Физико-химические свойства природного газа: СПГ. Физические и химические свойства природного газа

Физико-химические свойства природного газа — КиберПедия

Газ – без цвета, вкуса и запаха. Неядовит, нетоксичен. Обладает удушающим действием, т.е. при утечках вытесняет кислород из объёма помещений.

Пожаровзрывоопасен.

Примерно в два раза легче воздуха, поэтому при утечках скапливается в верхних слоях помещений.

Плотность воздуха: rвозд.=1,29 кг/м3.

Плотность газа: rгаза.=0,72 кг/м3.

4. При температуре –162ОС и атмосферном давлении (760 мм Hg. ст.) природный газ переходит в жидкое состояние.

5. Температура, развиваемая при сгорании газа от +1600 до +2000ОС.

6. Температура воспламенения +645ОС.

7. При сгорании одного кубометра газа выделяется 8500 Ккал тепла (Теплотворная способность природного газа).

8. Пределы взрываемости газа: от 5% до 15% по объёму.

При концентрации газа в воздухе помещений менее 5% или более 15% взрыва не будет. Будет пожар или возгорание. Когда меньше 5% - будет недостаток газа и меньше теплоты, которая поддерживает горение.

Во втором случае (концентрация более 15%) будет мало воздуха, т.е. окислителя, и малое количество тепла для поддержания горения.

9. Сила взрыва 8,5 кг/см2 (давление взрывной волны).

Скорость взрывной волны от 1,5 до 3,5 км/сек (т.е. от взрыва не убежишь).

Опасные свойства газа

(т.е. чем он опасен)

1. Обладает удушающим действием.

2. Пожаровзрывоопасен.

Условия для взрыва газа.

1. Наличие концентрации газа в воздухе помещения или на улице от 5% до 15% по объёму.

2. Наличие источника огня.

Источником огня может быть искра (возникающая при падении металлического инструмента; искра, возникающая при включении и выключении электроприборов; от сигареты; от статического электричества; от раскалённого предмета до температуры +645ОС, внесённого в помещение).

ПОСКОЛЬКУ ГАЗ ЛЕГЧЕ ВОЗДУХА ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО В ДВА РАЗА, ТО ПРОБУ ПЕРЕД ВЫПОЛНЕНИЕМ ГАЗООПАСНЫХ РАБОТ БЕРУТ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ ПОМЕЩЕНИЯ, АППАРАТА, ЁМКОСТИ ИЛИ ТОПКИ КОТЛА.

Для гарантии берут пробы в нижней, средней и верхней частях.

Так как газ без цвета, вкуса и запаха, то для его обнаружения при утечках, в газ добавляют одорант в количестве 16 грамм на 1000 кубометров газа.

Одорант – химическое вещество с резким запахом тухлых яиц, жидкость зеленоватого цвета. Этилмеркаптан С2H5SH. Это ядовитое вещество (поэтому при работе необходимы фартук, сапоги, противогаз и т.п. защитные средства).

Неодорированный газ (без запаха) подавать населению нельзя, а на промышленные объекты можно при соблюдении следующих мер безопасности:

установки сигнализатора непрерывного контроля загазованности помещения (сигнал с этого прибора выводится на клапан-отсекатель, установленный на вводе газопровода в объект).

Газ выпускается по стандарту, ГОСТ 5545-89. Этот ГОСТ определяет состав газа и примеси в него входящие:

· на 98% из метана СН4;

· 2% - другие углеводороды, инертные газы и т.д.

Так как газ в основном состоит из метана, то его свойства определены свойствами метана.

ГОСТ определяет, что запах газа после одоризации должен ощущаться при его концентрации в воздухе помещений не более 1%.

Отсюда:

ОПАСНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ГАЗА, ПРИ КОТОРОЙ ВСЕ РАБОТЫ ВЫПОЛНЯЮТСЯ В АВАРИЙНОМ ПОРЯДКЕ ПО ПЛАНУ ЛИКВИДАЦИИ АВАРИИ, ЯВЛЯЕТСЯ 1% И ВЫШЕ

Контроль степени одоризации газа определяется по ГОСТ 22387.5 (от 1977 года, действует и поныне).

