Российская газовая энциклопедия

Переиздание «Российской газовой энциклопедии» 2004 года, главного редактора Рема Ивановича Вяхирева.

Главный редактор

О. Е. Аксютин

Члены Редакционной коллегии

Н. П. АлешинО. М. ЕрмиловВ. Г. МартыновП. Г. Цыбульский
Р. Ф. ГаниевП. Н. ЗавальныйС. Н. МеньшиковВ. В. Черепанов
Д. М. ГоготишвилиВ. А. ИстоминВ. А. МихаленкоЛ. В. Эдер
Б. А. ГригорьевА. Г. ИшковМ. Ю. Недзвецкий
А. И. ГриценкоР. Р. КантюковН. Б. Нестеров
К. И. ДжафаровН. А. Кисленко В. С. Сафонов
А. Н. ДмитриевскийА. Э. КонторовичВ. В. Харионовский

Статьи из энциклопедии доступны в Информатории с отметкой

Введение К. И. Джафарова

История добычи и использования Человеком природных ископаемых, развития технических средств и методов разработки месторождений и переработки угля, железа, нефти, газа, золота и других необходимых людям полезных ископаемых всегда интересовала исследователей и широкую научно-техническую общественность.

Природный газ, обнаруженный Чело веком тысячи лет назад, стал незаменимым энергоносителем большей части промышленно развитого мира. В самом благоприятном положении находятся страны, имеющие собственные запасы природного газа. В районах, богатых нефтью, также обычно имеются и значительные запасы природного (попутного нефтяного) газа. К таким регионам относится и Россия.

Одна из наиболее крупных с точки зрения капиталовложений отраслей — газовая промышленность — производит более половины первичной энергии, потребляемой в России. Эффективность и производительность газовой промышленности являются важными факторами успешного развития экономики России в целом.

Исторически рыночная доля природного газа определялась инфраструктурными особенностями, а не его геологическими запасами. Говоря проще, наличие газопроводов и других относительно дешевых средств доставки (танкерный флот, железнодорожные и автомобильные цистерны) и поныне определяют рыночную доступность газовых ресурсов.

Нефтяная промышленность была прародительницей газовой отрасли. Даже сейчас, когда добыча газа выделилась в самостоятельную отрасль, говорят о нефтегазовом комплексе, и это понятно. До начала ХХ в. добыча природного газа из собственно (чисто) газовых месторождений не велась. Даже не существовало такого понятия, как газовое или газоконденсатное месторождение. Выделившись в самостоятельную отрасль, газовая промышленность осталась тесно связанной с нефтяной. Это обусловлено тем, что нефть и газ как полезные ископаемые приурочены к единым нефтегазовым провинциям, образуют залежи одного строения и связаны не только нахождением, но и общим генезисом. В разведке этих минералов используются общие принципы и одинаковые технологии. Извлечение из недр газа полностью, а нефти в подавляющей части (более 98 %) производится из скважин. Нефтедобывающие предприятия всегда в том или ином количестве добывают газ, а газодобывающие — жидкие углеводороды. Главным видом транспорта для газа и нефти в России является трубопроводный. Указанные и некоторые другие особенности предопределяют совместное рассмотрение истории этих отраслей, особенно на начальном этапе становления газового дела. Нельзя говорить о нефтегазовом деле, не называя имен первых отечественных рудознатцев-нефтепромышленников, инженеров и ученых: Ф. С. Прядунов, Н. Уразметов, Д. Меликов, Н. И. Воскобойников, П. Г. Соболевский, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров, Н. Д. Зелинский, Г. Д. Романовский, В. В. Марковников, В. Г. Шухов, А. А. Летний, К. В. Харичков, М. К. Сидоров, А. Н. Новосильцев и др., усилиями которых зародилось и получило широкое развитие нефтегазовое дело России.

Газ, выделяющийся при добыче нефти, называют попутным. Ранее значительное количество попутного газа терялось при добыче нефти, и лишь часть его утилизировалась. Только в последние годы степень утилизации попутного газа достигла 70...75%. За 1966–1990 гг. на нефтяных месторождениях бывшего СССР на факелах было сожжено не менее 335 млрд м3 попутного газа, что эквивалентно потере более 400 млн т нефти.

Когда заходила речь о необходимости ускорить использование нефтяного попутного газа, обычно сразу возникал вопрос о дополнительных капитальных вложениях. Действительно, темпы роста нефтяной и газовой промышленности были высоки, на все сразу не хватало средств. И почему-то складывалось так, что их не хватало именно на утилизацию нефтяного попутного газа. В свое время была проведена сопоставительная работа под руководством академика Н. П. Федоренко по определению экономической эффективности природного и нефтяного попутного газа. Было установлено: даже без учета дополнительного эффекта от использования в химической промышленности ценных компонентов, извлекаемых из попутного газа, выпуск товарной продукции из него на один рубль капитальных вложений в два — два с половиной раза выше, чем у природного газа. Удельный же расход металла на сбор и использование попутного газа меньше, чем природного. И, несмотря на неоднократные замечания, дело двигалось медленно. В то же время в целом в области использования попутного газа добились некоторых успехов.

