Как добывают метан: Как добывают природный газ кратко, как добывают метан из угольных пластов в России

Метан угольных пластов — Что такое Метан угольных пластов?

11 ноября 2012 в 11:45

18938

Метан угольных пластов содержится в угленосных отложениях

Метан из угольных пластов (МУП, Coal bed methane) — качественный газ, требующий минимальной переработки:

• Содержится в угленосных отложениях.
• Формируется в результате биохимических и физических процессов в ходе преобразования растительного материала в уголь.
• Является основным компонентом природных газов угольных пластов, не затронутых процессами газового выветривания (деметанизацией). 
• Экологически более чистое, чем уголь, и эффективное топливо. 

Концентрация МУП в смеси природных газов угольных пластов составляет 80-98%.

Является причиной взрывов в угольных шахтах.

В ноябре 2011 г. МУП был признан самостоятельным полезным ископаемым и внесен в Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод.

Метан может добываться как самостоятельное ископаемое, и как попутный продукт, получаемый в процессе дегазации шахт перед добычей угля.
Как самостоятельное ископаемое добывается технологией обезвоживания пластов.
Из-за низкого давления газа в скважинах добывающие компании используют скважинный насос для отвода воды из скважины.
Насос откачивает воду по трубопроводу.
В конечном итоге обезвоживание снижает давление на в пласте, позволяя метану отделяться от угля и выходить на поверхность.

В процессе дегазации шахты себестоимость добычи метана играет вторичную роль.
Средствами дегазации, применяемыми на шахтах России, извлекается до 30 % общего объема выделяющегося метана.

Для добычи метана угольных пластов бурят неглубокие скважины — около 100 метров.
Для увеличения газоотдачи применяется технология гидроразрыва пласта (ГРП).

   Для добычи метана пригодны далеко не все угли.
Месторождения бурых углей бедны метаном.
Уголь-антрацит отличается высокой концентрацией газа, но его невозможно извлечь из-за высокой плотности и чрезвычайно низкой проницаемости залежи.
Угли, занимающие промежуточное положение между бурыми углями и антрацитом, относятся к самым перспективным для добычи метана.
Именно такой уголь залегает в Кузбассе.
Прогнозные ресурсы метана в основных угольных бассейнах России составляют 83,7 трлн м³, что соответствует примерно 1/3 прогнозных ресурсов природного газа России.
Мировые запасы МУП превышают запасы природного газа и оцениваются в 260 трлн м

3.
В Китае ресурсы МУП составляют до 35 трлн м³.

#метан угольных пластов

Последние новости

Метан, Methane — Актуальные публикации на сайте компании «НИИ КМ»

Часто этот взрывоопасный газ называют «болотным». Всем известен его специфический запах, но на самом деле это — специальные добавки «с запахом газа», которые добавляются для того, чтобы его распознать. При сгорании он практически не оставляет вредных продуктов. Помимо всего прочего, этот газ довольно активно участвует в образовании всем известного парникового эффекта.

Метан — газ, обычно связанный с живыми организмами. Когда в атмосферах Марса и Титана обнаружился метан, у ученых появилась надежда на то, что на этих планетах существует жизнь. На Красной планете метана немного, а вот Титан буквально «залит» им. И уж если не для Титана, то для Марса биологические источники метана столь же вероятны, как и геологические. Метана много на планетах-гигантах — Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне, где он возник как продукт химической переработки вещества протосолнечной туманности. На Земле он редок: его содержание в атмосфере нашей планеты — всего 1750 частей на миллиард по объему (ppbv).

Источники и получение метана

Метан — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Его химическая формула — CH₄. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим «запахом газа». Основной компонент природных (77—99%), попутных нефтяных (31—90%), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана — болотный или рудничный газ).