Степень одоризации газа определяется комиссией в составе 5-ти человек с нормальным обонянием (т.е. без насморка). В специальном помещении создают концентрацию газа 1%, вентиляторами этот газ интенсивно перемешивается, потом входит комиссия и ставит оценки по запаху по 5-ти бальной шкале, затем выводится средне-арифметическая оценка. Если оценка 3 и выше, то одоризация удовлетворительная. Результаты проверки степени одоризации записываются в специальном журнале или составляется акт, в котором отражаются результаты этих проверок.

Одорант хорошо взаимодействует с металлом трубы, т.е. коррозирует его.

Пробу на анализ запаха берут в двух точках: в начале трубы и конце тупи-кового участка газопровода города или посёлка.

Если степень запаха недостаточная, то “Горгаз” или эксплуатирующая орга-низация сообщает на АГРС о просьбе добавить одорант.

Одорант подаётся в газопровод капельным методом.

Осушка газа. (очистка газа).

Газ добывают из недр земли методом бурения скважин. Два способа бурения скважин: роторное и турбинное.

При роторном бурении привод бурового инструмента находится на поверхности земли.

При турбинном бурении турбина находится на забое, на лопатки которой подаётся буровой раствор и приводит турбину во вращение и происходит бурение.

Глинистый раствор выполняет следующие функции:

· является движущей силой;

· вымывает породу из забоя;

· укрепляет стенки скважины от осыпания;

· предотвращает преждевременный выброс газа.

После обвязки скважины сдаются в эксплуатацию и газ с них идёт на УКПГ, где освобождается от механических примесей и влаги.

От влаги газ осушают в специальных абсорберах с помощью жидких поглотителей воды: ДЭГа и ТЭГа или осушают в абсорберах на твёрдых поглотителях.

После очистки газа от воды и механических примесей, газ поступает в магистральный газопровод, который всегда проложен в две нитки под давлением 75 кгс/см2 .

Через 25 км на магистральном газопроводе (ГП) установлена запорная арматура (шаровые краны или задвижки) для отключения повреждённого участка ГП и его ремонта.

Через каждые 100 км установлены КС для поднятия давления

Потеря давления при движении газа по магистральному газопроводу (МГ) происходит из-за трения газа о стенку трубы, преодоления углов поворота, а также компенсаторов температурных расширений.

Происхождение газа

По мнению учёных газ произошёл в результате разложения остатков животного и растительного мира органического происхождения. Погибшие животный мир и растения от вулканической деятельности земли попали в её недра, где на них стали действовать повышенное давление и температура.

При дальнейшей вулканической деятельности на осадки действовали ещё большие давление и температура.

cyberpedia.su

Природный газ и его физико-химические свойства

Природный газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии. Обычно, в виде отдельных скоплений (газовых залежей) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. Часто является попутным газом при добыче нефти.

В стандартных условиях природный газ находится только в газообразном состоянии.

У природных газов отсутствует цвет, запах, вкус.

К основным показателям природных газов относятся:

· Состав;

· теплота сгорания;

· плотность;

· температура воспламенения;

· границы взрываемости;

· температура горения;

· давление при взрыве (о чём будет сказано немного позже).

Природные газы чисто газовых месторождений в основном состоят из метана (Ch5) – 82%-98% и других углеводородов.

В составе горючего газа имеются горючие и негорючие вещества.

К горючим веществам относятся:

– углеводороды,

– водород,

– сероводород.

К негорючим относят:

–углекислый газ,

–кислород,

–азот,

–водяной пар

После добычи из газа извлекают токсичный газ сероводород, содержание которого на том момент не должно превышать 0,02 г/м3.

Теплота сгорания – это количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 м3 газа. Измеряется теплота сгорания в МДж/м3 газа.

И при нормальных условиях колеблется в рамках: 28—46 МДж/м³.

