми газами, влияющими на климатические изменения, являются диоксид углерода и метан. На рисунке 1 представлена динамика роста эмиссии СО2 от сжигания ископаемого топлива по странам с наибольшим объемом выбросов. На рисунке 2 представлен график увеличения концентрации метана в атмосфере Земли.



Во многих научных работах [11-13] отмечено, что метан вызывает более сильный потенциальный вклад в глобальное потепление, чем СО2. За последние 20 лет эмиссия СH4 в мире выросла более чем на 25 % и составляет около 10 млрд т СО2 эквивалента [10, 14].

Основными источниками эмиссии метана в атмосферу являются:

Естественные, такие как заболоченные территории, пресноводные водоемы, поверхность океана, многолетняя мерзлота, гидраты метана, а также колонии термитов и сжигание биомассы в результате пожаров;
Антропогенные:
  • сжигание попутного нефтяного газа;
  • сельское хозяйство (расширение рисовых плантаций и разведении крупного рогатого скота);
  • полигоны захоронения бытовых и промышленных отходов, а также очистка сточных вод;
  • угольные шахты;
  • добыча, транспортировка и переработка нефти и газа.
На долю антропогенных источников выбросов метана приходится примерно 60 % от глобальной эмиссии, в том числе 30 % от сельского хозяйства, 10 % отходы и мусорные свалки и 20 % энергетический сектор [12, 14]. В энергетическом секторе основной объем выбросов метана обеспечивает нефтегазовая отрасль (60 %). Ключевыми факторами опережающего роста эмиссии метана в нефтегазовой отрасли стало увеличение доли добычи нетрадиционной нефти (с 15 % в 2005 г. до 31 % в 2022 г.) и сланцевого газа (с 10% в 2005 г. до 27% в 2022 г.).

Для каждой страны антропогенные выбросы метана изменяются со временем и зависят от уровня развития и отраслевой ориентации экономики. Так в письмах об экологических исследованиях [15] представлен анализ изменения экстремальных климатических явлений на западе и в центре Африки, при этом основной объем выбросов метана приходится на страны с развитой промышленностью, однако изменение климата ощущаются во всех регионах мира, что подтверждает масштаб глобальной проблемы. В РФ на нефтегазовую отрасль приходится до 60 % выбросов метана [16]. В связи с тем, что Россия один из крупнейших производителей и экспортеров нефти и газа в мире, то проблема эмиссии метана является весьма актуальной, рисунок 3.





Эмиссия метана в нефтегазовой отрасли РФ

Эмиссию метана от нефтегазовой отрасли можно разделить на три категории:
  • прямые выбросы метана при добыче, транспортировке и переработке нефти и газа;
  • эмиссия при факельном сжигании попутного нефтяного газа;
  • выбросы метана при аварийных ситуациях.
В работе [18] представлена оценка эмиссии метана (природного газа) в атмосферу в результате деятельности нефтегазовой промышленности. Наибольшие выбросы метана характерны в процессе транспортировки газа порядка 400 500 млн. т. в год. Потери природного газа при подземном хранении в РФ составляют около 25 млн. т. в год. Структура выбросов метана в нефтегазовой отрасли России на 2020 год представлена на рисунке 4. 



Выбросы метана в атмосферу происходят вследствие ряда процессов производственного цикла в нефтегазовой отрасли. Они включают работу различных систем вентиляции, рассеивание попутного нефтяного газа и его неполное сжигание, продувка трубопроводов, компрессоров, вентиляционных систем, скважин, а также утечки из-за отсутствия плотного прилегания конструкций и герметичности оборудования, стравливание газа перед ремонтными работами и аварийные ситуации. Значительный объем выбросов метана имеет место при подготовке к ремонтным работам, поскольку капитальный и текущий ремонт требует откачки всего газа и разгерметизации ремонтируемого отсека. Хранение углеводородного сырья в контейнерах и резервуарах также связано с утечками метана в атмосферу.