На 90–95% метан имеет биологическое происхождение. Травоядные копытные животные, такие как коровы и козы, испускают пятую часть годового выброса метана: его вырабатывают бактерии в их желудках. Другими важными источниками служат термиты, рис-сырец, болота, фильтрация естественного газа (это продукт прошлой жизни) и фотосинтез растений. Вулканы вносят в общий баланс метана на Земле менее 0,2%, но источником и этого газа могут быть организмы прошлых эпох. Промышленные выбросы метана незначительны. Таким образом, обнаружение метана на планете типа Земли указывает на наличие там жизни.

Метан образуется при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10—57% по объёму), коксовании и гидрировании каменного угля (24—34%). Лабораторные способы получения: сплавление ацетата натрия со щелочью, действие воды на метилмагнийиодид или на карбид алюминия.

В лаборатории получают нагреванием натронной извести (смесь гидроксидов натрия и калия) или безводного гидроксида натрия с уксусной кислотой. Для этой реакции важно отсутствие воды, поэтому и используется гидроксид натрия, так как он менее гигроскопичен.

Свойства метана

Метан горит в воздухе голубоватым пламенем, при этом выделяется энергия около 39 МДж на 1м³. С воздухом образует взрывоопасные смеси. Особую опасность представляет метан, выделяющийся при подземной разработке месторождений полезных ископаемых в горные выработки, а также на угольных обогатительных и брикетных фабриках, на сортировочных установках. Так, при содержании в воздухе до 5–6% метан горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5–6% до 14–16% взрывается, свыше 16% может гореть при притоке кислорода извне. Снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву. Кроме того, значительное увеличение концентрации метана в воздухе бывает причиной удушья (например, концентрации метана 43% соответствует 12% O

2).

Взрывное горение распространяется со скоростью 500—700 м/сек; давление газа при взрыве в замкнутом объёме равно 1 Мн/м². После контакта с источником тепла воспламенение метана происходит с некоторым запаздыванием. На этом свойстве основано создание предохранительных взрывчатых веществ и взрывобезопасного электрооборудования. На объектах, опасных из-за присутствия метана (главным образом, угольные шахты), вводится т.н. газовый режим.

При 150-200 °С и давлении 30-90 атм метан окисляется до муравьиной кислоты.

Метан образует соединения включения — газовые гидраты, широко распространенные в природе.

Применение метана

Метан — наиболее термически устойчивый насыщенный углеводород. Его широко используют как бытовое и промышленное топливо и как сырьё для промышленности. Так, хлорированием метана производят метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ, четырёххлористый углерод.

При неполном сгорании метана получают сажу, при каталитическом окислении — формальдегид, при взаимодействии с серой — сероуглерод.

Термоокислительный крекинг и электрокрекинг метана— важные промышленные методы получения ацетилена.

Каталитическое окисление смеси метана с аммиаком лежит в основе промышленного производства синильной кислоты. Метан используют как источник водорода в производстве аммиака, а также для получения водяного газа (т. н. синтез-газа): CH₄ + H₂O → CO + 3H₂, применяемого для промышленного синтеза углеводородов, спиртов, альдегидов и др.  Важное производное метана — нитрометан.

Автомобильное топливо

Метан широко используется в качестве моторного топлива для автомобилей. Однако плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше.

Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20–25 МПа (200–250 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Метан и парниковый эффект

Метан является парниковым газом. Если степень воздействия углекислого газа на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 23 единицы. Содержание в атмосфере метана  росло очень быстро на протяжении последних двух столетий.

Сейчас среднее содержание метана CH₄ в современной атмосфере оценивается как 1,8 ppm (parts per million, частей на миллион). И, хотя это в 200 раз меньше, чем содержание в ней углекислого газа (CO₂), в расчете на одну молекулу газа парниковый эффект от метана — то есть его вклад в рассеивание и удержание тепла, излучаемого нагретой солнцем Землей — существенно выше, чем от СО₂. Кроме того, метан поглощает излучение Земли в тех «окошках» спектра, которые оказываются прозрачными для других парниковых газов. Без парниковых газов — СO₂, паров воды, метана и некоторых других примесей  средняя температура на поверхности Земли была бы всего –23°C , а сейчас она около +15°C.