Величина, рассчитываемая отношением массы вещества к его же объему, называется плотностью вещества. Измеряется плотность в кг/м3. Плотность природного газа полностью зависит от его состава и находится в пределах с = 0,73 - 0,85 кг/м3.

Важнейшей особенностью любого горючего газа является жаропроизводительность, т. е. максимальная температура, достигаемая при полном сгорании газа, если необходимое количество воздуха для горения, точно следует химическим формулам горения, а изначальная температура газа и воздуха равняется нулю. Жаропроизводительность природных газов составляет около 2000 - 2100°С. Действительная температура горения в топках значительно ниже жаропроизводительности и зависит от условий сжигания.

Сам природный газ не имеет цвета, вкуса и запаха. Его одорируют. В газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан. А интенсивность запаха делают такой, чтобы человеческий нос ощутил газ, когда его объем уже составляет 1%. Это значит, что еще 4% и человек может не проснуться, либо произойдёт взрыв, который может унести с собой не одну жизнь.

Реализация его полезных свойств в современном мире

Считается, что доля газа, как самого дешёвого топлива, в последние годы быстро выросла (за счёт сокращения добычи нефти и угля).

Природный газ имеет широкое применение в народном хозяйстве. Также природный газ лучший вид топлива. Его отличают полнота сгорания без дыма и копоти, отсутствие золы после сгорания, легкость розжига и регулирование процесса горения. Запас природного газа на нашей планете очень велик.

В современном мире природный газ стали широко применять в промышленном производстве.

В жилых частных и многоквартирных домах газом пользуются для отопления, подогрева воды и приготовления пищи.

Занялись вплотную переводом общественного транспорта на газовое топливо. В силу последнего даже было введено октановое число, характеризующее степень детонации для газов, колеблющееся в пределах от 105 до 120 единиц.

Также в огромных количествах используется как топливо для котельных, ТЭС. Осваивают применение в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. В XIX веке природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы), но это, естественно, надолго не прижилось из-за часто происходящих аварий и несчастных случаев.

Известно, что система потребителей природного газа использует его неравномерно.

Связано это с сезонным изменением потребности в топливе. Детальное изучение и учет неравномерности газоподачи и газопотребления в отдельные экономические районы страны с интенсивно развитой промышленностью привело к необходимости создания вблизи крупных городов газохранилищ большой емкости. Сооружение таких хранилищ – газгольдеров на поверхности и рассчитанных на содержание в них огромных объемов газа, помимо сложности хранения, весьма и трудно осуществимо по технико-экономическим условием. Наиболее экономичный способ хранения газа – это подземный. В этом случае используются выработанные нефтяные и газовые месторождения, или водоносные пласты и закачивается в них газ.

1.3 Основные аспекты безопасности

Природный газ является дешевым и доступным топливом. Поднёс спичку и вот – тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться. Мы редко задаёмся вопросом: всё ли так надёжно и просто?

Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по газопроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам. Вроде бы всё просто: Бери и Пользуйся! Так мы и поступаем. Свои действия довели до автоматизма: зажигаем спичку, подносим ее к газовой горелке, открываем редуктор. Это правильная последовательность, так и надо. Нельзя давать выходить газу без горения, иначе возникнут различные последствия, потому что метан в смеси с воздухом в 5-15% случаев взрывоопасен, а именно:

до 5 % - газ не горит;

от 5 до 15 % - газ взрывается;

больше 15 % - газ горит при подаче воздуха.

Т.е. при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз и мгновенно составляет (0,8—1,0 МПа). Поэтому и возникает мгновенный взрыв.

Температурой воспламенения называется температура топливовоздушной смеси, смесь при которой загорается без источника воспламенения. Для природного газа она находится в пределах 645-700°С, а это температура любой электрической искры или даже кончика сигареты во время затяжки.

Природный газ примерно в два раза легче воздуха и он быстро улетучивается в атмосферу.

