Газ вместо нефти

Разведанных запасов газа в мире хватит на 40- 50 лет при его ежегодной добыче около 1500 кубических километров. Этого достаточно для того, чтобы в ближайшие годы отчасти решить первую и важнейшую проблему энергетики - замещение нефти другими видами топлива. Возможно, на больших глубинах в недрах земли скрыто очень много "голубого топлива". В последние годы это предположение получило практическое подтверждение. Так, при глубоководном бурении из подводных скважин иногда извлекается метановый гидрат. Это вещество, имеющее консистенцию льда, состоит из молекул метана, заключенных в трехмерной решетке молекул воды. Для образования гидратов необходимы достаточно высокие давления и температуры лишь в несколько градусов выше нуля. Как правило, подобные условия встречаются на морском дне на более чем километровой глубине. Однако запасы метанового гидрата трудно поднять на поверхность из-под морского дна и заманчивее добраться до лежащего под ними газообразного метана. Согласно некоторым оценкам метановые залежи содержат около миллиарда кубических километров газа! Весь вопрос в том, что, даже если метановые месторождения под морским дном действительно существуют, их эксплуатация обойдется весьма недешево.

Есть еще одна кладовая метана, и довольно неожиданная - в угольных месторождениях. По мнению некоторых специалистов, здесь "голубого топлива" больше, чем в чисто газовых залежах. Для горняков метан - самый опасный враг, от подземных взрывов уже погибло несколько десятков тысяч шахтеров. Чтобы поскорее избавиться от нежелательного летучего спутника угля, горняки применяют систему дегазации: в угольном пласте бурят специальные скважины, через которые газ выводят на поверхность. Вероятно, только в Донецком и Карагандинском бассейнах запасы метана достигают 80 кубических километров. Однако всего в стране из угольных пластов добывается только около 2 кубических километров газа.

Основная причина недостаточного использования газа угольных месторождений - очень неравномерная его подача. Чтобы ее выровнять, предлагается закольцевать газопроводами шахты, подмешивать к угольному газу настоящий природный. Но пока достаточно экономичного способа извлечения угольного метана не найдено.

У нас есть значительные запасы газа. Только в Западной Сибири подготовлены к освоению Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медведеве и другие месторождения, запасы которых превышают 27 000 кубических километров.

Естественно, что такие большие запасы сказываются и на стоимости добычи, которая минимум в два раза меньше, чем извлечение эквивалентного количества нефти. Но успокаиваться нельзя. Мы уже подошли к рубежу, когда величина разведанных запасов становится сравнимой по порядку величины с добычей. В 1985 году мы добывали около 650 кубических километров газа и в соответствии с Основными направлениями экономического и социального развития на 1986-1990 годы и на период до 2000 года уже к 2000 году будем извлекать из западносибирских подземных кладовых до 1000 кубических километров "голубого топлива" в год. Следовательно, надо не расточительствовать с расходованием "голубого золота". Ведь газ, как и нефть, ценнейшее химическое сырье, наше национальное богатство.

Кроме того, стоимость добычи газа в последние пятилетки возросла в несколько раз и продолжает увеличиваться. Если в 1965 году для обеспечения годового прироста добычи в тысячу кубических метров требовалось капиталовложений 47 рублей, то в 1970 году они достигли 100 рублей, а к 1980 году - 165 рублей.

Причины роста затрат те же, что и в нефтяной промышленности - увеличение глубины добычи и удаленность от обжитых районов. Очень дорого, например, обходится транспортировка природного газа по газопроводам с западносибирского Севера в европейскую часть страны. Развивая добычу газа, уже сейчас нужно принимать меры по его экономии и спланировать оптимальную стратегию добычи.

Газовиками накоплен богатый опыт, позволяющий определить оптимальные темпы наращивания и масштабы производства. Начало нашей газовой промышленности - 30-е годы. Тогда были открыты первые крупные месторождения в Среднем Доволжье. Затем началась разработка украинских, северокавказских и среднеазиатских месторождений. И наконец, подошла очередь главных кладовых страны - северных районов Западной Сибири.

