インサイド・ルック天然ガスはどのようにして採掘されるのか？

天然ガスとは何か？

一般に「橋渡し燃料」と呼ばれる天然ガスは、炭化水素の混合物であり、最も合成された有機物であるメタン（CH4）からできている。メタンとともに、エタン、プロパン、ブタン、ペンタンなどの炭化水素、微量の二酸化炭素、窒素、硫化水素（卵の腐ったような臭い！）、水蒸気を含んでいる。生の天然ガスのままであれば、これはまったく無臭・無色・可燃性であり、強力なエネルギー源となる。地中深くに埋もれている宝物のようなもので、何百万年もかけて腐敗した有機物から作られたため、化石燃料として知られている。天然ガスがどのように抽出され、加工され、最終的に使用されるかを説明する際には、この点を把握することが重要である。

想像もつかないことだが、人類が出現するはるか以前から、地球上には海の生物や植物の遺骸が存在していた。これらの植物の残骸は、海底や湿地帯に沈殿し、長い年月を経て、強烈な熱と高圧に埋もれて熱層となった。時が進むにつれて、地殻の奥深くに埋もれていたその有機物は、極度の高圧下で形成され始めた。猛烈な熱と高圧が組み合わさって、この物質の一部は石炭、石油、天然ガスに変化した。多孔質岩層に閉じ込められた熱発生メタンの供給源である。石油が埋蔵されている場所には、これらの地層も存在し、天然ガスの貯蔵場所として機能している。このプロセスは何千年にもわたり、地球が植物の基本的な残骸を天然資源に変えることができたことを証明している。このプロセスは将来、再生可能なエネルギー源になり得るのだろうか？もしかしたら、いつの日か地球温暖化に貢献するかもしれない。

天然ガス埋蔵量の探査と位置確認

天然ガスの探求は、ドリルを掘ることから始まるのではない。地質学者とは、地殻に関するデータや地図をもとに、注目すべき地層を探し出す現代の仲間である。地質学者とは、地殻に関するデータや地図をもとに、注目すべき地層を探し出す現代の仲間である。また、天然ガスを含むとされる岩石にも注目する。地中深くに位置するこれらの地質学的特性は、この天然資源の捕獲を成功させるために極めて重要である。おそらく在来型天然ガスかシェールガス、あるいはタイトガスが見つかるだろう。掘削には、オンショアおよびオフショアの地震探査が不可欠である。この調査では、「タンパー・トラック」などの特殊な装置で発生させた地震波を使って地表をマッピングし、石炭鉱床を特定する。地球を貫通する音波がさまざまな岩層で反射し、地下構造の写真画像が作成される様子を可視化する。

候補地が見つかれば、次の段階は偵察掘削である。文字通り、地中に穴を開けて地下に何があるかを見つけるのだ。これには、推定される天然ガス貯留層に到達するために、しばしば地下何千フィートもの深い井戸を掘削する必要がある。この種の試掘井は、大まかな推測を立てることが目的ではなく、実際には、掘削と内挿のための戦略が十分に設定されている。立方フィート単位で測定可能なガス量、ガス圧、岩石の浸透性の具体的な特性などのデータを収集するために、工学的なツールと機器が使用される。これは、貯留層から天然ガスを抽出するという商業的利用の観点から、貯留層の実現可能性を知る上で効果的な支援となる。これはリスクではあるが、最高の地質学的ネットワークと工学的専門知識に裏打ちされたものである。これは、利用可能な天然ガスの可能性と質的な判断、および将来の生産をどのように規制するかを決定するのに役立ちます。

抽出方法：井戸からパイプラインまで

地殻の奥深くから天然ガスを抽出することは、もはや遠い昔のことではなく、むしろ歴史となって多くの人々に愛されている。これには、工学と地質学の魅惑的な融合が関わっている。その方法は、在来型か非在来型かといった天然ガス鉱床の種類によって大きく異なる。例えば、非在来型天然ガスよりも、非透水性の岩盤層の下に多数埋蔵されている在来型ガスとして知られる植物分解物の方が、採掘は容易である。垂直掘削では、天然ガス貯留層に到達するまで岩石層を進みながら、より深い深度まで到達することができる。比較的単純なプロセスだが、いくつかの欠点がある。天然ガスの埋蔵地は、一般的に、貯留層がある鋼鉄製のケーシングで支えられた井戸の中にあります。それは全体として非常に簡単な作業と見なされていると言ってもよさそうだ。非在来型天然ガスの他の方法は、水平掘削とハイドレート破砕を実施することができます。

一方、水平掘削はその逆で、より広い範囲を掘削することができる。これは他の方法よりも効率的で、生産率も向上する。これと水圧破砕法を組み合わせることで、天然ガス業界を抑制し、荒廃させてきた制約がなくなる。ガスを抽出するために、水、砂、化学薬品を混合したものを高圧で注入し、坑井に流し込んで岩盤を伸ばすことでガスを押し出す。