Н. К. Байбаков
«Дело Жизни: Записи нефтяника»

предисл. А. А. Трофимука. — М.: Сов. Россия, 1984. — 350 с.

Потери попутного газа в США в 20 раз меньше, чем в нашей стране. Сейчас (2020-е гг.) около 10% добываемого в России газа приходится на долю попутного нефтяного газа.

Современная газовая промышленность — это не только газовые промыслы, установки подготовки газа, компрессорные станции, внутрипромысловые и магистральные газопроводы, газоперерабатывающие заводы и т. д., но и фундаментальные науки и, прежде всего, физика, химия и физическая химия. Ученым, прежде всего минерологам и химикам, давно было ясно, что газы, циркулирующие в литосфере, — ценное химическое сырье.

Газовое дело изучает физические тела, которые при нормальных температуре и давлении обладают свойствами газов. Газ — агрегатное состояние вещества, в котором кинетическая энергия теплового движения его частиц (молекул, атомов, ионов) значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними, в связи с чем частицы движутся свободно, равномерно заполняя в отсутствие внешних полей весь предоставленный объем.

Газы имеют огромное распространение в природе. Не только вся наша планета окружена газовым океаном и как бы плавает в нем, но и гидросфера и литосфера насыщены газами, количество которых превосходит количество газов в атмосфере. Пока еще человечество не до конца осознало значение гидросферы в смысле добычи из нее полезных ископаемых, в том числе и газов. Возможно, это объясняется тем, что газов литосферы пока достаточно для обеспечения людей энергией (теплом и светом) и химическими продуктами, из них получаемых. Но надо помнить, что газообмен между литосферой и гидросферой весьма интенсивен, а подводный вулканизм даже более активен, чем наземный. Позволительно предположить, что через 100–120 лет гидросфера станет важным источником добычи газов.

Это все природные газы — горючие и негорючие, имеющие огромное значение в промышленности. Наука о газах под природными газами в широком смысле слова подразумевает газы, заключенные или циркулирующие в породах земной коры.

В рамках изучения истории развития газовой отрасли под определением природный или естественный газ рассматриваются горючие углеводородные газы, добываемые из специально пробуренных скважин или сопровождающие нефть при ее добыче. Газы эти представляют главным образом смесь отдельных углеводородов парафинового ряда (CnH2n+2) с азотом, углекислым газом, сероводородом, гелием и некоторыми другими газами.

в 1924 году

В советской России начиналось газовое дело с организации Гелиевого комитета ВСНХ

Гелий (Не) был необходим прежде всего для нужд военно-воздушных сил (дирижабли, воздушные шары и зонды), а также медицины, физических исследований и другого. Именно поиск «солнечного газа» стал непосредственным стимулом для организации исследования природных газов в СССР. Благодаря ему уточнялись методики анализа, перепроверялись физические характеристики газов, конструировалось новое лабораторное оборудование. Все эти поиски в конце концов не только обогатили фундаментальную науку, но и в последующем легли в основу промышленного освоения газовых месторождений.

Замедленное развитие газового дела в России в конце XIX и начале XX вв. объясняется бурным подъемом нефтяной отрасли и недооценкой роли природного горючего газа в промышленном развитии страны. Лишь после того как газ перестал быть топливом «местного значения», а газовая промышленность выделилась в самостоятельную отрасль, начался ее интенсивный рост.

Наше газовое дело уже вышло за пределы, определяемые термином «добыча и утилизация». На очереди стоит вопрос о глубокой переработке газа. В данное время мы оперируем физическими методами переработки, ограничиваясь пока извлечением из газа только бензина и готовясь к производству жидких газов1, но уже подошли вплотную к химическим методам переработки газа. Поэтому своевременно будет ввести в наш обиход термин «технология нефтяного газа».

А. С. Смирнов

1 Жидкие газы — неправильный, заключающий в себе противоречие термин, применяемый, однако, иногда в технике для обозначения жидкостей, сохраняющих свое жидкое агрегатное состояние только при определенных условиях температуры и давления, отличных от тех условий, которые наблюдаются обыкновенно на земной поверхности.

Пройдет еще несколько лет, прежде чем начнутся промышленная добыча, утилизация, транспортирование, переработка и применение природного газа.

