Природний газ. Тільки газ тому виною

Природний газє сумішшю з певних різновидів газу, які утворюються глибоко в землі після розкладання осадових органічних порід. Це корисна копалина, яка повинна видобуватися разом з нафтою або як самостійна речовина.

Властивості природного газу

У природному станігаз представлений у вигляді окремих скупчень. Їх прийнято називати газовими покладами, які накопичуються в земних надрахяк газові шапки. Природний газ у деяких випадках може знаходитись у глибоких шарах землі у стані повного розчинення – це нафта або вода. Стандартні умови для утворення газу – це наявність температурного режимуу двадцять градусів та тиск близько 0,101325 Паскаля. Варто зазначити, що представлена ​​корисна копалина з природного родовища видобувається тільки в газоподібному стані- газогідрати.

Головні властивості природного газу – це відсутність будь-якого запаху та кольору. Щоб визначити витік, можна додати такі речовини, як одоранти, які мають сильно виражений і характерний неприємний запах. Найчастіше одорант замінюють на етил-меркаптан. Природний газ досить широко використовують як паливо на електричних станціях, у чорній та кольоровій металургії, цементних та скляних промислових підприємствах. Він може стати в нагоді під час виробництва будівельних матеріалів, для комунальних та побутових потреб, а також як унікальна сировина для отримання органічних сполукпри синтезі.

У якому стані транспортується газ?

Щоб значно спростити завдання транспортування та подальшого зберігання газу, його необхідно зріджувати. Додаткова умова- це охолодження газу, якщо є постійний підвищений тиск. Властивості природного газу надають можливості для перевезення його у звичайних балонах.

Для транспортування газу в балоні його необхідно розділити, після чого він складатиметься здебільшого з пропану, а також включатиме більш важкі вуглеводні. Це відбувається тому, що метан та етан не можуть перебувати в рідких станах, особливо якщо повітря досить тепле (18-20 градусів). При транспортуванні природного газу необхідно дотримуватись усіх вимог та встановлених норм. В іншому випадку можна зіткнутися з вибухонебезпечними ситуаціями.

Що являє собою скраплений природний газ?

Зріджений газ є певним станом газу, який охолодили за допомогою тиску. Зріджений природний газ приводиться в такий стан для того, щоб його було легше зберігати, і він не займав багато місця під час транспортування. Таким чином його можна доставити до кінцевого споживача. Щільність газу вдвічі менше щільностібензину. Залежно від складу температура кипіння може досягати до 160 градусів. Коефіцієнт зрідження чи економічний режим становить до 95 відсотків.

Газ, який знаходиться у свердловинах, необхідно ретельно підготувати для подальшого транспортування, щоб привезти його на підприємства. Це можуть бути хімічні заводи, котельні та міські газові мережі. Важливість правильної підготовки полягає в тому, що в природному газі знаходяться різноманітні домішки, які викликають певні труднощі під час його транспортування та застосування.

Як видобувається газ на території Росії

Природний газ утворюється у процесі змішування різноманітних видівгазу, які знаходяться в земної кори. Глибина може сягати майже 2-3 кілометри. Газ може з'явитися внаслідок високого температурного режиму, а також тиску. Але доступ кисню до місця видобутку повинен бути повністю відсутнім.

Видобуток природного газу на території Російської Федераціїздійснюється сьогодні у самій глибокій свердловині. Вона розташована біля міста Новий Уренгойде свердловина йде вглиб майже на шість кілометрів. Газ у цих надрах знаходиться під сильним та високим тиском. Правильний видобуток природної речовини – це буріння свердловин. У місцях, де є газ, ставлять кілька свердловин. Фахівці намагаються виконати буріння рівномірно, щоб пластові тиски мали однаковий розподіл.

Хімічний склад природного газу

Газ, який видобувають із природних родовищ, складається з вуглеводневих та не вуглеводневих компонентів. Природний газ - це метан, який включає більш важкі гомологи - етан, пропан і бутан. У деяких випадках можна зустріти природну речовину, в якій є пари пентану та гексану. Вуглеводень, який міститься в покладах, прийнято вважати важким. Він може утворюватися виключно у процесі утворення нафти, а також при перетворенні розсіяних органічних речовин.

