Тема 2.5. История развития добычи и применения газа

Природный газ, как и нефть, стал известен человеку давно. В предгорьях Малого Кавказа за 6000 лет до н.э. горели «вечные огни». Это были случайно воспламенившиеся выходы газа на поверхность. Они встречались в Китае, на острове Ява, в Персии, Бухаре, на территории Азербайджана между Арменией и Колхидой. Им приписывалось божественное происхождение. Из всех известных горящих источников самыми мощными считались бакинские огни. Ещё большее впечатление производили на людей залповые выбросы воспламенившегося газа из грязевых «вулканов». Так, 15 ноября 1958 года во время «извержения» грязевого вулкана на отмели, находящейся на расстоянии 25 км от Баку, высота первоначально вырвавшегося и воспламенившегося столба газа достигала нескольких километров. В последующем горящее пламя имело высоту около 500 м и диаметр около 120 м. Мощное извержение продолжалось около суток.

Природный газ использовался уже в те далекие времена и для хозяйственных нужд. В Китае за 200 лет до н.э. были пробиты первые бамбуковые скважины для газа, который применялся для освещения, отопления и выварки соли. В XIV в. на Апшеронском полуострове газ использовался для отопления, освещения, приготовления пищи и обжига извести.

Подавать газ на большие расстояния с мест его выхода из земли люди ещё не умели. Поэтому единичные источники газа особенного влияния на жизнь общества не имели.

В конце XVIII века был изобретен способ получения искусственного газа из каменного угля. Впервые английский ученый Мердок применил полученный газ для освещения собственного дома и машиностроительного завода в Бирмингеме. Опыт оказался удачным и газ стали применять для уличного освещения городов Великобритании, Франции, Бельгии, Германии.

Уже в то время появилось первое технологическое оборудование систем газоснабжения – газовые счетчики, газгольдеры, фильтры, запорные устройства. В 80-х годах XIX столетия были изобретены горелки, в которых накалялись колпачки из х/б сетки, пропитанной солями, например, тория, цезия и создавали ослепительно яркий свет, освещая значительное пространство.

В России в 20-х годах XIX века начали освещать газом отдельные фабрики, но начало промышленного использования светильного газа следует отнести к 1835 г., когда в Петербурге был построен первый завод по производству светильного газа. В 1870 г. в Петербурге было построено пять газовых заводов с общей производительностью 30 млн м³ в год. Газ в основном шёл на освещение улиц, торговых помещений, учреждений и только небольшая его часть подавалась в квартиры центра города.

В Москве газовый завод был построен в 1865 г. на берегу реки Яузы. Завод этот расширялся и реконструировался со временем. Проработал он почти 100 лет, до 1957 г.

В 1885 г. в Харькове при Политехническом институте был построен газовый завод для обучения студентов и освещения института.

В 1914 году в Петербурге было газифицировано 3000 квартир. В конце
XIX в. в Баку начали использовать в котельных попутный нефтяной газ, добываемый вместе с нефтью. К началу Первой мировой войны практически все крупные и средние города в полосах умеренного климата и некоторые города в тропиках располагали широкой газораспределительной сетью, которая бесперебойно снабжала потребителей топливом постоянного состава.

Практически во всех городах газ был искусственный, получаемый в основном из каменного угля. На газовых заводах уголь подвергался частичному термическому крекингу. В результате получали твердый остаток и горючий газ. Твердый остаток, или газовый кокс, использовали для отопления котлов и печей, а горючий газ после очистки и соответствующей обработки подавался потребителям. Ещё в 1888 г. Д. И. Менделеев впервые в мире теоретически обосновал возможность подземной газификации каменного угля. В России в 1931 году были построены станции подземной газификации.

Искусственный газ стали получать не только из твердых топлив: угля, торфа, кокса, дров, но и из жидких нефтяных топлив.

Затраты на коксовую переработку угля были значительны. Появление в конце XIX века дешевой и эффективной электроэнергии привело к снижению производства светильного газа.

Разработка новых технологий и методов получения искусственного газа позволила снизить его себестоимость. Открытие в трёх крупных районах земного шара СССР, США и Канаде экономически выгодных запасов природного газа положило начало переводу системы газоснабжения во всем мире на природный газ. Единственной крупной индустриальной страной, в которой не перешли с искусственного газа на природный, является Япония. Однако некоторые районы в Японии переведены на природный газ, импортируемый в сжиженном состоянии.

В конце XIX в. открытия месторождений природного газа носили случайный характер при бурении скважин на воду, а позднее – и на нефть. Так,
в 1840 г. при бурении скважины на воду в районе Астрахани на глубине 112 м вместе с водой стал выделяться газ, содержащий сероводород. Из-за сильного специфического запаха скважину пришлось закрыть. Неоднократно наблюдались газовыделения при бурении скважин на воду в районах Астрахани, Мелитополя, Саратова и Апшеронского полуострова. В 1906 г. около города Саратова при бурении артезианского колодца загорелся газовый факел. Хозяин хутора купец Мельников построил стекольный и кирпичный заводы, используя в качестве топлива природный газ.

Быструю и широкую популярность завоевал газ в Северной Америке. Ещё в 1870-х годах там началась промышленная добыча природного газа и транспортировка по трубам на сотни километром к местам потребления. В России к началу 30-х годов были хорошо изучены только четыре месторождения – Дагестанские Огни, Мельниковское в Саратовском Заволжье, Ставропольское и Мелитопольское.