Также существует опасность отравления угарным газом. При использовании неисправных приборов, природный газ сгорает не полностью, а при неполном сгорании образуется токсичный угарный газ СО, который при содержании 0,08 % во вдыхаемом воздухе, человек чувствует головную боль и удушье. При повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания (смерть наступает через 30 минут)

Что касается здоровья персонала, то в большинстве случаев, отравление природным газом при нормально функционирующем оборудовании им не грозит. Рабочие помещения снабжены очень мощной вентиляцией и сверхчувствительными датчиками загазованности. Также основная часть оборудования, такого как: компрессора, магистрали, задвижки большого диаметра, соединительные элементы, располагается на открытом воздухе.



biofile.ru

Физико-химические свойства сжиженного природного газа (СПГ)

Одна из основных страниц сайта уже содержит основные свойства сжиженного природного газа. В качестве дополнения здесь приводится некоторая более детальная информация. Напомним, что СПГ – это криогенная жидкость, являющаяся смесью углеводородов ряда С1-С4 с содержанием метана более 80%. Количество углеводородов ряда С5-С8 в составе сжиженного природного газа допустимо, но ограничено долями процента и должно контролироваться, так как их повышенное содержание будет приводить к запарафиниванию поверхности криогенных технологических узлов.

Компонентный состав сжиженного природного газа
Источник: dolgikh.com
Показатель	Норма, %
Объемная доля метана	92±6
Объемная доля этана	4±3
Объемная доля пропана и более тяжелых углеводородов	2,5±2,5
Объемная доля азота	1,5±1,5
Массовая доля сероводорода и меркаптановой серы	не более 0,005

Типичный состав СПГ различных производителей
Источник: Oil&Gas Journal
Производители СПГ	Мольные доли фракций, %
	Метан	Этан	Пропан	Бутаны	Пентаны
Das Island, Абу Даби	87,10	11,40	1,27	0,14	0,00
Whintnell Bay, Австралия	87,80	8,30	2,98	0,88	0,00
Bintulu, Малайзия	91,20	4,28	2,87	1,36	0,01
Arun, Индонезия	89,20	8,58	1,67	0,51	0,02
Lumut, Бруней	89,40	6,30	2,80	1,30	0,00
Bontang, Индонезия	90,60	6,00	2,48	0,82	0,01
Ras Laffan, Катар	89,60	6,25	2,19	1,07	0,04

Физические свойства СПГ

Физические свойства сжиженного природного газа зависят от компонентного состава и от давления. Например, для плотности в различных источниках указываются следующие диапазоны значений: 370-430, 430-470, 410-500, 400-420 кг/м3. В нижеследующей таблице отражены изменения плотности и температуры кипения СПГ в зависимости от различных значений избыточного давления и компонентного состава газа.

Зависимость плотности и температуры кипения СПГ от состава газа и избыточного давления
Источник: dolgikh.com
Давление, МПа	Состав, % метана	Молекулярнаямасса, кг/кг·моль	Плотность, кг/м куб.	Температуракипения, °C
0,5	97	16,7	392	–135
	80	20,9	459	–132
0,0	97	16,7	422	–162
	80	20,9	495	–160

Основные физические характеристики сжиженного газа

• Температура кипения при атмосферном давлении: –162°C
• Плотность сжиженного газа при атмосферном давлении: 420 кг/м3
• Низшая теплота сгорания (при 0°C и 101,325 КПа): 35,2 МДж/м3(или 11500 ккал/кг)
• Пределы воспламенения при газификации: 4…16% (объемных)
• Минимальная температура воспламенения газовоздушной смеси: 557°C (830 К)

В процессе регазификации СПГ из одного объема жидкости при стандартных условиях (21°C, 1 атмосфера) получается около 618 объемов природного газа. Жидкий газ обычно хранится в изотермических резервуарах при температуре кипения, которая поддерживается за счет испарения СПГ.