Метан высачивается на дне океана через трещины земной коры, выделяется в немалом количестве при горных разработках и при сжигании лесов. Недавно обнаружен новый, совершенно неожиданный источник метана — высшие растения, но механизмы образования и значение данного процесса для самих растений пока не выяснены.

Факты и информация о метане

Некоторые озера могут «отрыгивать» метан естественным путем. Здесь ученые поджигают его, чтобы проверить, сколько газа осталось в ловушке во время осенних заморозков.

Фотография Марка Тиссена, Коллекция изображений Nat Geo

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Каждый раз, когда корова срыгивает или выделяет газ, в атмосферу выбрасывается небольшое количество метана.

Каждая из этих затяжек, выходящих из коровьего водопровода, сложенная вместе, может оказать большое влияние на климат, потому что метан является мощным парниковым газом — примерно в 28 раз более сильным, чем углекислый газ, нагревает Землю в 100-летней шкале времени. , и более чем в 80 раз мощнее за 20 лет. Эффекты не просто гипотетические: со времен промышленной революции концентрация метана в атмосфере увеличилась более чем вдвое, и около 20 процентов потепления, которое испытала планета, может быть связано с газом.

В атмосфере не так много метана — около 1800 частей на миллиард, что примерно равно двум чашкам воды в бассейне. Это примерно в 200 раз меньше концентрации в атмосфере, чем углекислого газа, самого распространенного и опасного из парниковых газов. Но химическая форма метана удивительно эффективно удерживает тепло, а это означает, что добавление небольшого количества метана в атмосферу может сильно повлиять на то, насколько и как быстро планета нагревается.

Метан — простой газ, состоящий из одного атома углерода с четырьмя плечами атомов водорода. Время его пребывания в атмосфере относительно быстротечно по сравнению с другими парниковыми газами, такими как CO ₂ : любая молекула метана после выброса в атмосферу существует около десяти лет, прежде чем истечет. Это мелочь по сравнению с веками, которые молекула CO ₂ может продержаться над поверхностью планеты. Но источников метана много, поэтому атмосферная нагрузка постоянно восстанавливается или увеличивается.

Источники метана

Сегодня около 60 процентов метана в атмосфере поступает из источников, которые, по мнению ученых, вызваны деятельностью человека, в то время как остальная часть поступает из источников, которые существовали до того, как люди начали существенно влиять на углеродный цикл.

Большая часть естественных выбросов метана происходит из сырого источника: водно-болотных угодий, включая болота. Многие микробы похожи на млекопитающих в том, что они поедают органику и выделяют углекислый газ, но многие из тех, что живут в неподвижных, лишенных кислорода местах, таких как заболоченные почвы, вместо этого производят метан, который затем просачивается в атмосферу. В целом около трети всего метана, плавающего в современной атмосфере, поступает из водно-болотных угодий.

Существует множество других природных источников метана. Он естественным образом просачивается из-под земли вблизи некоторых месторождений нефти и газа и из устьев некоторых вулканов. Он просачивается из тающей вечной мерзлоты в Арктике и накапливается в отложениях под мелководными спокойными морями; он уносится прочь от горящих ландшафтов, входя в атмосферу как CO ₂ ; и его производят термиты, когда они прогрызают груды древесного детрита. Но все эти другие естественные источники, за исключением водно-болотных угодий, составляют лишь около десяти процентов от общего объема выбросов каждый год.

Человеческие источники метана

Сегодня антропогенные источники составляют основную часть метана в атмосфере.

Коровы и другие пастбищные животные привлекают большое внимание из-за их отрыжки и выбросов метана. У таких травоядных в желудке живут микробы, наполняющие кишечник автостопщиками, которые помогают им расщеплять и усваивать питательные вещества из жесткой травы. Эти микробы производят метан в качестве отходов жизнедеятельности, которые исходят от коров с обоих концов. Навоз, который производит крупный рогатый скот и другие пастбища, также является местом, где микробы могут заниматься своими делами, производя еще больше метана. В мире насчитывается 1,4 миллиарда голов крупного рогатого скота, и это число растет по мере увеличения спроса на говядину и молочные продукты; вместе с другими пасущимися животными они вносят около 40 процентов годового бюджета метана.