Эмиссия метана при подземном хранении газа

В отношении воздействия объектов газовой промышленности на окружающую среду, подземные хранилища газа (ПХГ) являются одним из наиболее малоисследованных. Неблагоприятным явлением при эксплуатации ПХГ являются утечки и миграции газа, обусловленные целым спектром как технологических, так и геологических проблем. При создании и разведывательно-промышленной эксплуатации подземных хранилищ газа технологические утечки и миграции газа значительно выше, чем при их выходе на циклический режим работы, что стоит учитывать при создании новых хранилищ [19]. Для оценки национальных коэффициентов выбросов метана от хранения природного газа необходимы исходные данные о составе закачиваемого в ПХГ природного газа и данные об объемах стравливания, продувок и эксплуатационных утечек при хранении природного газа в ПХГ. В работах [20, 21] дается примерная оценка технологических и геологических потерь газа при подземном хранении, которая в процентном выражении достигает 2,25 % от активного объема, учитывая, что активный объем газа в системе ПХГ РФ в 2020 году составлял около 75,07 млрд м3 [22], то объем утечек составляет порядка 1,5 млрд м3.

В работе [23] представлены данные о значительных пластовых потерях в ПХГ созданных в водоносных горизонтах, так для хранилищ, расположенных в пологозалегающих пластах утечки газа могут достигать 50 % от общего объема. Опираясь на представленные данные можно предположить, что, например, для Гатчинского ПХГ с оперативным резервом газа в 0,2 млрд м3, объем потенциальных потерь может составить 100 000 000 млн м3. В работе [24] потери на одном из ПХГ в РФ оцениваются в 500 млн м3 в год. При этом по данным ПАО Газпром выбросы метана ежегодно сокращаются и на 2020 год составляют 25,9 млн т СО2 эквивалента.

Анализ литературного материала показал противоречивость представленных в научной литературе данных об объеме утечек метана при подземном хранении газа, однако тот факт, что потери и миграция газа существуют является неоспоримым.

Специфические особенности эксплуатации скважин ПХГ, работающих в циклическом режиме, добавляют дополнительные знакопеременные нагрузки на скелет породы.
 Эксплуатационные скважины пересекают множество различных геологических пластов и пропластков. Пересекаемые пласты и пропластки различаются по литологическому составу, характеру насыщения и пластовым давлениям, которые зачастую отличаются от гидростатических в большую или меньшую сторону. При бурении скважины разрушаются перемычки, изолирующие пласты с разными пластовыми давлениями, тем самым создаются каналы перетока. Для предотвращения данной проблемы скважина обсаживается стальными трубами (обсадными колоннами) и цементируется.

Некачественный цементаж, дефекты и технические нарушения обсадных труб и муфтовых соединений приводят к перетокам по трубному, затрубному и заколонному пространствам. Перетоки негативно сказываются на эффективности эксплуатации ПХГ, так как непроизводительно теряется пластовая энергия, создаются техногенные залежи. В некоторых случаях при перетоках загрязняются водоносные горизонты, в том числе используемые для питьевого водоснабжения или образуются газовые грифоны, которые резко ухудшают экологическую обстановку в районе расположения скважины и могут привести к взрывам и пожарам. Поэтому техническое состояние скважины является основополагающим фактором безопасной эксплуатации подземных хранилищ газа [25].

При создании и эксплуатации ПХГ максимально допустимое пластовое давление значительно превышает начальное гидростатическое давление в своде структуры, превышение давления выше начального гидростатического повышает риски возникновения перетоков по негерметичным межколонному и заколонному пространствам. Так же неорганизованные выбросы связаны, в основном, с утечками, причиной которых являются неплотности разъемных соединений технологического оборудования и газопроницаемость материалов. Кроме того, происходит эмиссия сквозь толщу пород, перекрывающих газовые залежи.