При сжижении природного газа повышается как калорийность газа, получаемого последующей регазификацией, так и самого СПГ. С одной стороны, в процессе сжижения удаляется углекислый газ, а с другой – ШФЛУ, входящая в состав СПГ, повышает калорийность, так как этан, пропан и бутаны обладают большей высшей теплотой сгорания (высшей удельной теплотворной способностью), чем метан (на кубометр газа или на кубометр СПГ; если сравнивать по весу, то выигрыш незначителен). Этот аспект можно учесть, проводя экономические расчеты за поставляемый СПГ на калориметрической основе (а не на волюметрической). Для примера, расчеты показывают, что энергетическая ценность СПГ, получаемого из газа нижнего мела месторождений полуострова Ямал, может достигать 23 MBTU/м3 (24,5 ГДж/м3), что на 10% больше, чем для СПГ, получаемого из сухого газа.

Примечание:

Высшая теплотворная способность газа в жидком виде при 15°C:

• Метан – 16,672 ГДж/м3 (рассчитано условно как для идеального газа)
• Этан – 18,459 ГДж/м3
• Пропан – 25,358 ГДж/м3
• n-бутан –28,715 ГДж/м3)

 

lngas.ru

Химические свойства газа

Химические свойства газа

Любое газовое топливо представляет собой смесь различных простых горючих и балластных газов. Химические свойства газа определяют свойства смеси, т. е. газового топлива.

Алканы, т. е. углеводороды предельного ряда, являются основными составляющими горючей части природных и попутных газов. Алканы нередко называют парафинами или углеводородами метанового ряда. Общая химическая формула алканов - СnН2n+2. Родоначальником ряда алканов является метан - СН4, далее, по мере увеличения числа атомов углерода в молекуле, следуют: этан - С2Н6, пропан - С3Н8, бутан - С4Н10, пентан - C5h22, гексан - С6Н14 и т. д.

Физические и химические свойства газа предельных углеводородов закономерно изменяются по мере увеличения их молекулярного веса.

В нормальных условиях, т. е. при температуре 0° С и давлении 760 мм рт. ст., первые члены ряда до бутана включительно - газы, не имеющие цвета и запаха, последующие - жидкости. Все алканы, кроме метана, имеют плотность выше плотности воздуха.

Под действием высокой температуры алканы расщепляются, переходят в более простые и стойкие соединения (например, метан, а также алкены), выделяя сажистый углерод и водород. Стойкость алканов против воздействия температуры снижается с увеличением молекулярной массы.

Содержание углеводородов тяжелее бутана - пентана даже в "сыром" природном газе (т. е. не подвергавшемся обработке) незначительно, поэтому при расчетах химические свойства газа ограничиваются пентаном, суммируя с ним все последующие углеводороды.

Алканы, как и продукты их полного сгорания, не являются ядовитыми. Имеются данные, что высокомолекулярные предельные углеводороды при больших концентрациях в воздухе обладают слабым наркотическим действием.

Алкены, или олефины, входят в заметных количествах в состав искусственных газов, особенно газов крекинга жидкого топлива. Родоначальником ряда алкенов является этилен. Общая химическая формула алкенов - СnН2n- Первые три члена этого ряда - этилен (этен) - С2Н4, пропилен (пропен) - С3Н6 и бутилен (бутен) - С4Н8.

Алкены, являющиеся непредельными углеводородами, представляют собой ценное сырье для химической промышленности.

Токсическое действие алкенов сходно с действием алканов, т. е. при высоких концентрациях они обладают наркотическими свойствами.

Водород Н2 имеется во всех искусственных газах. Это горючий газ, не имеющий запаха и цвета, не токсичен. Водород является самым легким из газов, он в 14,5 раз легче воздуха, поэтому низшая объемная теплота его сгорания меньше, чем у других компонентов газового топлива.

Сероводород h3S содержится в большинстве искусственных и некоторых природных газах. Это бесцветный горючий газ тяжелее воздуха (плотность - 1,54 кг/м3), с сильным запахом, напоминающим запах тухлых яиц. Вызывает сильную коррозию металлов.

Сероводород ядовит. Он действует на нервную систему, а также на дыхательные пути и глаза. При концентрациях сероводорода выше 1 мг/л смертельное отравление может произойти почти мгновенно от паралича дыхательных центров. Допустимая концентрация его в воздухе помещений установлена не более 0,01 мг/л, а в газе, поступающем в городские сети, - не болев 2 г на 100 м3. Высокая токсичность сероводорода и строгие требования к его содержанию вызывают необходимость очистки газового топлива перед подачей его потребителям.

