Нижний Новгород +7 (831) 225-38-05 (многоканальный)

 
 

 
 
 
 
 
   

Общие сведения о природном газе

 

Что такое газ, химический состав, физические свойства, месторождения природного газа, синтез природного газа, и т.д.

Исторические факты о природном газе:

Еще три века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от жидких и твердых тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств, то есть занимать весь предоставленный ему объем. С тех пор слово “газ” во все основные языки мира. Из истории развития человечества известно, что природный горючий газ был известен с древнейших времен, но использование его не имело широкого распространения. В местах выхода его на поверхность земли он иногда загорался, и такой факел существовал долгое время. Эти факелы называли вечным огнем, и первые сведения о них находим у Масуди (X в.), Катдиб-Челяби и др. А вот жители Ирака и Индии были убеждены, что когда из расщелин среди скал поднимаются в высь языки пламени, то происходит это по велению бога огня. Поэтому этот огонь считается здесь священным. Так же в своих записках о путешествиях Марко Поло упоминает о том, что природные газы использовались для освещения и отопления в некоторых районах Китая. Путешественник Кемпфер в своих отчетах о посещении Апшерона в 1682-1686 гг. писал, что местные аборигены данного полуострова для приготовления пищи и обжига известняков широко используют горючие газы. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах, а для освещения улиц городов применялись газовые лампы. В ряде других литературных источниках часто упоминаются “вечные огни” в Сураханах (на Апшеронском полуострове), существовавшие еще в начале XX в. и привлекавшие большое внимание исследователей.

Химический состав и физические свойства природного газа:

Все газообразные, в большинстве своем неочищенные углеводородные соединения, которые добываются из недр земли и являются горючими и называются природным газом (п.г.). Они не имеют запаха (чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество меркаптанов, имеющих резкий неприятный запах, это - т. н. одоранты) и содержат множество примесей. Большинство топливных газов являются смесью горючих и негорючих газов, с преобладанием горючих компонентов: метана, этана, пропана и бутана, (в порядке уменьшения их содержания). П. г. не содержит свободного водорода, монооксида углерода, кислорода, олефинов или ацетилена, хотя во многих залежах имеются диоксид углерода (углекислый газ), азот, сероводород и инертные газы. Ряд месторождений п. г., содержит промышленные концентрации гелия. Составную часть п. г. составляет метан (CH4) - до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды т.к. этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10), гомологи метана (соединения, принадлежащие к одному классу, но отличающиеся друг от друга по составу на целое число групп СН2). Также в состав п.г. входят другие не углеводородные вещества (ухудшают качество природного газа): водород (H2), сероводород (H2S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не). П. г. относится к полезным ископаемым, и является высокоэкономичным энергетическим топливом.
Относительные физические характеристики п. г.:
Плотность: ρ = 0,7 кг/м³ (сухой газообразный) либо 400 кг/м³ (жидкий);
Температура самовозгорания: t = 650 °C;
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом: от 5 % до 15 % объёмных;
Удельная теплота сгорания: от 16 до 42 МДж/м³ (газообразного).

Применение

Энергетическая и химическая ценность п. г. определяется содержанием в нём углеводородов. П. г. в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газовом состоянии в виде отдельных скоплений (газовых залежей) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений - это свободный газ, либо в растворённом состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях (0,101325 МПа при 20 °С) - только в газовом состоянии. Также природный газ может находиться в виде газогидратов (газовые гидраты или клатраты — кристаллические соединения, образующиеся при определённых термобарических условиях из воды и газа.). Разница в составе природного и попутного нефтяного газа имеется. В последнем, как правило, больше сравнительно тяжёлых углеводородов, которые обязательно отделяются, прежде чем использовать газ. Природный газ называется «сухим», если почти не содержит бензина (менее 1 л на 25 м3 газа). «Жирный» газ может содержать бензина в 10 раз больше. Смесь жидких углеродов может быть получена, как путем сжатия и охлаждения газа, так и путем его абсорбции нефтью. Полученные жидкости называются сжиженным нефтяным газом (газоконденсатом) и имеют разнообразное применение.
Главное использование п.г. - в качестве топлива (октановое число при использовании в двс: 105-110, используется сильно сжатый метан, точнее п. г.) в промышленности и быту. В промышленности он применяется как топливо на электростанциях, цементной и стекольной промышленности, при производстве стройматериалов и для коммунально-бытовых нужд, в цветной и чёрной металлургии, при выплавке металлов, при выплавке стекла, так же как сырье для получения органических соединений при синтезе, производстве извести и цемента, приготовлении хлеба и другой пищи и во многих других случаях. Он используется также в производстве бензина, сажи и некоторых важных химических продуктов, т.к. метиловый спирт, формальдегид, синтетический аммиак. Г. п. применяют для получения олефиновых углеводородов, и в первую очередь этилена и пропилена, которые в свою очередь являются сырьём для дальнейшего органического синтеза. Из них производят пластические массы, синтетические каучуки, искусственные волокна и др. продукты. В домашнем хозяйстве газ служит горючим в печах, нагревательных приборах, газовых плитах и т.п. В качестве газообразного топлива обычно используются природный газ, нефтяной (попутный) газ и остаточные газы технических процессов, например, коксовый газ, доменный газ, газ получаемый в генераторе с отсасыванием и т.д. П. г. одно из важнейших горючих ископаемых, занимающие ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств. На сегодняшний день п. г. является наиболее важным первичным источником энергии.