При эксплуатации ПХГ различают прямые и косвенные признаки негерметичности [25]:

Прямыми признаками являются:
  • газопроявления в виде выхода свободного газа на поверхность земли, или водоемов в виде газовых грифонов;
  • непредвиденные газопроявления в процессе бурения скважин при проходке верхних частей разреза;
  • избыточное давление на устьях контрольных скважин, перфорированных на водоносные пласты в надпродуктивной части разреза;
  • превышение фоновых показателей содержания углеводородного газа глубинного генезиса в приповерхностной части разреза по результатам геохимической съемки.
Косвенные признаки:
  • наличие межколонного давления в скважинах;
  • подъем уровня воды в скважинах, пробуренных на контрольные водоносные горизонты;
  • заколонные перетоки газа в надпродуктивной части пласта;
  • повышенное газосодержание в пробах воды, отобранной из контрольных водоносных горизонтов;
  • дисбаланс газа в объекте хранения.

Материалы и методы

Предлагаемые решения по сокращению пластовых потерь на ПХГ

Основными причинами пластовых потерь являются следующие [25, 26, 27]:
  • газ, находящийся за пределами ловушки и изолированный от основной залежи ПХГ;
  • газ, мигрирующий в вышележащие водоносные горизонты и не участвующий в технологии отбора газа, а также не оказывающий влияния на процесс эксплуатации хранилища, рисунок 5.



Пластовые потери газа фиксируются практически на всех ПХГ, как созданных в истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях, так и в водоносных пластах.

Горно-геологические условия эксплуатации являются основными причинами пластовых потерь на Невском, Краснодарском, Калужском, Северо-Ставропольском и Кирюшкинском ПХГ.

На Кирюшкинском, Пунгинском, Дмитриевском, Аманском, Михайловском и Щелковском ПХГ наблюдаются межколонные и заколонные перетоки газа за счет физического износа подземного оборудования, что требует постоянного наблюдения за изменением технического состояния эксплуатационных скважин. На ПХГ, созданных в истощенных газовых и газоконденсатных месторождениях, часто эксплуатационный фонд включает скважины, введенные в работу еще при разработке месторождения, на базе которого создано хранилище, что сказывается на их техническом состоянии. Например, на Северо-Ставропольском ПХГ (ССПХГ) доля скважин старого фонда составляет около 15 % [28], кроме того, многие скважины имеют одноколонную конструкцию. Такие скважины являются наиболее уязвимым местом в системе эксплуатации ПХГ. При этом стоит отметить, что межколонные и заколонные перетоки характерны так же для скважин нового фонда, пробуренных в период создания и эксплуатации хранилища, в том числе высокодебитных.

На ПХГ фиксируются как вертикальные, в вышележащие и нижележащие горизонты, так и латеральные перетоки в результате которых формируются скопления свободного газа. Так особенности геологического строения ССПХГ, а именно наличие неактивных периферийных зон стали причиной образования грифонов. Наиболее мощный выброс газа произошел в селе Пелагиада Ставропольского края [29], при этом дебит выходящего газа на поверхности достигал 800 м3/сут.

Основными показателями работы ПХГ являются герметичность и минимизация негативных последствий его эксплуатации. Для обеспечения надежной и безопасной работы газохранилища необходимо выявление источников образования техногенных скоплений газа, их разгрузка и ликвидация, а также усиление контроля герметичности хранилища по вертикали и латерали, поиск и ликвидация путей миграции газа из объекта хранения, минимизация пластовых потерь газа.

Таким образом, для сокращения пластовых потерь газа требуется развивать индивидуальный подход с учетом особенностей геологического строения и условий эксплуатации отдельно взятого ПХГ. В свою очередь своевременное обнаружение технологических потерь газа на ПХГ будет зависит от объема и периодичности проведения комплексных
  • исследований, включающих:
  • геофизические исследования;
  • газодинамические исследования;
  • трассерные (индикаторные) исследования;
  • геохимические исследования пластовых флюидов;
  • визуальные наблюдения.
В случае необходимости возможно применение дополнительных методов исследования.