В середине 1920-х гг. профессор И. Н. Стрижов предложил организовать изучение газового дела и его преподавание; усилить изучение естественного газа в университетах; учредить в центре институт по газолиновому делу и в районах — испытательные газовые станции; переработать и составить монографии о природных газах России; открыть периодические курсы по газовому делу для промысловых инженеров и техников и др. Эта программа была реализована в СССР лишь к началу 1950-х гг.

Ведущая роль ТЭК в решении крупных народнохозяйственных задач и ускорении научно-технического прогресса определяет необходимость изучения, использования и популяризации опыта ученых и практиков-газовиков разных лет, который может иметь значение для решения хозяйственных задач сегодняшнего дня, поскольку и тогда, и теперь решаются аналогичные методологические, организационные, научно-технические и экономические задачи газового дела.

История начального периода отечественной нефтяной промышленности характеризуется полным игнорированием значения газа как в смысле рациональной эксплуатации недр, так и утилизации его. Литература о естественном газе за период с первой трети XIX в. до начала 20-х гг. XX в. насчитывает не более трех десятков публикаций. Причем первые публикации в научных журналах носили информационный характер, но даже эти краткие заметки позволяют говорить о том, что российские геологи и инженеры понимали большое значение природного газа. В числе первых необходимо отметить публикации:

  1. Буровая скважина в Астрахани (Газ в Астрахани) // Горный журнал. — 1847. — Ч. 1. — № 1. — С. 62–64.
  2. Об источниках горючего газа близ Баку.../ Г.В. Абих // Горный журнал. — 1847. — Ч. 3. — № 9. — С. 400–402.

Ранние работы XIX в. посвящены главным образом описанию географического расположения газовых источников и перечислению способов использования человеком газа как полезного ископаемого. По мере возрастания роли газа и продуктов, получаемых из него, в хозяйственной жизни страны появляются описания техники его добычи, транспортирования, переработки и методов геологоразведочных работ. В последнем случае крупнейшими геологами-газовиками могут быть признаны Д. В. Голубят ников, Н. Н. Тихонович, С. А. Ковалевский, В. Д. Голубятников, И. Н. Стрижов, А. Л. Козлов, В. П. Савченко, Н. Успенская, И. О. Брод и др. Наиболее известным высшим учебным заведением в дореволюционной России, готовившим будущих технологов-газовиков, был Петер бургский технологический институт. Из ведущих организаторов газовой индустрии этот институт окончили Ф. А. Рустамбеков (1893 г.), М. Х. Шахназаров (1910 г.) и др.

Исследования отечественных ученых по физике и химии газов публиковались еще в XIX в. (В. В. Марковников, В. И. Вернадский и др.), но это были в основном академические работы. Первой собственно производственной капитальной работой по газовому делу являлась книга М. Х. Шахназарова (Естественный газ, его добыча и утилизация / М.-Л.: Нефтяное изд-во НТУ ВСНХ СССР, 1928. — 429 с.). Эта книга многие годы была и учебником, и справочником для первых специалистов-газовиков. Практически до 1946 г. подобных работ в нашей стране не было. Последнее обстоятельство служит явным признаком недооценки важнейшей проблемы — использования природного горючего газа в топливной и химической промышленности.

Коллективный трудовой подвиг нефтяников и газовиков СССР — России нельзя умалить. Человеческому фактору в развитии отечественного нефтяного и газового дела посвящены многие книги и статьи, однако имена и судьбы первых организаторов газовой промышленности, ученых и инженеров заслонены от нас репрессиями 1937 г. и Великой Отечественной войной. При рассмотрении истории газового дела следует учитывать то обстоятельство, что «техническая» история тесно связана с «социальной» историей нашей страны. Интенсивное развитие нефтегазового комплекса Коми АССР во второй половине 1930-х гг. и позже стало возможным по трем причинам: во-первых, было известно об имеющейся там сырьевой базе; во-вторых, в результате политических репрессий среди нефтяников и газовиков большинство высококлассных специалистов (И. Н. Стрижов, Н. Н. Тихонович, Р. Л. Зомбе, Х. Э. Кеворков, А. Я. Кремс, Г. А. Саркисьянц и др.) в период 1930–1938 гг. оказались в Ухтпечлаге и Ухтижемлаге; в-третьих, во время Великой Отечественной войны часть нефтегазовых предприятий вместе с персоналом были эвакуированы с юга страны в Ухту (газолиновый и сажевый заводы, некоторые учреждения).

Создание газовой промышленности СССР — выдающийся по размаху и глубине прорыв в новый технологический уклад топливно-энергетического комплекса. Этот успех в относительно короткое время изменил энергетику, тяжелую промышленность, а также быт большинства населения страны, резко снизил его заболеваемость, благодаря кратному уменьшению нагрузки на природную среду, особенно в промышленных центрах и больших городах. Доля угля в энергоснабжении страны к 1990 г. снизилась с 50 до 19%, в то время как доля газа возросла до 40%, а ныне превысила 50%.

