Природный газ: состав, залегание, газоконденсат

ВВЕДЕНИЕ

Еще три  века назад слова “газ” не существовало. Его впервые ввел в XVII веке голландский ученый Ван-Гельмонт. Оно определяло вещество, в отличии от твердых и жидких тел способное распространятся по всему доступному ему пространству (в обычных условиях) без скачкообразного изменения своих свойств. С тех пор слово “газ” во все основные языки мира. Среди известного комплекса естественных полезных ископаемых, относящихся к топливно-энергетичесской группе, одно из основных по использованию в народном хозяйстве странны занимают природные горючие газы.

В топливно-энергетичесских ресурсах мира природный газ оценивается в 630 млрд. тут, что составляет 4,9% от общей суммы топливных ресурсов, а возможное извлекаемое количество его определяется в 500 млрд. тут, т. е. Около 80% от прогнозных ресурсов. Известно, что доля природного газа в общемировом энергетическом балансе с 1900 г. возрастала медленными темпами и в мировом потреблении различных видов топлива в начале текущего столетия оценивалось в 0,9%.

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный  газ лучший вид топлива. Его отличают полноте сгорания без дыма и копоти; отсутствие золы после сгорания; легкость розжига и регулирование процесса горения. Запасы природного газа на нашей  планете очень велик. Он является источником сырья для химической промышленности. Помимо природного газа существует искусственный газ. Впервые он был получен в лабораторных условиях в конце XVIII века. Искусственным газом сначала освещались улицы и помещения, поэтому его и назвали “светильным газом”. Помимо названных газов существуют также попутные нефтяные газы. По своему происхождению тоже является природным газом. Особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образовывая газовую “шапку”. При извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого давления отделяется от нее.

 

1 СОСТАВ

Природные газы  состоят преимущественно из предельных углеводородов, но в них встречаются также сероводород, азот, углекислота, водяные пары.

Газы, добываемые из чисто газовых  месторождений, состоят в основном из метана.

Газ и нефть в толще земли  заполняют пустоты пористых пород, и при больших их скоплениях целесообразна  промышленная разработка и эксплуатация залежей.

Давление в пласте зависит от глубины его залегания. Практически  через каждые 10 м глубины давление в пласте возрастает на 0,1 МПа (1 кгс/см² ).

В состав газообразного топлива входят горючая и негорючая части. Чем больше горючая часть топлива, тем больше удельная теплота его сгорания. Различия в физико-химических и теплотехнических харак теристиках газового топлива обусловлены разным количеством в составе газа горючих и негорючих газообразных компонентов (балластов), а также вредных примесей.

К горючим компонентам относятся  следующие вещества.

Водород Н₂ Бесцветный нетоксичный газ без вкуса и запаха, масса 1 м³ которого равна 0,09 кг. Он в 14,5 раза легче воздуха. Удельная теплота сгорания водорода составляет: Q_B — 12 750 кДж/м³ , 33 850 ккал/кг и 68 260 ккал/моль; Q_н — соответственно 10 800 кДж/м³, 28640 ккал/кг и 57 740 ккал/моль и превышает на теплоту, затрачиваемую на испарение воды, образующейся при сгорании водорода; 1 м³ водорода, сгорая в теоретически необходимом количестве воздуха, образует 2,88 м³ продуктов горения.

Водородно-воздушные смеси легко  воспламенимы в весьма пожаро - и взрывоопасны.

Метан СН₄ Бесцветный нетоксичный газ без запаха и вкуса. В состав метана входит 75 % углерода и 25 % водорода; масса 1 м³ метана равна 0,717 кг. При атмосферном давлении и температуре —162 °С метан сжижается и его объем уменьшается почти в 600 раз. Поэтому сжиженный природный газ является перспективным энергоносителем для многих отраслей народного хозяйства.