Наблюдение за распространением газа по объему ПХГ осуществляют через наблюдательные геофизические и пьезометрические скважины. Помимо исследований, проводимых в скважинах, для контроля за герметичностью ПХГ в пределах горного отвода осуществляется площадная газогеохимическая съемка.

Для эффективного определения концентрации метана необходима работающая в оперативном режиме методика контроля содержания природного газа в приповерхностных слоях грунта. В статье [30] рассмотрена возможность определения косвенного содержания метана в грунте с применением результатов измерений характеристик Земли и атмосферы. По данным атмосферно-электрического мониторинга повышенного сброса метана, было выявлено направление растекания метана по пласту-коллектору на Касимовском ПХГ (рисунок 6), что подтверждает наличие миграции газа как непосредственно в границах геологической структуры, так и за пределы ловушки.

Своевременно проведенный экологический мониторинг окружающей среды на территории размещения ПХГ, предотвращает чрезвычайные и аварийные случаи на ранней стадии, которые грозят опасностью для здоровья и жизни людей, а также позволяет разработать комплекс мер для предупреждения таких ситуаций.



В результате проведенного исследования по эмиссии метана в системе подземного хранения газа, установлено, что на всех ПХГ независимо от геологической структуры, в которой создано хранилище, фиксируются геологические потери. Стоит отметить, что обнаружение миграции газа в системе подземного хранения связано с большими трудовыми и временными затратами, при этом необходимо учитывать множество влияющих факторов, поэтому своевременная идентификация, а лучше прогнозная оценка утечек газа является актуальной задачей для всей газовой отрасли. В настоящее время для решения поставленной задачи необходимо разработать комплексную методику обнаружения существующих и потенциально возможных путей миграции газа в геологических структурах ПХГ


Заключение

Растущая потребность человечества в дополнительных объемах углеводородов приводит к росту добычи полезных ископаемых. Процесс добычи, транспортировки и хранения углеводородов связан с процессом образования парниковых газов, которые являются причиной глобального изменения климата. Этот процесс ставит новые вызовы перед человечеством. Накопленные результаты исследований по снижению потерь газа на ПХГ показывают наибольшую эффективность следующих методов: геофизические, газодинамические исследования, различные технологические обследования скважин при капитальном ремонте, индикаторные (трассерные) методы и другие. Применение данных методов поможет значительно снизить выбросы парниковых газов. Снижение эмиссии метана на объектах ПХГ, за счет реализации дополнительных мероприятий, открывает возможность реализации проектов по снижению выбросов с последующим получением сертификатов единиц сокращения парниковых газов или привлечения финансирования в рамках государственной таксономии.




Все города России от А до Я

Загрузка...

Moscow.media

Читайте также


Загрузка...
Ria.city
Rss.plus


Новости последнего часа со всей страны в непрерывном режиме 24/7 — здесь и сейчас с возможностью самостоятельной быстрой публикации интересных "живых" материалов из Вашего города и региона. Все новости, как они есть — честно, оперативно, без купюр.




Гатчина на Russian.city


News-Life — паблик новостей в календарном формате на основе технологичной новостной информационно-поисковой системы с элементами искусственного интеллекта, тематического отбора и возможностью мгновенной публикации авторского контента в режиме Free Public. News-Life — ваши новости сегодня и сейчас. Опубликовать свою новость в любом городе и регионе можно мгновенно — здесь.
© News-Life — оперативные новости с мест событий по всей России (ежеминутное обновление, авторский контент, мгновенная публикация) с архивом и поиском по городам и регионам при помощи современных инженерных решений и алгоритмов от NL, с использованием технологических элементов самообучающегося "искусственного интеллекта" при информационной ресурсной поддержке международной веб-группы 103news.com в партнёрстве с сайтом SportsWeek.org и проектами: "Love", News24, Ru24.pro, Russia24.pro и др.