しかし、このツールは環境問題、特に水の使用や地下水資源の汚染の可能性といった問題も引き起こしている。地中からパイプラインに至る天然ガスの道のりは、世界社会のエネルギー需要を満たすことを目的とした、人類の果てしない発展の物語である。それは、偉大な計画、慎重なエンジニアリング、そして地球の資源に対する最大の配慮をもってなされなければならない仕事である。

天然ガスの処理と精製

生のままの天然ガスは、控えめに言ってもあまり有用ではない。水蒸気、二酸化炭素、硫化水素、その他メタン分子以外の炭化水素が含まれており、これらを処理する必要がある。本来、これらは純粋な天然ガスの成分ではない。しかし、ここで天然ガス処理プラントの出番となる。これらのプラントは工業用クリーニングステーションとして機能し、他の不要な成分からメタンを抽出する。おそらく新しい技術によって、このプロセスはさらに改善されるだろう。これはガスのエネルギーを下げるだけでなく、パイプラインの腐食を促進する可能性があるからだ。次に、プロパン、ブタン、エタンなど、天然ガスの最終用途や用途とは別の天然ガス液体をろ過する作業がある。

メタン分子を主成分とする泥炭は、より利用しやすい形に変化し、さまざまな施設や発電所に供給できるようになった。硫化水素のような有害な不純物を除去することで、このプロセスは天然ガスをより使いやすいものにする。粗製天然ガスを使用可能な燃料に変換する手順は、小売可能な状態になるまで多くの段階を経る必要がある。様々な方法と技術が使用されるため、最終製品は様々な品質と安全基準に合格した純粋な天然ガスとなる。願わくば、需要を満たすだけの天然ガスの埋蔵量があればいいのだが。モレキュールシーブは、この精製プロセスにおいて重要な役割を果たします。もしかしたら、まだ十分に探索されていない別の天然ガス源があるかもしれない。いつか掘削現場の近くで炭鉱メタンが発見され、その埋蔵天然ガスから新しい技術が生まれるかもしれない。メタンハイドレートやそのような天然ガス源が何をもたらすかはわからない。

モレキュラーシーブス効率と品質の向上

天然ガス処理に使用されるモレキュラーシーブの種類

モレキュラーシーブは、工具箱の様々なビットと同じように天然ガス操業に使用され、各ビットは独自の専用特性を発揮する。例えば、3Aおよび4Aモレキュラーシーブは、ハイドレートの状態やパイプラインシステムの腐食を防ぐために天然ガスを乾燥させるために使用される。5Aや13Xのような他のふるいは、ガスから二酸化炭素や硫化水素をより効率的に除去する。精製プロセスを通じて天然ガスの品質を向上させるには、適切なモレキュラーシーブを選択する必要があります。不純物の種類とユーザーが求める純度を考慮して、適切なツールを使用することです。

精製にモレキュラーシーブを使用する利点

天然ガスの精製は非常に難しい作業だが、モレキュラーシーブはこの作業を容易にする。モレキュラーシーブは、人類が知っている他のどの濾過システムよりもさらに精密な濾過が可能である。基本的に、分子ふるいは再利用可能なレベルの濾過を提供する。高価で無駄の多い他の有害物質のろ過方法とは異なり、モレキュラーシーブは可逆的であるため、メンテナンスはあまり必要ない。再充電する能力は、持続可能なバッテリーに似ている。あらゆる産業が持続可能なエンジニアリングへと向かっている今日、環境に優しい分子ふるいも簡単に取り入れることができる。そのユニークなデザインは、温度や圧力に関するさまざまな変化に耐えることを可能にする。したがって、天然ガス濾過産業に関しては、多くの障壁を取り除くことができます。

天然ガス用途におけるモレキュラーシーブ性能の最適化

特に天然ガス用のモレキュラーシーブは、熱と温度の補正だけでなく、より良い性能を得るための多要素の最適化が必要である。このことは、定期的な監視作業やベッドの交換というアップグレードが少ないことと対照的であり、モレキュラーシーブベッドを注意深く最適化することにより、最高の性能と耐久性のバランスが保たれるようなプロセスシステムの変更によって是正されない限り、このような作業は憂慮すべきものと思われる。しかし、より重要なことは、上記のすべては、目の前のタスクに特化した分子ふるいの正しい種類とサイズを選択することによってのみ達成することができますが、彼らはJalonのようなその分野の専門家であるため、それを達成するためにJalonのようなものの支援を求めることが賢明です。そうすることで、モレキュラーシーブ・バイオプロスペクティングとガス精製が連携し、システム自体の信頼性を高めながら、コストと時間を削減することができる。

天然ガスの輸送と貯蔵

パイプライン・ネットワークと配給システム

採掘後、ガスは一連の厳重な処理手順を経て、複雑なシステムのように国中を走るパイプラインの非常に大きなグリッドを通って出発する。これらのパイプラインの多くは長さが数キロに及び、ガスを採掘拠点から利用可能な拠点まで運ぶ役割を果たし、最終的な利用者は消費者であることも指摘されている。体内の静脈や動脈のように、パイプライン・システムは天然ガス産業の特徴として機能し、天然ガスの途切れることのない供給を保証する。この天然ガスは、全米の家庭の快適さと多くの工場の稼働を保証するのに十分な量である。生産地と都市を結ぶ、パワフルだが静かな建築家であるこのネットワークの広さを想像してみてほしい。