Крім вуглеводневих компонентів, у природному газі є домішки діоксиду вуглецю, азоту, сірководню, гелію та аргону. У газонафтових родовищах деяких випадках присутні рідкі пари.

Що ми знаємо про вуглеводні? Ну хіба що щось із шкільної програмиз хімії, та періодично миготливе у ЗМІ слово "метан"... Що ми знаємо про природний газ, крім його вибухонебезпечних властивостей? Яким є ще застосування природного газу, крім загальновідомих нам приготування їжі та опалення житлових будівель? Що нового відбувається у світі енергоспоживання та енергетичної безпеки?

Основні властивості

Почнемо з того що відома фразаз приводу запаху газу у квартирі чи на вулиці не зовсім правильна. У котрий подається нам у квартири для приготування їжі або для підігріву води, немає ні смаку, ні запаху. Те, що ми відчуваємо, є не що інше, як спеціальна добавка, необхідна визначення витоків газу. Це так званий одорант, який додають його на спеціально обладнаних станціях у наступних пропорціях: 16 мг на одну тисячу кубометрів газу.

Основним компонентом газу, безумовно, є метан. Його зміст у газової сумішіскладає близько 89-95%, решта компонентів - це бутан, пропан, сірководень і так звані домішки - пил і негорючі компоненти, кисень і азот. Відсоток вмісту метану залежить від типу родовища.

Енергія природного газу, що виділяється при згорянні одного кубометра палива, називається теплом згоряння. Ця величинає однією з початкових у всіх питаннях проектування газових об'єктів, та різних країнахза основу беруться різні значення. У Росії розрахунок ведеться за нижчою теплотою згоряння, у країнах Заходу, таких як Франція та Великобританія, – за вищою.

Говорячи про вибухонебезпечність природного газу, варто згадати такі поняття, як межі вибуховості та небезпечна концентрація. Газ вибухає при концентрації їх у приміщенні від 5 до 15 % від обсягу. Якщо концентрація нижча, газ не горить, якщо концентрація більше 15%, то газоповітряна суміш горить при додатковій подачі повітря. Небезпечною концентрацією прийнято називати 1/5 від нижньої межі вибуховості, тобто 1%.

Основи види та застосування природного газу

Бутан та пропан знайшли своє застосування як паливо для автомобілів (скраплений газ). Також пропан використовується для заправлення запальничок. Етан як паливо застосовується вкрай рідко, оскільки є сировиною для поліетилену. Ацетилен вкрай горючий і використовується при зварюванні та різанні металів. Застосування природного газу, а якщо бути точніше – метану, нами вже обговорювалося, він використовується як пальне у плитах, колонках та котлах.

Різновиди природного газу, що видобувається

За типами видобувного газу родовища діляться на газові чи попутні. Основна відмінність між ними полягає у відсотку вмісту вуглеводнів. У газових родовищахвміст метану становить близько 80-90%, у попутних, або, як їх заведено ще називати, «нафтових», вміст його не більше 50%. Інші 50% - і нафта, що відокремилася від газу. Одним із найбільших мінусів газу із попутного родовища є обов'язкове його очищення від різних домішок. Отримання природного газу буває пов'язане з видобутком гелію. Подібні родовища трапляються досить рідко, гелій вважається оптимальним газом для охолодження. ядерних реакторів. Сірка, що виділяється із сірководнів, здобутих як домішка природного газу, також використовується у промислових цілях.

Основним інструментом при видобутку газу є бурова установка. Це чотиринога вишка заввишки близько 20-30 метрів. До неї підвішується труба із буром на кінці. Труба ця збільшується в міру збільшення глибини свердловини, в процесі буріння в свердловину додається спеціальна рідина, щоб породи, що руйнуються, її не забили.

Здійснюється подача цієї рідини за допомогою спеціальних насосів. Зрозуміло, вартість природного газу включає витрати на експлуатацію та спорудження газодобувних свердловин. Від 40 до 60% собівартості становлять витрати саме з цього.

