Преимущества использования природного газа

давление 1,2-2,0 МПа. На других УКПГ и на промзоне стоки сжигаются.

Закачка промстоков в поглощающие горизонты непродуктивных

отложений в наиболее значительных объемах осуществляется на

Астраханском газохимическом комплексе. Здесь в процессе переработки

сероводородсодержащего газа образуются промстоки плотностью 1000-1008

кг/м, минерализацией 4,2-11,4 г/л, pH5,5-12,0 содержанием сероводорода

31-4000 мг/л. На Астраханском ГКМ газонасыщенные карбонатные породы

каменноугольного возраста перекрыты соленосными отложениями кунгурского

яруса, образующими солянокупольные поднятия и межкупольные мульмиды.

Последние заполнены верхнеперскими, мезозойскими и кайнозойскими

отложениями, в разрезе которых чередуются пористые песчаные

водонасыщенные пласты и водоупорные глинистые толщи.

В одной из мульмид находится полигон ПЗС, состоящий из шести

нагнетательных скважин глубиной по 1800 м, расположенных на расстоянии

135-180 м друг от друга и имеющих следующую конструкцию: кондуктор

диаметром 324 мм до глубины 57-68 м; техническая колонна диаметром

244,5 мм до глубины 396-401 м; эксплуатационная колонна диаметром 177,8

мм спущена на глубину 1800 м и перфорирована в интервалах от 1528 до

1577 м напротив коллекторов верхнеюрского, а в одной скважине -

верхнеюрского и нижнемелового поглощающих горизонтов. НКТ диаметром

114,3 мм спущены на глубину 1580 м . закачка стоков производится

одновременно в две- три скважины при устьевых давлениях 1-12 МПа.

Объемы захороняемых стоков на полигоне составляют 215-410 м/сут или, в

среднем, 70 тыс. м/год; общее количество закаченных стоков на 1 января

1997 г. составляет 650 тыс. м.

Подводя итоги изложенному, можно сделать вывод, что подземное

захоронение промстоков является эффективным средством предотвращения

загрязнения земной поверхности, открытых водоемов и неглубоко

залегающих подземных вод питьевого качества. Опыт многолетней закачки

стоков предприятий газовой промышленности в различных регионах страны

показал его высокую технологическую эффективность и положительное

влияние на экологическую обстановку в газодобывающих регионах.

Роль природных и техногенных эмиссий газов в формировании

парникового эффекта .

Многие специалисты полагают, что при сохранении пагубных

тенденций разрушения природных систем и игнорирования законов

устойчивого развития глобальная катастрофа на Земле неизбежна. Одной из

наиболее вероятных причин возможного глобального предела развития

считается. так называемый парниковый эффект, “тепловая ловушка”, или

глобальное потепление климата.

Предприятия газовой промышленности является одним из источников

эмиссии парниковых газов.

Статистические данные по оценке экологических последствий при

выработке электроэнергии и выбросам, например, углекислого газа в

атмосферу, свидетельствуют, что при использовании природного газа в

качестве топлива на тепловых электростанциях выделяется почти в 1,5

раза меньше СО, чем при использовании в качестве топлива угля и в 2

раза меньше, чем при использовании кокса. Существует теоретическое

предположение, что при утечках метана порядка 11-12% на протяжении

всего производственного цикла от добычи потребителя, эффект от

использования природного газа в качестве экологически чистого топлива

пропадает. С этой точки зрения необходимо определить вклад объектов

газовой промышленности России в эмиссию парниковых газов на глобальном

уровне с учетом сопоставления поступления в атмосферу техногенных газов

и при естественной дегазации Земли.

Глобальная эмиссия парниковых газов .

Сложилось устойчивое представление, что причиной глобального

потепления климата является техногенная эмиссия парниковых газов - СО,

CH, NO и хлорфторуглеводородов - фреон-11 CFCL и фреон -12 CFCL.