Энергетической программой СССР предусмотрено опережающее развитие газопромыслового хозяйства. В одиннадцатой пятилетке, с 1981 по 1985 год, построено 44 тысячи километров газовых магистралей. С севера Тюменской области в центр страны протянуты шесть магистральных газопроводов. В их числе известный всему миру газопровод Уренгой - Помары - Ужгород длиной почти 4,5 тысячи километров. Он был построен двадцатитысячным отрядом строителей за год - почти втрое быстрее нормативного срока. В сходных климатических условиях американские фирмы смогли построить трансаляскинский нефтепровод длиной всего 1280 километров только за три года.

Казалось, строительство сложнейшего газопровода Уренгой - Помары - Ужгород - это предел человеческих и технических возможностей. Но масштабы добычи газа должны расти. Нужно двигаться дальше.

17 августа 1969 года нефтегазоразведочная экспедиция обнаружила мощные газоконденсатные месторождения в Ямбурге. В январе 1982 года в устье речки с труднозапоминающимся названием Нюдя-Монготоепока прибыл первый автотракторный поезд. Из-за штормов, резких отливов и приливов, мелей благоприятный период навигации длится чуть более месяца. Поэтому там нелегко организовать морские перевозки. Ямбург - одно из таких самых северных и трудных месторождений страны.

Конечно, понятие суровости климата относительно. "Вся описанная страна,- сообщал великий греческий историк Геродот (V век до н. э.),- отличается столь суровым климатом, что в продолжение восьми месяцев там стоят нестерпимые холода. В это время не сделаешь грязи, пролив воды на землю, разве если разведешь огонь; море и весь Боспор Киммерийский замерзают". Между тем речь шла о северных берегах Черного моря - Керченском проливе. Что же говорить о нашем Севере и Сибири?

Такое место - Ямбург. Труднопереносимая и длительная зима, короткое лето. Абсолютный температурный минимум - минус 60 градусов. Среднедневная температура июля - всего плюс 13 градусов. К тому же резкие и неожиданные перепады погоды, пронзительные ветры, метели сопровождаются высокой влажностью воздуха. Местность болотистая, озера занимают четверть территории, а в отдельных районах - до 40 процентов. И тем не менее зимой негде взять воду, необходимую для работы буровых и газопромысловых установок, потому что озера промерзают до дна. Короче, в Ямбурге действительно экстремальные условия.

Необходимость преодолевать трудности обычно стимулирует технический прогресс. И на Ямбурге родилось много нового. Основное технологическое оборудование промыслов монтируется из крупных блоков заводского изготовления. Но как их транспортировать? По воде доставить довольно легко. А далее нужно перевезти их по суше на расстояние до 90 километров. Здесь бы пригодился транспорт на воздушной подушке, но машиностроительные министерства не позаботились освоить его производство. И экспериментальное строительно-монтажное управление Сибкомплектмонтаж само взялось за проектирование и изготовление новой транспортной техники под тяжелые грузы.

Другое рационализаторское предложение, которое можно назвать новинкой лишь условно, связано с обеспечением промыслов дешевым горючим. Как известно, доставка из центральных районов страны для снабжения автотранспорта и котельных обходится в 200- 300 рублей за тонну. А топливо в Уренгое или Ямбурге лежит буквально под ногами.

Газ обычно соседствует с нефтью, и часто встречаются газоконденсатные месторождения, в которых на 100 кубических метрах содержится от 3 до 50 килограммов нефти. Самые примитивные ректификационные установки вполне способны обеспечить топливом северные промыслы.

Например, простейший, с плохоньким КПД нефтеперерабатывающий мини-завод задолго до освоения Уренгоя был построен по проекту Бакинского проектного института газа в Якутии. Его главная часть - большая стальная бочка со змеевиком, через который проходит пар. Температура достаточна, чтобы отогнать легкие фракции конденсата и получить бензин А-76 себестоимостью в 30 рублей за тонну. Такой бензин оказывается в 7--10 раз дешевле привозного. В результате экономится топливо, которое иначе пришлось бы затратить на доставку бензина с нефтеперерабатывающих заводов центра.