Як до нас приходить газ?

Отже, залишивши місце видобутку, очищений природний газ надходить на першу компресорну станцію, або, як її ще називають, головну. Розташована вона найчастіше у безпосередній близькості від родовища. Там за допомогою установок газ з високим тискомнадходить у магістральні газопроводи. Для підтримки заданого тиску магістральних газопроводах встановлюються станції. Оскільки прокладання труб з даною категорією тиску всередині міст заборонено, перед кожним великим містомвстановлюється відгалуження. Воно вже, своєю чергою, не підвищує, а знижує тиск. Частина його витрачається великими споживачами газу. промисловими підприємствами, заводами, котельнями. А інша частина надходить у так звані ГРП – там тиск ще раз знижується. Де застосування природного газу нам з вами найбільш знайоме та зрозуміле? Це конфорки плит.

Як давно він із нами?

Активне застосування газу бере свій початок у середині 19 століття, після винаходу газового пальника. Причому початкове використання зараз для нас не зовсім звичне. Спочатку застосовувався він для освітлення вулиць.

У Радянському Союзі до кінця 30-х років минулого століття самостійної газової галузі не було. Родовища газу відкривалися випадково, лише за розвідці нафтових свердловин. Активне використання природного газу почалося з часів Великої Вітчизняної війни. Нестача палива, через втрату частини вугільних і нафтових родовищ, дала потужний поштовх розвитку газової галузі. Вже після закінчення війни газова галузь активно розвивалася і поступово стала однією з найенергоефективніших.

Альтернативи немає

Мабуть, найкращим доказомПереваги природного газу як найзручнішого джерела енергії є показники Москви. Підключення газу дозволило щодня економити один мільйон кубів дров, 0,65 мільйонів тонн вугілля, 150 тисяч тонн гасу і майже стільки ж. І все це було замінено на 1 млн. куб. м газу. Далі була поступова газифікація всієї країни і пошук нових родовищ. Пізніше було знайдено величезні запаси газу в Сибіру, ​​які й експлуатуються досі.

Промислове використання

Використання природного газу не обмежується лише приготуванням їжі – хоч і опосередковано, він застосовується для подачі тепла до житлових будинків. Більшість великих міських котелень у Європейській частині Росії використовують як основне паливо саме природний газ.

Також все частіше природний газ використовують у хімічної промисловостіяк сировина для одержання різних органічних речовин. всі більша кількістьавтомобільних гігантів розробляють автомобілі на альтернативних видах палива, у тому числі водні та природному газі.

Тільки газ тому виною

З погляду екології природний газ можна назвати одним із самих безпечних видіворганічного палива. Однак підключення газу до багатьох сфер життя людини і подальше спалювання призвело до багаторазового збільшеннязмісту у атмосфері. Інакше цей процес зветься " парниковий ефектІ це вкрай негативно позначається на кліматі нашої планети. Однак нові технології та рівень виробництва в Останнім часоммаксимально знижують рівень викидів у повітря. Нагадаємо, газ - один із найбезпечніших видів палива.

Природний газ – суміш газів, яка утворюється при розкладанні органічних речовин. Він відноситься до пальних і використовується як паливо і в . Іноді природний газ також називають «блакитним паливом» — саме такий колір має полум'я, яке утворюється під час його спалювання.

Природний газ може перебувати в надрах газовому станіу вигляді окремих скупчень або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ. Він також може бути розчинений у нафті чи воді.

Природний газ складається переважно з метану (до 98%). Крім нього до складу природного газу входять інші вуглеводневі сполуки (етан, пропан, ), а також водень, сірководень, азот, гелій і вуглекислий газ. Сам по собі природний газ не має кольору та запаху. Так як у великих концентраціях він смертельно небезпечний для людини, то до нього додають речовини, що мають сильний неприємний запах.