Парниковые газы поглощают тепло, вызывая повышение температуры на Земле

подобно одеялу, или точнее, парнику, который позволяет солнечной

энергии войти внутрь, но препятствует ее выходу обратно. Парниковый

эффект является благоприятным явлением природы, сохраняющим тепло на

Земле и делающим ее обитаемой. Парниковые газы поглощают тепло, которое

иначе рассеялось бы в космическом пространстве, и вызывают глобальное

потепление климата. Однако последствия резкого потепления климата имеют

негативный характер. В целях защиты климатической системы от опасного

антропогенного воздействия государства-члены ООН подписали в 1992 г.

Рамочную Конвенцию ООН об изменении климата, которую Россия

ратифицировала в 1994 г.

В течении продолжительного времени считалось, что основную роль в

парниковом эффекте играет диоксид углерода. В последние 20 лет

установлено, что в результате человеческой деятельности объемы выбросов

в атмосферу других парниковых газов - метана, оксидов азота и все тех

же хлорфторуглеводородов- тоже растут экспоненциально, многократно

увеличивая парниковый эффект и угрожая озоновому слою.

Диоксид углерода, метан, оксиды азота и хлорфторуглеводороды

препятствуют отдаче земного тепла в космическое пространство, что

приводит к повышению температуры на планете. Концентрация этих газов в

атмосфере , кроме хлорфторуглеводородов, которые были синтезированы

лишь недавно, растет с конца ХVIII в.

Концентрация диоксида углерода в атмосфере увеличилась

приблизительно с 290 частей на миллион (ppm) в прошлом столетии до

более чем 350 ppm и продолжает экспоненциально возрастать.

Второй по вкладу в парниковый эффект газ-метан. Для одиночной

молекулы его эффект в 20 раз больше, чем у диоксида углерода, благодаря

широкому инфракрасному спектру. По наблюдениям, концентрация метана

увеличивается в атмосфере со значительно большим темпом, чем

концентрация углекислого газа.

Рост концентрации парниковых газов в атмосфере техногенная

гипотеза связывает с мировым потреблением энергии, которое продолжает

неравномерно, но неуклонно расти, несмотря на войны, экономические

спады, нестабильность цен и технический прогресс. Темпы потребления

энергии и доля различных ее источников в общем потреблении отражают

тенденции развития технологии и роста численности населения. Несмотря

на то, что ископаемые виды топлива по-прежнему являются доминирующими

среди источников первичной энергии, доля угля была максимальной

приблизительно в 1920 г., когда он обеспечивал производство более 70%

всего потребляемого топлива; доля нефти достигла максимума в начале 70-

х гг., составив немногим больше 40%. Предполагается, что природный газ,

который загрязняет окружающую среду меньше, чем нефть или уголь, в

будущем станет использоваться шире в мировом производстве энергии.

В России большая часть электроэнергии вырабатывается на

теплоэлектростанциях (порядка 69% с 1990 г.). Выработка электроэнергии

на теплоэлектростанциях с 1994 г. на 62% производится за счет

природного газа. Сторонники развития атомной энергетики утверждают, что

вредное воздействие в секторах угольной и теплоэнергетики, а также

газовой энергетики довольно велико, и воздействие газовой

промышленности обусловлено, главным образом, выбрасываемыми в атмосферу

углекислого газа и метана.

Глобальная эмиссия метана различными

экосистемами

(по данным Дж. Шеппарда [4])

:

|Экосистема |Скорость эмиссии, |Общий поток метана, |

| |г с 1 м за год |млн. т/год |

|Тропические влажные леса |23,5 |317 |

|Тропические сезонные леса|19,1 |80 |

|Леса умеренного пояса |14,6 |79 |

|Бореальные леса |13,8 |62 |

|Лесостепи |9 |28 |

|Саванна |9,6 |137 |

|Луга и пастбища |4,1 |15 |

|умеренного пояса | | |

|Тундра и альпийские луга |8,1 |7 |

|Экосистема |Скорость эмиссии, |Общий поток метана, |

| |г с 1 м за год |млн. т/год |

|Полупустыни |6,7 |78 |

|Болота и топи |78,8 |39 |

|Озера и реки |102 |51 |

|Арктические и песчаные |0 |0 |

|пустыни | | |

|Открытый океан |0,012 |4 |

|Континентальный шельф |0,012 |0,3 |

|Морские мелководья, рифы |6,9 |4 |

|Эстуарии |4,5 |6 |

|Обрабатываемые земли |6,1 |34 |

|Рисовые поля |55 |39 |

|Всего | |980,3 |

При составлении глобальных прогнозов необходимо учитывать, что,

помимо техногенного, существуют и природные, значительно более мощные

источники парниковых газов - эндогенные флюиды: водород, метан, азот.

Геологами показана их решающая роль в планетарном балансе [4]. Главными

каналами дегазации Земли, через которые растворенные во внешнем ядре

газы выходят на дневную и морскую поверхность, являются рифовые зоны -

грандиозные расколы, сливающиеся в единую мировую систему.

С этой точки зрения, представляют интерес фактические данные по

выбросам загрязняющих веществ в атмосферу газовой промышленностью, в

первую очередь, по эмиссии парниковых газов в сравнении с глобальными

патоками парниковых газов техногенной и естественной природы.

Анализ фактической ситуации :

Для изучения эмиссии нужны количественные характеристики газовых

потоков. Однако в литературе они весьма малочисленны и противоречивы.

Об этом свидетельствует два источника, характеризующие глобальный

уровень проработки рассматриваемой проблем [4,5].

Общее содержание метана в атмосфере Земли около 5000 млн. т.

Пребывание молекулы метана в атмосфере оцениваются продолжительностью

от одного года до пяти лет, следовательно, ежегодное поступление метана

в атмосферу составляет от 1000 до 5000 млн. т. Ежегодный поток

биогенного метана составляет по различным оценкам от 375 до 980 млн.

т/год. Величина потока эндогенного метана оценивается в 4500 млн.

т/год.

Сравнительная оценка техногенной эмиссии парниковых газов

(млн.т) :

|Газ |Содержание в|Оценка межведомственной комиссии по|Данные |Эндогенная |

| |атмосфере |проблемам изменения климата за 1990|Экологических |эмиссия [4] |

| |Земли |г. |отчетов РАО | |

| | | |“Газпром” за | |

| | | |1992-1996 гг. | |

| | |Глобальная |Эмиссия |Эмиссия | | |

| | |эмиссия | |газовой | | |

| | | |РФ |промышлен-но| | |

| | | | |сти | | |

|CO2 | |6100 |651 |238 | | |

|CH4 |5000 |375 |27 |16 |1,515 |4500 |

|N2O | |8,2 |0,82 | | | |

Валовые выбросы вредных веществ с 1994 г. возрастают. Рост

обусловлен, в основном, выбросами метана и объясняется не увеличением

фактической массы выбросов, а более жесткой инспекцией. По этой же

причине несколько возрастают в последние три года выбросы оксидов

углерода. Сокращение выбросов оксидов азота связано с реконструкцией и

модернизацией ГПА компрессорных станций.

Инвентаризация антропогенных эмиссий парниковых газов Межведомственной

комиссией РФ по проблемам изменения климата рассчитана исходя из

объемов добычи, транспортировки и переработки газа и газового

конденсата, а также коэффициентов удельной эмиссии, рекомендованных к

использованию Межправительственной группой экспертов по изменениям

климата (МГЭИК).

Согласно приведенным данным, эмиссия метана объектами газовой

промышленности, рассчитанная по методике МГЭИК, в 1990 г. составляла 16

млн. т и на порядок превышала фактическую массу выбросов метана в

атмосферу, определенную по данным государственной статической

отчетности в последующие годы. Следует отметить, что добыча газа за

рассматриваемый период оставалась примерно на одном и том же уровне.