地下貯蔵施設

天然ガスを貯蔵する必要性は、ガスの需要と供給が著しく異なる場合、特に冬の需要ピーク時に明らかになり、非常に重要である。地下貯蔵が増加するのは、冬のピーク需要期である。地下貯蔵とは、枯渇した天然ガス埋蔵量や塩の洞窟に作られたトンネルで、天然ガスの巨大な蜂の巣のような役割を果たす。突発的な供給制約が発生した場合でも、この地下備蓄がそのような混乱に対する安全装置として機能し、生産量の変動にもかかわらず、天然ガスをある程度安定的に供給することを可能にしている。これは、需要が旺盛な場合に手をつけることができるガス備蓄を持っていることと似ている。実際、2022年3月のある日、米国は2.4兆立方フィートの天然ガスを埋蔵量と貯蔵量から抜き出し、これらの施設がエネルギー需要の処理に不可欠な極であることをより大きく示している。この特に貯蔵されたエネルギーは、特に冬のような大量の需要がある時に、いつでも電力供給が停止しないことを保証するものである。

長距離輸送用液化天然ガス(LNG)

長距離輸送、特に大洋を横断する場合、天然ガスは液化天然ガス（LNG）に変換される。天然ガスを-260°Fまで冷却することで、体積が600分の1になり、専用のタンカーによる輸送効率が大幅に向上する。このプロセスによって世界市場が開放され、パイプラインに直接アクセスできない国でも天然ガスを輸入できるようになる。これは、テクノロジーがいかにこの貴重なエネルギー源の範囲を広げ、大陸をつなぎ、世界中の経済に力を与えているかを示す魅力的な例である。天然ガスを凝縮したLNGは、貿易を促進し、よりクリーンな燃焼燃料の多様な供給を確保することで、世界のエネルギー事情においてますます重要な役割を果たしている。

天然ガス採掘の環境影響

天然ガスによるエネルギー資源の採掘は、他の化石燃料に比べれば汚染度は低いが、それでも環境に影響を与えるプロセスを伴う。探鉱、掘削作業、生産、ガスの輸送といったさまざまな段階で、気候変動に影響を与えるメタンや二酸化炭素といった温室効果ガスが排出される。水圧破砕（フラッキングも含む）の結果、水の消費、化学物質による地下水面の撹乱、使用済み廃水の廃棄が懸念される。これらの問題を軽減するための次のステップは何だろうか？パイプラインや坑井の建設による土地の劣化や生息地の喪失は、動物や植生に影響を与えるため、心配すべき環境要因である。同様に、天然ガスエネルギーが石炭よりも二酸化炭素の排出量が少ないという事実は変わりませんが、天然ガスの工業的または家庭的な使用は望ましくない影響を伴います。このような問題に対処するためには、ガスが漏出するような要因を防ぐための代替手段を設けるなど、業界慣行基準を設ける必要がある。また、この化石燃料のエネルギー効率を向上させるために、公害やガス排出に対処する規制措置を講じる必要もある。おそらく、天然ガスエネルギーの使用方法の変更が必要なのだろう。

最高のモレキュラーシーブスならジャロンをお選びください

天然ガスを精製する際に重要なのは、使用するモレキュラーシーブの品質である。ジャロンは、天然ガス処理に特化した専門的なモレキュラーシーブの主要サプライヤーとして、その名を知られるようになった。専門性が高く、効果もある。この分野におけるジャロンの材料科学と商業化のノウハウは、完璧さと価値の創造、操業コストの削減、より優れた最終製品を保証するものです。例えば、ジャロンは脱水、炭層メタン精製、その他の非在来型天然ガス用途に3Aモレキュラーシーブを提供することができます。細部への集中を高め、顧客満足を確保することで、天然ガス処理業者の信頼できる供給源として、同社は確固たる地位を築いている。

結論

地球の核から始まり、私たちの家庭や産業に届くまでの天然ガスの全過程は、それ自体が魅力的であり、人類がいかにエネルギーを求めて進化してきたかを示している。このユニークな化石燃料の組成が研究され、それを抽出するために使われる技術も探求された。畑に掘られた多数の垂直井戸から始まり、フラッキングのようなより近代的な方法まで。モレキュラーシーブの適用により、生産される天然ガスの品質が大幅に改善される精製の一連の流れが浮き彫りにされた。また、天然ガスの生産と利用が環境に与える影響を認識しながら、天然ガスの輸送と貯蔵についても論じてきた。しかし最後に、最も重要な点は、未来のグリーンエネルギーシステムにおける天然ガスの位置づけについて、より実証的な選択をするために、地球からパイプラインまでの天然ガスの旅を理解できるようになることである。