Метан широко поширений у космосі: третій за кількістю після водню та гелію. Він є однією із складових планет та астероїдів, але так як практичного застосуванняце не має, то до природних запасів газу ця частина не включається. Внаслідок неможливості видобутку не береться до уваги і велика кількість вуглеводнів, що містяться у земній мантії.

Поклади природного газу, що видобувається, зосереджені в осадовій оболонці. Вважається, що утворюються в результаті розкладання останків живих організмів. Природний газ утворюється при великих температурахі тисках, ніж , тому зазвичай залягає глибше (від одного до кількох кілометрів від поверхні землі). Найбільші запаси природного газу мають (Уренгойське родовище), .

У надрах газ розташовується в мікроскопічних порожнинах, які називають порами. Вони з'єднані між собою мікроскопічними каналами, якими газ надходить з пор з високим у пори з нижчим тиском. Природний газ видобувають із надр землі за допомогою свердловин, які розміщуються рівномірно по всій території родовища. Це створює рівномірне падіння пластового тиску в покладі. Перед використанням газу із нього необхідно видалити домішки, що робиться на спеціальному газопереробному підприємстві. Далі газ відправляють споживачам спеціальними трубопроводами.

Є суміш метану CH 4 з невеликою кількістю азоту N 2 і вуглекислого газу СО 2 - тобто, що він якісно тотожний за складом з газом, що виділяється з боліт .

Енциклопедичний YouTube

1 / 4

✪ Природний газ - Це цікаво

✪ Природний газ. Як це працює?

✪ Природний газ та нафта (загадка походження та проблема виснаження)

✪ № 53. Органічна хімія. Тема 14. Джерела вуглеводнів. Частина 1. Природний газ

Субтитри

Хімічний склад

Основну частину газу становить метан (CH 4) - від 70 до 98 %. До складу природного газу можуть входити більш важкі вуглеводні-гомологи метану:

• етан (C 2 H 6),
• пропан (C 3 H 8),
• бутан (C4H10).

Природний газ містить також інші речовини, що не є вуглеводнями:

• гелій (Не) та інші інертні гази.

Чистий природний газ не має кольору та запаху. Для полегшення можливості визначення витоку газу в нього велику кількістьдодають одоранти – речовини, що мають різкий неприємний запах (гнилий капусти, прілого сіна, тухлих яєць). Найчастіше як одорант застосовується тіоли (меркаптани), наприклад, етилмеркаптан (16 г на 1000 м природного газу).

Фізичні властивості

Орієнтовні Фізичні характеристики(залежать від складу; при нормальних умовах, якщо не вказано інше):

Родовища природного газу

В осадовій оболонці земної кори зосереджені величезні покладиприродного газу. Відповідно до теорії біогенного (органічного) походження нафти, вони утворюються внаслідок розкладання останків живих організмів. Вважається, що природний газ утворюється в осадовій оболонці при більших температурах і тиску, ніж нафта. З цим узгоджується той факт, що родовища газу часто розташовані глибше, ніж родовища нафти.

Величезними запасами природного газу володіють Росія (Уренгойське-родовище), Іран, більшість країн Перської затоки, США, Канада. З європейських країнВарто відзначити Норвегію, Нідерланди. Серед колишніх республік Радянського СоюзуВеликими запасами газу володіють Туркменія, Азербайджан, Узбекистан, а також Казахстан (Карачаганакське-родовище).

Метан та деякі інші вуглеводні широко поширені у космосі. Метан - третій за поширеністю газ у Всесвіті, після водню та гелію. У вигляді метанового льоду він бере участь у будові багатьох віддалених від сонця планет та астероїдів, проте такі скупчення, як правило, не відносять до покладів природного газу, і вони досі не знайшли практичного застосування. Значна кількість вуглеводнів присутня в мантії Землі, проте вони теж не становлять інтересу.

Газогідрати

У науці довгий часвважалося, що скупчення вуглеводнів з молекулярною вагою понад 60 перебувають у земній корі рідкому стані, а легші - у газоподібному. Однак у другій половині XX-віку група співробітників А. А. Трофимук, Н. В. Черський, Ф. А. Требін, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильєв виявили властивість природного газу в певних термодинамічних умовах переходити в земній корі твердий стані утворювати газогідратні поклади . Пізніше з'ясувалося, що запаси газу у цьому стані величезні.