Кроме того, существует так называемый балансовый метод

определения эмиссий метана газовой промышленностью, основанный на учете

разности меду объемом добычи газа и объемом потребления природного газа

на конце магистрального газопровода. Согласно расчетам А,Г, Бордюгова

[6], потери из года в год колеблются от 1,03 до 1,54% и в среднем

составляют 1,3% от добычи природного газа. При объеме добычи природного

газа за последние три года приблизительно по 570 млрд. м3/год эмиссия

метана составляет около 5,3 млн.т/год.

Таким образом, эмиссия метана объектами газовой промышленности РФ

в различных источниках оценивается от 1,5 до 1,6 млн. т/год.

Доля газовой промышленности в глобальной эмиссии метана

составляет от 0,03 до 0,32%.

В связи с приведенными данными по эмиссии основных парниковых

газов в атмосферу представляется несостоятельной появившаяся в печати

точка зрения о вредном воздействии газовой промышленности на окружающую

природную среду.

Никто не знает, как многочисленные возможные реакции на

отрицательные и положительные обратные связи, вызывающие повышение

концентрации парниковых газов, будут взаимодействовать между собой и

какой тип обратной связи станет доминирующим. Ученым лишь известно, что

на земле и ранее наблюдался рост температуры.

Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека не

достигают в настоящее время и 10% эндогенной эмиссии вследствие

дегазации Земли. Попытки объяснить техногенной гипотезой глобальное

потепление климата на весьма коротком временном отрезке в сравнении с

геологической историей Земли не должны обходить вниманием способность

продувки атмосферы Земли газами, выделяющимися из активных участков

современных рифтовых систем, и связанные с этим процессы повышения

концентрации парниковых газов в атмосфере, разрушения озонового слоя и

развития тем самым экологического кризиса.

Таким образом, многочисленные эмпирические данные свидетельствуют

о необходимости переоценки места газовых эмиссий промышленностью, в том

числе газовой, при подготовке глобальных прогнозов парникового эффекта

и разработке моделей мирового развития. Анализ фактической ситуации по

глобальной эмиссии парниковых газов, связанной с техногенным

поступлением и от естественной дегазации Земли показывает, что вклад

выбросов метана и окиси углерода объектами РАО “Газпром” в этом

глобальном процессе является весьма малой величиной. Природный газ, по

сравнению с другими ископаемыми топливами, имеет очевидные

экологические преимущества.

Сценарий эмиссии парниковых газов в газовой промышленности.

Мировая общественность ведет активный поиск вариантов развития

экономики в условиях глобального изменения природной Среды и климата

под воздействием возрастающих эмиссий в атмосферу планеты парниковых

газов.

К “парниковым” относится большая группа газообразных веществ,

включая оксиды углерода, метан, оксиды азота и др., которые различаются

потенциалом своего глобального воздействия не только из-за химической

природы, но и времени их жизненного цикла в атмосфере.

Среди антропогенных источников эмиссии этих газов основное место

занимают объекты энергетики, которые в настоящее время примерно на 88%

функционируют на базе использования ископаемых видов топлива - угля,

нефти и газа. Именно углеродный сектор энергетики является главным

источником антропогенных эмиссий, прежде всего, диоксида углерода и

метана. Ученные Межправительственной группы по климатическим изменениям

пришли к выводу о том, что стабилизация содержания в атмосфере диоксида

углерода на современном уровне требует сокращения ее эмиссии почти на

60%.

Таким образом, стратегия развития углеродного сектора энергетики,

определяемая с позиций экономики рационального природопользования,

может обеспечить решение триединой проблемы: устойчивое развитие-

энергогазосбережение- экология.

В связи с проблемой глобального потепления климата возникла

необходимость учета выбросов (эмиссии) метана и диоксида углерода,

которые из-за нетоксичности до настоящего времени статистикой не

учитывались. Показатель фактической эмиссии метана становится

дополнительной составляющей в оценках его негативного воздействия на

окружающую среду, по расчетам зарубежных исследователей, при

определенных значениях лишает природный газ его экологической

привлекательностью перед другими видами топлива.