Значение природного газа недооценивалось. В основном интересовались месторождениями, содержащими гелий. Гелий использовался для наполнения дирижаблей и аэростатов, а наиболее дешёвый способ его получения – это извлечение из природного газа.

Первый газопровод в СССР (диаметром 200 мм, протяженностью 68 км) был построен в 1940–1941 гг. в Западной Украине от Дашавского газового месторождения до г. Львова.

В годы Великой Отечественной войны были открыты и введены в эксплуатацию: в 1942 г. месторождение Елшано-Курзюмское (вблизи Саратова),
в 1943 г. – в Куйбышевской и Оренбургской областях. Газопроводы строились из труб диаметром 250–300 мм. В 1944 г., когда ещё шла Великая Отечественная война, началось строительство газопровода Саратов-Москва протяженностью 800 км из труб диаметром 325 мм, которое было закончено в 1946 году.

Широкое применение природного газа в России и в мире началось лишь в 50-х годах XX века. В нашей стране быстрый рост развития газовой промышленности связан с открытием и введением в эксплуатацию новых газовых месторождений в Ставропольском крае, в Средней Азии – Газлинское месторождение.

В этот период был построен ряд магистральных газопроводов диаметром от 300 до 1000 мм.

Магистральный газопровод – сооружение для транспортировки горючих газов от места добычи или производства к пунктам потребления. Различают газопроводы подземные, надземные (на опорах), в насыпи.

Давление газа в газопроводе поддерживается газокомпрессорными станциями. В конечных пунктах магистральных газопроводов сооружаются газораспределительные станции.

В начале 1960-х годов для подачи газа стали строить целые системы газопроводов с ответвлениями. Например, Северный Кавказ – Центр с ответвлением Серпухов – Ленинград.

Если в 1950 г. общая протяженность магистральных нефтепроводов составляла 2300 км, то в 1970 г. – 67500 км. Дальнейшее развитие газовой промышленности связано с введением в эксплуатацию газовых месторождений в районах Оренбурга и Западной Сибири. Особенно перспективными оказались северные районы Тюменской области. В 1953 г. в этом регионе было открыто Березовское газовое месторождение. В 1965 г. был построен первый Северный газопровод Игрим – Серов для промышленных предприятий Северного Урала. Затем в 1972 г. было открыто газовое месторождение Медвежье (Ямало-Немецкий автономный округ). Следующим этапом явилось освоение мощного Уренгойского месторождения, первые скважины которого вступили в эксплуатацию в 1976 г.

Далее началось освоение ещё более северного Ямбургского месторождения. Всё это вывело Западно-Сибирский нефтегазовый регион в разряд основных не только по добычи нефти, но и газа.

Для подачи газа из этих регионов в центральные, западные и другие регионы страны в 1981–1985 гг. было построено 42 тыс. км магистральных газопроводов. Основу газотранспортной системы, введенной в эти годы в эксплуатацию, составляет шестиниточная система газопроводов из Уренгоя в западные и центральные районы страны. Каждая нитка этой системы имеет диаметр труб 1420 мм и по ней транспортируется газ под давлением 7,5 МПа. Среди этих газопроводов один экспортный: Уренгой – Помары – Ужгород. До распада СССР действовала Единая система газоснабжения. Основные потоки природного газа поступали с севера Тюменской области (Уренгой, Медвежье) по трем основным направлениям.

1. Северное (Уренгой – Надым – Ухта – Торжок) для северо-западных районов страны, Белоруссии, Центра и Прибалтики;

2. Центральное (Уренгой – Надым – Пукта – Нижняя Тура – Центр) для снабжения Урала, Поволжья, Волго-Вятского и Центрального районов;

3. Южное (Уренгой – Сургут – Челябинск – Петровск) для снабжения районов Западной Сибири, Южного Урала, Среднего Поволжья.

До Великой Отечественной Войны промышленные запасы природного газа были известны только в Прикарпатье, на Кавказе, в Заволжье и на Севере (Коми АССР). Изучение запасов природного газа было связано только с разведкой нефти. Промышленные запасы природного газа в 1940 году составляли 15 млрд. м3.

Затем месторождения газа были обнаружены на Северном Кавказе, в Закавказье, на Украине, в Поволжье, Средней Азии, Западной Сибири и на Дальнем Востоке. На 1 января 1976 года разведанные запасы природного газа составляли 25.8 трлн.м3, из них - в Европейской части СССР - 4.2 трлн.м3 (16.3 %), на Востоке - 21.6 трлн.м3 (83.7 %), в том числе - 18.2 трлн.м3 (70.5 %) - в Сибири и на Дальнем Востоке, 3.4 трлн.м3 (13.2 %) - в Средней Азии и в Казахстане. На 1 января 1980 года потенциальные запасы природного газа составляли 80-85 трлн.м3, разведанные - 34.3 трлн.м3. Причем запасы увеличились главным образом благодаря открытию месторождений в восточной части страны - разведанные запасы там были на уровне около 30.1 трлн.м3, что составляло 87.8 % от общесоюзных. На сегодняшний день Россия обладает 35 % от мировых запасов природного газа, что составляет более 48 трлн.м31.