Газ переходить у твердий стан у земній корі, з'єднуючись із пластовою водою при гідростатичний тискдо 250 атм та порівняно низьких температурах(До +22 ° C ). Газогідратні поклади мають незрівнянно більш високу концентрацію газу в одиниці об'єму пористого середовища, ніж у звичайних газових родовищах, оскільки один обсяг води під час переходу їх у гідратне стан пов'язує до 220 обсягів газу. Зони розміщення газогідратних покладів зосереджені головним чином у районах поширення багаторічномерзлих пород, а також на невеликій глибині під океанічним дном.

Запаси природного газу

Видобуток та транспортування

Природний газ знаходиться у землі на глибині від 1000 м до кількох кілометрів. Надглибокою свердловиноюнедалеко від міста Новий Уренгой отримано приплив газу з глибини понад 6000 метрів. У надрах газ знаходиться в мікроскопічних порожнинах (порах). Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами, цими каналами газ надходить з пір з високим тиском в пори з нижчим тиском до тих пір, поки не опиниться в свердловині. Рух газу в пласті підпорядковується певним законам.

Газ видобувають із надр землі за допомогою свердловин. Свердловини намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища для рівномірного падіння пластового тиску в поклади. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а також передчасне обводнення покладу.

Газ виходить з надр внаслідок того, що в пласті знаходиться під тиском, що багаторазово перевищує атмосферне . Таким чином, рушійною силоює різниця тисків у пласті та системі збору.

Світовий видобуток природного газу в 2014 році становив 3460,6 млрд м3. Лідируюче становище у видобутку газу займають Росія та США.

Підготовка природного газу до транспортування

Газ, що надходить із свердловин, необхідно підготувати до транспортування кінцевого користувача - хімічний завод, котельня, ТЕЦ, міські газові мережі. Необхідність підготовки газу викликана присутністю в ньому, крім цільових компонентів (цільовими для різних споживачів є різні компоненти), і навіть домішок, викликають труднощі під час транспортування чи застосуванні. Так, пари води, що містяться в газі, при певних умовможуть утворювати гідрати або, конденсуючись, накопичуватися в різних місцях (наприклад, вигин трубопроводу), заважаючи просуванню газу; сірководень викликає сильну корозію газового обладнання (труби, ємності теплообмінників тощо). Крім підготовки самого газу, необхідно підготувати і трубопровід. Широке застосуваннятут знаходять азотні установки, які застосовуються для створення інертного середовища в трубопроводі.

Газ готують по різним схемам. Згідно з однією з них, у безпосередній близькості від родовища споруджується установка комплексної підготовкигазу (УКПГ), на якій проводиться очищення та осушення газу в абсорбційних колонах . Така схема реалізована на Уренгойському родовищі. Також доцільною є підготовка газу мембранною технологією.

Для підготовки газу до транспортування застосовуються технологічні рішення із застосуванням мембранного газорозподілу, за допомогою якого можна виділити важкі вуглеводні (C 3 H 8 і вище), азот, вуглекислий газ, сірководень, а також значно знизити температуру точки роси по воді та вуглеводнів перед подачею в ГТС.

Якщо газ містить у великій кількості гелій або сірководень, то газ обробляють на газопереробному заводі, де виділяють сірку на установках амінової очистки та установках Клауса, а гелій - на кріогенних гелієвих установках (КГУ). Ця схема реалізована, наприклад, на Оренбурзькому родовищі. Якщо в сірководневому газі менше 1,5 % об., то також доцільно розглянути мембранну технологіюпідготовки природного газу, оскільки її застосування дозволяє знижувати капітальні та експлуатаційні витрати в 1,5-5

Транспортування природного газу

Нині основним видом транспорту є трубопровідний. Газ під тиском 75 атм прокачується трубами діаметром до 1,42 м. У міру просування газу трубопроводом він, долаючи сили теріння як між газом і стінкою труби, так і між шарами газу, втрачає потенційну енергіюяка розсіюється у вигляді тепла. Тому через певні проміжки необхідно споруджувати компресорні станції (КС), на яких газ зазвичай дотискається до тиску від 55 до 120 атм і потім охолоджується. Спорудження та обслуговування трубопроводу дуже дорогі, проте це найдешевший з точки зору початкових вкладень та організації спосіб транспортування газу на невеликі та середні відстані.