Из трех горючих видов топлива — твердого, жидкого и газообразного — газ имеет наибольшие преимущества. Газообразное топливо, поистине, пока является универсальным благодаря простоте и легкости доставки его любому потребителю. Беззольность, бездымность и относительная экологическая чистота делают его в настоящее время почти незаменимым в быту и промышленности. Высокие температуры, достигаемые при сжигании газа, благодаря легкости смешения его с теоретически потребным количеством воздуха, удобство регулирования и контроля температуры делают его до настоящего времени основным топливом в стекловарении, металлургии и других отраслях промышленности и энергетики.

Известно, что при одном и том же производстве энергии выбросы углекислоты (СО₂) при сжигании природного газа (СН₄) примерно на 25...30% ниже, чем при сжигании мазута, и на 40...50% меньше, чем при сжигании угля.

Газовая промышленность — одна из наиболее крупных с точки зрения капиталовложений отраслей государственного хозяйства.

К концу XX в. и в первые десятилетия XXI в. природный газ оказался необходимым источником энергии и химического сырья в большей части промышленно развитого мира.

Природный газ и нефть не только ускорили развитие производительных сил общества, но и сохранили прежние негативные экологические проблемы, хоть и в меньших масштабах. Торговля газом из экономической сферы перешла еще и в политическую.

Вовлечение в хозяйственный оборот природных ресурсов в добывающих отраслях промышленности состоит в последовательном переходе от лучших ресурсов к худшим. Этой экономической стратегии придерживалась и газовая промышленность. Весь период ее развития характеризуется постепенным переходом от лучших ресурсов газа к более удаленным от центров газопотребления месторождениям, находящимся в осложненных горногеологических условиях, на возрастающих глубинах залегания, с ухудшающимися по мере развития газовой промышленности технико-экономическими показателями и т. д.

Если в начале ХХ в. газ добывали в густонаселенных промышленно развитых регионах страны (Кавказ, Украина, отдельные районы Средней Азии и др.), больше напоминающих курорты, то в конце ХХ в. основные регионы газодобычи сместились за Полярный круг, к шельфам арктических морей, в Восточную Сибирь. Так в 1960 г. на европейские районы СССР, включая Урало-Поволжье, приходилось 98% добычи газа, при этом на Северный Кавказ и Украину — 75%.

Природный газ и нефть не только ускорили развитие производительных сил общества, но и сохранили прежние негативные экологические проблемы, хоть и в меньших масштабах. Торговля газом из экономической сферы перешла еще и в политическую.

Использование невозобновляемых ресурсов должно справедливо распределяться между поколениями, истощение этих ресурсов должно осуществляться крайне экономно и компенсироваться разработкой и внедрением новых ресурсо- и энергосберегающих технологий, чтобы последующие поколения имели не меньше возможностей, чем их предшественники.

Эффективность и производительность газовой промышленности являются важными факторами успешного развития экономики северной страны России в целом. Пока в нашем распоряжении остаются большие запасы ископаемого топлива, и в первую очередь природного газа, у нас есть ещё время постепенно и без особых потрясений проводить научные исследования и внедрять инновационные разработки. Инновации должны вовлекать в топливноэнергетический баланс водород и другие виды топлив, например, метанол, а также возобновляемые источники энергии (Солнце, ветер, морские приливы, подземные (геотермальные) источники, гидроэнергетику, биомассу) и пр. Поиск альтернативных источников энергии и альтернативного образа жизни — еще одна причина, заставляющая оглянуться в прошлое и внимательно рассмотреть настоящее мирового топливно-энергетического комплекса.

Библиография

Дело жизни: Записки нефтяника, Н. К. Байбаков

предисл. А. А. Трофимука. — М.: Сов. Россия, 1984. — 350 с.

Естественный газ, его добыча и утилизация, М. Х. Шахназаров

М. Х. Шахназаров. — М.-Л.: Нефтяное изд-во НТУ ВСНХ СССР, 1928. — 429 с.

Буровая скважина в Астрахани (Газ в Астрахани)

Горный журнал. — 1847. — Ч. 1. — № 1. — С. 62–64.

Об источниках горючего газа близ Баку, Г. В. Абих

Горный журнал. — 1847. — Ч. 3. — № 9. — С. 400–402.

Стратегия развития газовой промышленности России

М.: Энергоатомиздат, 1997. — 344 с. — С. 243.

Очерки истории газовой промышленности России

Ю. И. Боксерман, Н. К. Байбаков и др. — М.: Газоил пресс, 2000. — 352 с. — С. 253.