Другие сельскохозяйственные предприятия также выбрасывают метан в атмосферу. Рисовые поля очень похожи на водно-болотные угодья: когда они затоплены, они заполнены спокойными водами с низким содержанием кислорода, которые являются естественным домом для бактерий, вырабатывающих метан. И некоторые ученые считают, что они могут увидеть момент, когда производство риса началось в Азии около 5000 лет назад, потому что концентрация метана, зафиксированная в крошечных пузырьках древнего воздуха, застрявших в ледяных кернах Антарктиды, быстро росла.

Маленькая колба содержит столько же метана, сколько и большая, в виде порошка, а не газа.

Фотография Марка Тиссена, Коллекция изображений Nat Geo

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Метан также попадает в атмосферу на газовых и нефтяных буровых площадках. Во многих штатах и ​​странах действуют строгие правила относительно разрешенной утечки, но оказалось, что эти правила трудно обеспечить. Недавние исследования показывают, что скважины только в США производят примерно на 60 процентов больше метана, чем ранее предполагалось Агентством по охране окружающей среды. Во всем мире энергетический сектор обеспечивает около четверти годового бюджета метана.

Еще один крупный источник? Трата. Микробы на свалках и в центрах очистки сточных вод пережевывают детрит, оставляемый людьми, и в процессе ежегодно выбрасывают тонны метана — около 14 процентов годового следа США.

Воздействие метана на климат в прошлом и будущем

Метан, возможно, также был причиной быстрого потепления в глубокой истории Земли, миллионы лет назад. Под высоким давлением, подобным давлению на дне океана, метан затвердевает в слякообразный материал, называемый гидратом метана. Огромное количество метана «заморожено» на дне моря в этом химическом состоянии, хотя точные количества и местонахождение все еще изучаются. Гидраты стабильны до тех пор, пока их не потревожит что-то, например, поток теплой воды.

По мнению некоторых ученых, сильное потепление, произошедшее около 55 миллионов лет назад, могло быть вызвано дестабилизацией гидратов. Метан просачивался с морского дна в атмосферу, наполняя ее удерживающим тепло газом и заставляя планету резко и быстро нагреваться.

В современной атмосфере концентрация метана выросла более чем на 150 процентов с 1750 года. Неясно, будет ли этот рост продолжаться и с какой скоростью, но МГЭИК предупреждает, что контроль выбросов метана необходим для того, чтобы сохранить планету от дальнейшего нагревания.

Читать дальше

Является ли этот винодельческий регион Калифорнии новой Напой?

• Путешествия

Является ли этот винодельческий регион Калифорнии новой Напой?

Долина Суисун стала местом проведения выходных для своих первоклассных вин и скромных виноделен — напоминание о том, какой была Напа.

Может ли паразитический гриб эволюционировать, чтобы управлять людьми?

• Наука

Может ли паразитический гриб эволюционировать, чтобы управлять людьми?

Гриб, создающий зомби, в The Last of Us реален, но есть много других грибков, которых следует опасаться. Из 5 миллионов видов грибов в мире несколько сотен опасны для человека.

Может ли это решить хроническую боль и опиоидный кризис?

• Наука

Может ли это решить проблему хронической боли и опиоидного кризиса?

Ранние исследования показывают, что моноклональные антитела, используемые для защиты уязвимых от COVID-19, могут обеспечить не вызывающее привыкания и длительное облегчение боли при различных состояниях.