А вот новшество на перспективу. Прежде всего в одном кусте предлагается бурить сразу 8-9 скважин. Это почти вдвое больше, чем на Уренгое. Уменьшается занятая промысловиками территория, сокращаются затраты на освоение, лучше сохраняется природа. Дороги предлагается застелить нетканым синтетическим полотном, чтобы нанести меньше экологических ран. Газ из месторождения перед подачей в газопроводы будет охлаждаться, что позволит предотвратить таяние вечномерзлых грунтов. Охлаждение газа позволит решить и другую проблему - увеличить пропускную способность газопроводов, снизить мощности на прокачку. Сокращать обслуживающий персонал предполагается путем комплексной автоматизации, отказа от традиционных электроводогрейных котельных, перехода на огневые подогреватели.

В 1987 году страна получит газ из Ямбурга. Основной прирост добычи газа в двенадцатой пятилетке даст это месторождение. Нужно прокладывать новые газовые магистрали, а это дело очень дорогостоящее. На сооружение газопровода диаметром 1420 миллиметров, длиной в тысячу километров расходуется полмиллиона тоны металла и полтора миллиона тонн железобетона, а стоит он свыше миллиарда рублей. Зато по нему перекачивается за год 30 кубических километров. Каким же путем идти дальше по увеличению транспортировки газа?

Во-первых, можно проложить еще ряд газопроводов. Но это будет стоить очень дорого.

Во-вторых, можно увеличить диаметр труб. Это потребовало бы смены почти всей строительно-монтажной техники, колоссальных расходов.

Дешевле всего третий способ - увеличить давление газа до 120 атмосфер (сейчас - 75 атмосфер) и понизить его температуру в магистрали до 20°С. Тогда по газопроводу того же диаметра будет перекачано в два раза больше топлива.

При таком высоком давлении на передний план выдвигается проблема надежности газопроводов, которая весьма заботит и сейчас. Например, нельзя выявить дефект трубы, зарытой в землю. Между тем незначительный изъян в стенке трубы или в соединительном шве порождает трещину, которая может, распространяясь по трубе со скоростью звука, разорвать газопровод на протяжении сотен и тысяч метров. Переход на давление в 120 атмосфер потребует увеличения толщины трубы до 36 миллиметров. В итоге трубы значительно утяжелятся, существенно больше израсходуется дорогой стали, понадобятся новые формовочные прессы-гиганты.

Принципиально новое решение нашли в Институте электросварки Академии наук СССР. Труба делается не монолитной из толстого листа, а многослойной из тонкой рулонной стали. Увеличивается прочность и вязкость стенок, многослойным трубам не страшно лавинное хрупкое разрушение.

Энергетика сегодня и завтра

Еще не освоен Ямбург, а уже планируется продвижение дальше на север, на Ямал. Подсчитано, что для получения одной тонны топлива с Ямала туда нужно завезти 16 тонн грузов! Поэтому целесообразно применять новую, облегченную технику. Разработчики обещают снизить ее металлоемкость в 2-3 раза.

Быстрый рост производства "голубого золота" продолжается. В 1984 году добыча газа в СССР превысила его производство в США. В 1985 году в нашей стране было извлечено из недр столько же газа, сколько и нефти, а сейчас газ вышел вперед. Доля его среди всех видов топлива поднялась с двух процентов почти до одной трети в 1986 году.

Применение природного газа в промышленности и быту наталкивается на одну серьезную трудность. Газодобытчикам выгодно получать и транспортировать его равномерно во времени: летом и зимой, ночью и днем. Потребителям же в холодную погоду и днем топлива нужно больше, а летом и ночью - меньше.

Чтобы выйти из положения, создаются специальные сезонные подземные хранилища газа. Когда же емкостей хранилищ не хватает, часть избыточного газа передают для сжигания на электростанции.

Сохранить для будущих поколений

В нашей стране согласно Энергетической программе продолжается создание единой газоснабжающей системы. В нее входят несколько сот месторождений, около 150 тысяч километров магистральных и 250 тысяч распределительных газопроводов, а также несколько десятков подземных, газохранилищ.

Такая разветвленная система позволит маневрировать потоками газа и обеспечить качественное снабжение потребителей.

Однако запасы "голубого золота" не беспредельны. Необходимо искать новые и лучше использовать старые ископаемые источники энергии. Своего последнего слова еще не сказала и столь традиционная отрасль энергетики, как угольная.