Крім трубопровідного транспорту широко використовують спеціальні танкери-газовози. Це спеціальні судна, на яких газ перевозиться в зрідженому стані в спеціалізованих ізотермічних ємностях при температурі від -160 до -150 °С.

Для зрідження газ охолоджують за підвищеного тиску. При цьому ступінь стиснення досягає 600 разів залежно від потреб. Таким чином, для транспортування газу цим способом, необхідно протягнути газопровід від родовища до найближчого морського узбережжя, побудувати на березі термінал, який значно дешевше за звичайний порт, для зрідження газу і закачування його на танкери, і самі танкери. Звичайна місткість сучасних танкерів становить від 150 000 до 250 000 м3. Такий метод транспортування є значно економічнішим, ніж трубопровідний, починаючи з відстаней до споживача зрідженого газу більше 2000-3000 км, оскільки основну вартість становить не транспортування, а вантажно-розвантажувальні роботи, але вимагає вищих початкових вкладень в інфраструктуру, ніж трубопровідний. До його переваг відноситься також той факт, що скраплений газ куди більш безпечний при перевезенні та зберіганні, ніж стислий.

У 2004 р. міжнародні постачання газу трубопроводами склали 502 млрд м³, зрідженого газу - 178 млрд м³.

Також є й інші технології транспортування газу, наприклад, за допомогою залізничних цистерн.

Розроблялися також проекти транспортування газу з використанням

Деякі окремі випадки

• Ідеальний газ - газ, у якому взаємодія між молекулами зводиться до парних зіткнень, причому час міжмолекулярного зіткнення набагато менше середнього часу між зіткненнями. Ідеальний газ є найпростішим модельним об'єктом молекулярної фізики.

Рівняння стану ідеального газу

• Реальний газ – газ, у якому враховується взаємодія між молекулами. Рівняння стану реального газу часто будується методами теорії збурень, при цьому на відміну від рівняння стану ідеального газу описується набором віріальних коефіцієнтів.
• Газ ван-дер-Ваальса - окремий випадокреального газу із досить простим модельним рівнянням стану. Найважливішою властивістюгазу ван-дер-Ваальса є існування в такій простій моделі фазового переходу газ-рідина.
• Частково або повністю іонізований газ називається плазмою.

Також газомчасто коротко називають природний газ.

Етимологія

• модифікованим методом NX19 мод;
• модифікованим рівнянням стану GERG-91 мод;
• рівнянням стану AGA8-92DC;
• рівнянням стану ВНІЦ СМВ.

Теплоємність

Термічна іонізація

Термічна іонізація - надання достатнім атомам кінетичної енергіїдля відриву електрона від ядра та подальшої іонізації внаслідок підвищення температури газу та тепловий рухатомів газу, що призводить до зіткнень та перетворенням їх на кінетичну енергію. Температури, необхідні для іонізації газів, дуже високі (наприклад, водню цей показник становить 6 000 К). Цей тип іонізації газів поширений переважно у природі.

Іонізація електричним ударом

При низькій температурі газ може проводити струм, якщо потужність його внутрішнього електричного поля перевищує деяке порогове значення. Порогове значення в даному випадку- досягнення електроном під впливом електричного поля достатньої кінетичної енергії, необхідне іонізації атома. Далі електрони знову розганяються електричним полемдля іонізації та іонізують два атоми і т. д. - процес стає ланцюговим. Зрештою все вільні електронидосягнуть позитивного електрода, позитивні іони – негативного електрода. Цей типіонізації поширений переважно у промисловості.

• Будь-яка речовина на високих температурахта в інертному середовищі є газом.