Потенциал воздействия основных парниковых газов во времени.

|Парниковый газ |20 лет |100 лет |500 лет |

|СО2 |1 |1 |1 |

|Метан |63 |21 |9 |

|N2O |270 |290 |190 |

|ХФУ-11 |4500 |3500 |1500 |

|ХФУ-12 |7100 |7300 |4500 |

Однако анализ результатов сравнительной оценки ископаемых

энергоносителей показывает, что понятие “текущие потери”, используемое

при этом, может быть учтено только в качестве “метановых эмиссий”, т.е.

той части объема транспортируемого газа, которая по различным причинам

мигрирует в атмосферу и составляет только часть транспортных потерь

газа. Это очень важное замечание, поскольку не все транспортные потери

газа, определяемые балансовой разницей между объемом поступившего в

газопровод и объемом проданного потребителю, т.е. товарного газа,

попадают в атмосферу без сжигания.

Учитывая новизну рассматриваемого подхода к оценке структуры

материального баланса по всем технологическим этапам производства и

использования извлекаемых из недр ресурсов природного газа, его

содержательная модель представлена графом.

Из представляемой таким образом эколого-экономической модели

основных материальных потоков газа в газовой промышленности следует,

что ее суммарные потери и метановой эмиссии не могут отождествляться.

Например, анализ статистических данных по валовой и товарной добыче

природного газа в мире показывает, что среднемировой уровень потерь

газа при добыче за 1970-1996 гг. снижался с 24 до 15% от его валовой

добычи (в основном за счет обратной закачки газа в продуктивные пласты,

практикуемой в странах ОПЕК).

Газотранспортные предприятия РАО “Газпром”, согласно принятой

практики, а также из-за отсутствия инструментальных средств

мониторинга, в статье статистической отчетности “потери” отражают, как

правило, нормативную величину, а часть метановой эмиссии

(технологические продувки и т.п.), следовательно, попадает в статью

расхода газа на “собственные нужды”.

Таким образом, транспортные потери РАО “Газпром” составляют около

10% от товарной добычи, а эмиссионный фактор метана остается пока

неопределенным, равно как и для газораспределительных сетей (ГРС), а

также непосредственно у потребителей этой продукции.

Для выявления и количественной оценки потенциальных источников

метановых эмиссий на российских объектах газовой промышленности в

настоящее время реализуется международный “Проект снижения выбросов

газов при производстве и потреблении метана в России”. Проект, общая

стоимость которого составляет 3,7 млн. долл., предусматривает

определение суммарных объемов эмиссий по всей технологической цепи

следования газа - от скважины до потребителя. Часть стоимости проекта

(0,5 млн. долл.) компенсируется за счет аналогичных работ, проводимых

РАО “Газпром”.

С 1991 по 1996 г. американскими исследователями были выполнены по

контракту с Федеральным агентством защиты окружающей Среды аналогичные

исследования на объектах газовой промышленности США. Согласно

полученным данным, суммарная годовая эмиссия метана по газовой

индустрии США (в качестве базового года выбран 1992 г.) составляет

1,4(0,5 % от валовой добычи газа в стане. или более 8,8 млрд. м3 в год.

Качественные различия и специфика инфраструктур газовой

промышленности США и России не позволяют даже в порядке предварительных

оценок механически переносить удельные показатели этих данных на

российские объекты газовой промышленности. В то же время представляется

целесообразным сопоставить статистически выверенные оценки американских

исследователей с доступными экспертными оценками по соответствующим

технологическим сегментам газовой промышленности.

Распределение суммарной эмиссии метана по основным

технологическим сегментам в газовой промышленности США и

предварительные оценки (экспертные) по газовой промышленности России.

|Источник эмиссии |Метановая эмиссия |Объемная доля суммарной |

| |в США, млн. м/год |эмиссии, % |

| | |США |

| | |Россия |

|Промыслы: |2360 |26,82 |

Страницы: 1, 2, 3, 4