Вследствие содержания в метане 25 % водорода (по массе) имеется большое  различие между его высшей и низшей удельной теплотой сгорания. Высшая удельная теплота сгорания метана Q_в составляет 39 820 кДж/м³ , 13 200 ккал/кг и 212 860 ккал/моль; низшая — Q_н — соответственно 35 880 кДж/м³, 11 957 ккал/кг и 191 820 ккал/моль.

Содержание метана в природных газах достигает 98 %, поэтому его свойства практически полностью определяют свойства природных газов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ЗАЛЕГАНИЕ

 

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых  организмов. Считается, что природный  газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Норвегию, Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеют Туркмения, Азербайджан, Узбекистан, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение)

Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные  газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан  — третий по распространённости газ  вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует  в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие  скопления, как правило, не относят  к залежам природного газа, и они  до сих пор не нашли практического  применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых  организмов. Считается, что природный  газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Огромными запасами природного газа обладают Россия (Уренгойское месторождение), Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран стоит отметить Норвегию, Нидерланды. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеют Туркмения, Азербайджан, Узбекистан, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение)

Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные  газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан  — третий по распространённости газ  вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует  в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие  скопления, как правило, не относят  к залежам природного газа, и они  до сих пор не нашли практического  применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ГАЗОКОНДЕНСАТ

 

Газовые конденсаты, жидкие смеси высококипящих углеводородов различного строения, выделяемые из природных. при их добыче на т. наз. газоконденсатных месторождениях. В пластовых условиях при сочетании высоких давлений (10-60 МПа) и температур в парообразном состоянии находятся некоторые бензино-керосиновые фракции, реже - более высокомолекулярные жидкие компоненты нефти. При разработке месторождений давление снижается до 4-8 МПа, и из газа выделяется сырой (нестабильный) конденсат, содержащий в отличие от стабильного наряду с углеводородами С5 и выше растворенные газы метан-бутановой фракции. При уменьшении давления по мере расходования газа газоконденсат выделяется в геологическом пласте и, следовательно, пропадает для потребителя. Поэтому при эксплуатации месторождений с большим содержанием газовых конденсатов из добытого на поверхность земли выделяют углеводороды С3 и выше, а фракцию C1-С2 для поддержания давления в пласте закачивают обратно. Бензины, полученные из газовых конденсатов по классической технологии, обычно имеют низкую детонационную стойкость. Для ее повышения используют антидетонаторы. Выход фракций газовых конденсатов, применяемых в качестве дизельного топлива, колеблется от 9% (Пунгинское месторождение) до 26% (Вуктыльское месторождение); эти фракции для большинства конденсатов характеризуются сравнительно высокими температурами помутнения и застывания и могут использоваться как топливо только в летний период. Для получения зимнего дизельного топлива необходима их депарафинизация.

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Природный газ - ценнейшее природное ископаемое, открывшее перед человеком удивительные возможности "химического перевоплощения". Природный газ занимает ведущее  место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Ее доля в общем потреблении  энергоресурсов непрерывно растет.

Природный Газ останется в ближайшем будущем основой обеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтегазохимической промышленности. Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработки нефтегазовых месторождений. Но ресурсы газа в природе ограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычи привело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятно расположенных месторождений.

В проблеме рационального использования природного газа большое значение имеет повышение коэффициента их полезного использования. Одно из основных направлений здесь предполагает углубление уровня переработки газа в целях обеспечения потребности страны. Другим эффективным направлением является снижение удельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а также повсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии во всех звеньях народного хозяйства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Тиаб Доналдсон - Петрофизика (2009). Норман Дж. Хайн - Геология, разведка, бурение и добыча нефти [2008, PDF, RUS]. Н.И. Буянов «Нефть и газ в народном хозяйстве». А.Л. Козлов и В.А. Нуршанов «Природное топливо планеты». Бека К. и Высоцкий И. «Геология нефти и газа». «Газовые и газоконденсатные месторождения», под ред. В.Г. Васильева и И.П. Фабрева.

^