Исключительные преимущества дома из глины

• Журнал
• Планета Возможный

Исключительные преимущества дома из глины

Грязь, традиционный строительный материал в Африке, лучше охлаждает здания по сравнению с бетоном. Архитекторы находят способы сохранить красоту и функциональность грязи в потеплении.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Посмотрите, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эра собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении истории будет исследовать красную планету

Узнать больше

Метан-трекер 2020 — Анализ

IEA (2020), Methane Tracker 2020 , IEA, Paris https://www. iea.org/reports/methane-tracker-2020, лицензия: CC BY 4.0

• Поделиться в Твиттере Твиттер
• Поделиться на Facebook Facebook
• Поделиться в LinkedIn LinkedIn
• Поделиться по электронной почте Электронная почта
• Выложить в печать Распечатать

Нефть и природный газ будут частью энергетической системы на десятилетия вперед – даже при амбициозных усилиях по сокращению выбросов парниковых газов в соответствии с Парижским соглашением. Поэтому в рамках современных энергетических преобразований жизненно важно уменьшить непосредственное воздействие на окружающую среду, связанное с производством и потреблением этих видов топлива. Сокращение выбросов метана — это мощный и экономически эффективный способ действий, существенно дополняющий действия по сокращению выбросов CO 9 .0015 2 .

Обзор

Метан и изменение климата

Концентрация метана в атмосфере в настоящее время примерно в два с половиной раза превышает доиндустриальные уровни и неуклонно растет. Этот рост имеет важные последствия для изменения климата.

Оценки выбросов метана подвержены высокой степени неопределенности, но самая последняя всесторонняя оценка предполагает, что ежегодные глобальные выбросы метана составляют около 570 миллионов тонн (Мт). Сюда входят выбросы из природных источников (около 40 % выбросов) и выбросы, возникающие в результате деятельности человека (оставшиеся 60 % — известные как антропогенные выбросы).

Крупнейшим источником антропогенных выбросов метана является сельское хозяйство, на долю которого приходится около четверти общего объема, за которым следует энергетический сектор, который включает выбросы от угля, нефти, природного газа и биотоплива.

Источники выбросов метана

Открытьразвернуть

Метан имеет серьезные последствия для изменения климата, особенно в ближайшем будущем.

Воздействие различных парниковых газов на климат определяется двумя ключевыми характеристиками: продолжительность их пребывания в атмосфере и их способность поглощать энергию.

Метан имеет гораздо более короткое время жизни в атмосфере, чем CO ₂  (около 12 лет по сравнению с веками для CO ₂ ), но это гораздо более мощный парниковый газ, поглощающий гораздо больше энергии, пока он существует в атмосфере.

Существуют различные способы объединения этих факторов для оценки влияния на глобальное потепление; наиболее распространенным является потенциал глобального потепления (GWP). Это можно использовать для выражения тонны выбросов парниковых газов в эквиваленте CO ₂  , чтобы обеспечить единую меру общих выбросов парниковых газов (в CO ₂ -экв.).

Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) указала ПГП для метана в диапазоне 84-87 при рассмотрении его воздействия в течение 20-летнего периода (ПГП ₂₀ ) и в пределах 28-36 при рассмотрении его воздействия в течение 100-летнего периода. год (GWP ₁₀₀ ). Это означает, что одну тонну метана можно считать эквивалентной от 28 до 36 тонн CO ₂ , если рассматривать его воздействие в течение 100 лет.

Помимо воздействия на климат, метан также влияет на качество воздуха, поскольку он является компонентом образования приземного (тропосферного) озона, опасного загрязнителя воздуха.

Важно бороться со всеми источниками выбросов метана, возникающими в результате деятельности человека, но есть причины сосредоточить внимание на выбросах от нефтегазовых операций.

Во-первых, хотя выбросы также происходят от угля и биоэнергетики, нефтегазовые операции, вероятно, являются крупнейшим источником выбросов в энергетическом секторе.

