Файл: Учебное пособие Введение в специальность(испр).doc

4.4. Использование высоких технологий в газовой отрасли

В XXI веке газовая отрасль начинает играть все более важную роль в мировой экономике в связи с сокращением запасов нефти. Учитывая ведущую роль отечественной газовой промышленности в мировом газовом хозяйстве, экономическое и технологическое состояния этой отрасли все в большей степени будут определять не только энергобезопасность, но и развитие экономики страны в целом.

Интенсивное развитие газодобывающей промышленности требует повышения эффективности процессов добычи природного газа и конденсата, увеличения компонентоотдачи пластов, совершенствования систем разработки и эксплуатации месторождений природных газов.

Научно-технологическая революция конца XX века в нефтегазовой промышленности сопровождалась развитием научных основ и технологий четырехмерной геологии, геофизики и гидродинамики, интенсивным использованием горизонтальных и направленных скважин различной «архитектуры», новейшими достижениями в технологиях разработки месторождений в акваториях морей и океанов и созданием высокоэффективных глубоководных платформ для их реализации, все более интенсивным внедрением физических методов и волновых (в частности, вибрационных и акустических) технологий воздействия на продуктивные нефтегазовые пласты.

Результаты исследований последних лет направлены на развитие научных основ указанных и других новых технологий изучения месторождений природных газов и обеспечения их рациональной разработки.

Особое внимание уделено направлениям, являющимся основой новых математических и технологических методов, обеспечивающих надежность прогнозируемых параметров в условиях отсутствия достаточной и качественной информации, а также технологиям добычи газа в системе пласт — устье скважины, принципиально отличающимся от общепринятых технологий.

Большое внимание уделяется расчету и прогнозированию извлекаемых запасов газа. Это определяющий параметр, от которого зависит достоверность прогнозируемых показателей, он является основным источником информации.

Все большую роль в развитии газовой отрасли имеют технологии по сжижению газа.

В XXI веке наряду с трубопроводной системой газоснабжения во многих странах все большую роль начинает играть сжиженный природный газ (СПГ). Такой способ использования газового топлива становится все более привлекательным и конкурирует с трубопроводной газоснабжающей системой.

4.5. Инновационные технологии в угольной промышленности

Основу производственного потенциала российской угольной промышленности первого и второго десятилетий XXI века составят высокопроизводительные комплексно-механизированные угледобывающие предприятия.

Существенно повысится качество угольной продукции. Полностью будут прекращены поставки потребителю необогащенных высокозольных углей. Из угля будут получать новые виды топлива: жидкие и газообразные углеводороды, водоугольные суспензии, бездымные брикеты и другие продукты переработки угля повышенного спроса. Будут созданы экологически чистые угольные технологии на всех стадиях производственного цикла «добыча ― переработка ― транспорт ― использование».

В XXI веке до 80―85 % энергетических и значительная часть коксующихся углей будет добываться наиболее эффективным открытым способом с применением технологических схем и оборудования нового технического уровня.

На шахтах существенно повысится концентрация горных работ. Широкое применение получат высокопроизводительные технологические схемы, такие как «лава―шахта» и «лава―пласт». Уже строятся шахты нового технического уровня с применением таких схем и новейших механизированных комплексов.

Широкое применение в XXI веке будут находить нетрадиционные экологически безопасные способы разработки угольных месторождений — скважинные и другие способы разработки без присутствия человека под землей.

Скважинная технология будет достаточно эффективно применяться также при извлечении шахтного метана. Его ресурсы в угольных пластах сопоставимы с ресурсами природного газа.

Приоритетным направлением угольной промышленности в XXI веке должно стать повышение качества и других потребительских свойств угольной продукции с помощью новых технологий обогащения угля и его глубокой переработки. Перспективны технологии комплексной переработки для получения бытовых термобрикетов из Канско-Ачинских бурых углей и каменноугольных шламов и отсевов.

В промышленности будет реализовано и такое новое направление комплексного использования энергетического потенциала угля как энерготехнологические комплексы. Они будут производить не только электроэнергию, но и другую товарную продукцию: экологически чистое бытовое топливо (брикеты), моторные топлива, продукты органического синтеза и т.п.

В более отдаленной перспективе получат развитие технологии производства искусственного жидкого топлива на основе гидрогенизации и мягкого пиролиза для получения жидких углеводородов и экологически чистого твердого топлива. Из угля будут получать и нетопливные продукты, в том числе адсорбенты различного назначения, удобрения, буровые реагенты.

Значительные перспективы имеет использование водоугольной суспензии — нового вида органического топлива на основе угля. Опытно-промышленный комплекс Белово―Новосибирск протяженностью 264 км и производительностью 3 млн т/год на сухую массу уже практически реализован.

XXI век ― время широкого развития трубопроводного транспорта водоугольного топлива. Представляется вполне вероятным сооружение нескольких таких трубопроводов из Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов, протяженностью более 1000 км каждый и производительностью до 20 млн т/год.

Углеотходы будут сжигаться по технологии сжигания в циркулирующем кипящем слое на мини-ТЭЦ, расположенных непосредственно на площадках шахт, разрезов и обогатительных фабрик. Они позволят снизить выбросы сернистого ангидрида, оксидов азота, ароматических углеводородов и бензапиренов.

Совокупность принципиально новых решений по всему технологическому циклу «добыча―использование» угля позволит обеспечить высокую конкурентоспособность и экологическую безопасность российской угольной промышленности уже в ближайшем будущем.

4.6.Перспективы развития атомной энергетики

XXI век — этап крупномасштабной атомной энергетики. Динамика развития и долевое участие каждой энергетической технологии в балансе мирового производства энергии определяются в основном ресурсами топлива и воздействием на окружающую среду. В конечном счете, это сводится к экономической приемлемости того или иного энергетического ресурса.

Сравнение запасов энергоресурсов органического топлива с величиной потребляемой энергии в XXI веке не вызывает тревоги. Однако истощение запасов нефти и газа потребует заметного увеличения использования угля.

Оценки запасов ядерного топлива в земной коре и в водах океанов даже при консервативных предположениях о возможном извлечении этих материалов показывают, что использование ядерной энергии в любых масштабах не встретит ресурсных ограничений на обозримый период времени.

При производстве энергии в окружающую среду возвращаются отходы и низкопотенциальное тепло. В последние десятилетия активно изучается глобальное потепление климата. Это потепление связывается с парниковым эффектом, обусловленным выбросом газообразных продуктов сгорания, и является одним из принципиальных ограничений наращивания производства энергии за счет сжигания органического топлива.

Для ядерных источников характерна компактная форма отходов и технически обоснованная возможность концентрации и локализации радиоактивных продуктов сгорания. Суммарная масса ядерных отходов в миллионы раз отличается от массы отходов при сжигании органического топлива. Потенциальная экологическая опасность использования ядерной энергии связана с образованием радиоактивности. Возникающая радиоактивность не превышает по количеству распадов активность исходных сгорающих элементов. Однако количество распадов в единицу времени в облученном топливе превышает радиоактивность исходного ядерного сырья. Этим определяется проблема безопасности ядерной энергетики: образующаяся короткоживущая радиоактивность должна быть локализована в обозначенном временном интервале.

Практически неограниченные ресурсы ядерного топлива, высокая энергоемкость, компактность отходов, экологическая совместимость, а также наличие апробированных технологий, доказанная экономическая конкурентоспособность и техническая безопасность делают ядерную энергию фаворитом в обеспечении значительной доли энергопроизводства в XXI веке, когда могут возникнуть проблемы с органическим топливом.