Топливные газы разделяются на четыре группы в соответствии с теплотворной способностью (Hu) следующим образом:

 

Тощий газ

Hu < 2.5

кВтч/м3n

Средние газы

Hu = 2.4 - 4.0

кВтч/м3n

Сильные газы

Hu = 4.0 - 6.0

кВтч/м3n

Обогащенный газ

Hu > 6.0

кВтч/м3n

 

Геология природного газа:

Залежи п.г. как и угля, и нефти, образовались в местах отложений простых организмов, которые преобразовались под воздействием высоких давлений и температур. Серия залежей, подчинённых единой геологической структуре, составляет отдельные месторождения. Месторождения природного газа находятся в пористых горных породах, образовавшихся в результате тектонических сдвигов. Структуры месторождений различны для складчатых и платформенных условий. В складчатых районах выделяются две группы структур, связанные с антиклиналями и моноклиналями. В платформенных районах намечаются четыре группы структур: куполовидных и брахиантиклинальных поднятий, эрозионных и рифовых массивов, моноклиналей, синклинальных прогибов. Все газовые и газонефтяные месторождения приурочены к тому пли иному газо-нефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длительного погружения в современной структуре земной коры. Состав природного газа существенно отличается от одного месторождения к другому. Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на две группы: пластовые и массивные. В пластовых залежах скопления газа приурочены к определённым пластам-коллекторам. Массивные залежи не подчиняются в своей локализации определённым пластам. Наиболее распространены среди пластовых сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой. Подземными природными резервуарами для 85% общего числа газовых и газоконденсатных залежей служат песчаные, песчано-алевритовые и алевритовые породы, нередко переслоённые глинами; в остальных 15% случаев коллекторами газа являются карбонатные породы.
Многие месторождения п. г., залегающие на глубине не более 1,5 км, состоят почти из одного метана с небольшими примесями его гомологов (этапа, пропана, бутана), азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода; с глубиной содержание гомологов метана обычно растет. В газоконденсатных месторождениях содержание гомологов метана значительно выше, чем метана. Это же характерно для газов нефтяных попутных. В отдельных газовых месторождениях наблюдается повышенное содержание углекислого газа, сероводорода и азота. Поэтому перед использованием природный газ должен проходить обработку, позволяющую удалить ненужные компоненты, например, сернистокислую соль, воду и т.д. Обработка, как правило, осуществляется на месте добычи. При этом особую сложность представляет удаление серных соединений, поскольку при их сжигании выделяется токсичный сернистый газ (SO2).Встречаются п. г. в отложениях всех геологических систем начиная с конца протерозоя и на различных глубинах, но чаще всего до 3 км. Образуются п. г. в основном в результате катагенетического преобразования органического вещества осадочных горных пород. Залежи п. г. формируются в природных ловушках на путях миграции газа. Миграция происходит в результате статической или динамической нагрузки пород, выжимающих газ, а также при свободной диффузии газа из областей высокого давления в зоны меньшего давления. Различают внерезервуарную региональную миграцию сквозь мощные толщи пород различной проницаемости по капиллярам, порам, разломам и трещинам и внутрирезервуарную локальную миграцию внутри хорошо проницаемых пластов, коллектирующих газ.
Часть мирового запаса газа сосредоточена в виде так называемых газовых гидратов состава М*nH2O (где М-молекула газа, а величина n колеблется от 5.75 до 17), или клатратов. Внешне они напоминают спрессованный снег. Их месторождения существуют в условия вечной и многолетней мерзлоты и представляют собой потенциальный источник добычи газа методами, сходными с традиционными способами добычи твёрдых горючих ископаемых. Но пока газовые гидраты осложняют работы газодобытчиков Севера - забивают скважины и трубопроводы, уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с ними в скважины закачивают некоторые химикаты или сжигают часть газа.

 

 
 

 

 



 

Copyright 2017 «ООО КНПЦ»