Во-вторых, наш анализ показывает четкие возможности для их экономичного сокращения. В отличие от CO ₂ , метан — основной компонент природного газа — имеет коммерческую ценность: дополнительный захваченный метан часто можно напрямую монетизировать, и это обычно проще в нефтегазовом секторе, чем где-либо еще в энергетическом секторе. Это означает, что сокращение выбросов может привести к экономической экономии или быть осуществлено с низкими затратами.

Прогнозы нашего сценария также предполагают, что нефть и особенно природный газ будут играть важную роль в энергетической системе в ближайшие десятилетия, даже при сильных сценариях декарбонизации, таких как Сценарий устойчивого развития МЭА.

Газ может играть важную вспомогательную роль в энергетическом переходе, заменяя более загрязняющие виды топлива; он также может предоставлять услуги, которые трудно обеспечить экономически эффективными альтернативами с низким уровнем выбросов углерода, такие как пиковое зимнее отопление, сезонное хранение или высокотемпературное тепло для промышленности. Однако для выполнения этой роли необходимо свести к минимуму неблагоприятные социальные и экологические последствия: центральное место в этом занимает немедленное и значительное сокращение выбросов метана.

Зачем фокусироваться на выбросах метана из нефти и газа?

Изменения средней глобальной интенсивности выбросов при добыче нефти и природного газа в Сценарии устойчивого развития, 2018-2030 гг.

Открытьразвернуть

Веский повод к действию

 World Energy Outlook подготовил подробные оценки выбросов метана от операций с нефтью и газом, которые составляют основу подробных данных, доступных в этом трекере метана. Мы также разработали первые в своем роде глобальные кривые предельных затрат на борьбу с выбросами метана. Эти кривые описывают потенциал сокращения, а также затраты и доходы от мер по сокращению выбросов метана в глобальном масштабе.

Кривая предельных затрат на сокращение выбросов метана, связанных с нефтью и газом, в глобальном масштабе

Открытьразвернуть

По нашим оценкам, технически возможно избежать примерно трех четвертей сегодняшних выбросов метана в результате глобальных нефтегазовых операций. Что еще более важно, около 40% нынешних выбросов метана можно было бы избежать без каких-либо чистых затрат.

Если большую долю текущих выбросов можно уменьшить с помощью мер, которые окупятся за счет извлечения метана, почему они еще не получили широкого распространения?

Существуют три основные категории препятствий, которые служат для ограничения принятия мер по смягчению последствий:

• отсутствие полной информации о проблеме, включая недостаточную осведомленность об уровнях выбросов или экономической эффективности борьбы с загрязнением
• неадекватность инфраструктура или недостаточно развитые/насыщенные местные рынки, которые затрудняют приведение сокращенного газа к продуктивному использованию
• несоответствующие инвестиционные стимулы, возникающие в результате конкуренции за капитал внутри компаний с различными инвестиционными возможностями, недостаточно быстрыми сроками окупаемости или возможность разделения поощрений (когда владелец оборудования не получает прямой выгоды от сокращения утечек или владелец газа не видит его полной ценности).

Польза от преодоления этих препятствий будет огромной. Реализация только тех мер по борьбе с загрязнением, которые имеют положительную чистую текущую стоимость в Сценарии заявленной политики ПРМЭ, снизит повышение температуры в 2100 году на 0,07 °C по сравнению с траекторией, которая не предусматривает явного снижения.

Это может показаться не таким уж большим, но с точки зрения климата это огромно. Чтобы добиться такого же снижения повышения температуры за счет сокращения выбросов CO ₂  , потребуется на 160 миллиардов тонн меньше выбросов CO 9 .0015 2  до конца века. В целом это эквивалентно выбросам CO ₂  , которые можно было бы сократить за счет немедленного закрытия 60 % работающих сегодня в мире угольных электростанций и замены их генерацией с нулевым уровнем выбросов.

Действие также необходимо в сценарии устойчивого развития. В этот сценарий мы включаем еще более жесткие меры по сокращению выбросов метана из нефти и газа, поскольку в противном случае потребуется еще более быстрое сокращение выбросов CO 9 .