Окись углерода СО в большом количестве содержится в генераторных газах, являясь наряду с водородом основным горючим компонентом.

Окись углерода - химически стойкий горючий газ, не имеющий цвета. Плотность СО (1,25 кг/м3) незначительно ниже плотности воздуха. 

Окись углерода является сильным ядом; концентрация его в воздухе в 1% приводит через 1-2 мин к сильному отравлению и смерти. Предельная концентрация СО в воздухе рабочей зоны цехов по существующим нормам не более 0,03 мг/л при длительной работе и не более 0,05 мг/л при пребывании в загазованной атмосфере до 1 ч.

Окись углерода является продуктом неполного сгорания углерода и может находиться в продуктах сгорания любого топлива, содержащего углерод или углеродные соединения.

Сероуглерод CS2 в небольших количествах входит в состав газов, получаемых при сухой перегонке топлив, содержащих серу. Температура кипения сероуглерода +46° С, т. е. при обычных условиях он является жидкостью. Пары сероуглерода в 2,6 раза тяжелее воздуха. Высокие концентрации паров сероуглерода в воздухе приводят к отравлению. Предельно допустимая концентрация в рабочей зоне 0,01 мг/л.

Цианистый водород HCN - сильнейший яд, содержащийся в небольших количествах в газах сухой перегонки топлива. Предельное содержание HCN в газах, применяемых для городского газоснабжения, Пе выше 0,05 мг/л, предельно допустимая концентрация в воздухе промышленных предприятий - 0,0003 мг/л.

Кроме перечисленных выше горючих газов и паров искусственные газы содержат некоторое количество смол, аммиака, нафталина. Эти соединения, представляющие большую ценность для химической промышленности, извлекаются из газового топлива в установках улавливания или очистки газа.

В качестве балластных примесей во всех газах, как природных, так и искусственных, имеются азот N2, водяные пары Н2О и двуокись углерода СО2. Азот и двуокись углерода не токсичны и не агрессивны, т. е. не обладают коррозионными свойствами. Наличие водяных паров может привести к образованию конденсата, усиленной коррозии трубопроводов и образованию гидратных пробок при дальнем транспорте природного газа. Во избежание этого природные и попутные газы перед подачей в магистральные трубопроводы подвергают осушке, при которой одновременно удаляется и двуокись углерода.

gas-boiler.su

Физико-химические свойства газов

Физические свойства природных газов имеют большое значение для изучения процессов миграции УВ, их фазовых превращений, формирования, разрушения и разработки залежей нефти и газа.

Состояние газа определяется тремя параметрами: давлением, температурой и плотностью. В качестве стандартных условий при термодинамических расчётах принимают температуру равную 0 °С и давление 0,1 МПа. При прочих расчётах температуру газов принимают равной 20 °С.

Абсолютная плотность газа(ρ) – это отношение массы сухого газа (m) к его объему (v): ρ = m / v, выражаемое в килограммах на кубический метр (кг/м3) или в граммах на кубический сантиметр (г/см3). Часто используется понятие об относительной плотности газов. Это отношение плотности газа к плотности воздуха, которое является безразмерной величиной. У метана она равна – 0,55, этана – 1,04,.

В общем, плотность газа зависит от его химического состава, молекулярной массы, давления и температуры. Она уменьшается с ростом температуры и растет с повышением давления и молекулярной массы.

Критические параметры и состояние. Возможность существования газа в пластовых условиях в различных формах определяется термобарическими параметрами, то есть абсолютными значениями и соотношением температуры и давления.

Критическая температура (Ткр) - это температура, при которой исчезают все различия между жидкостью и её паром и, следовательно, плотность жидкости и пара становится одинаковой. При температуре выше критической вещество может существовать только в газообразном состоянии. В этом случае газ нельзя превратить в жидкость без понижения температуры никаким увеличением давления.

Таким образом, газом называется вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре выше критической, а паром – вещество, находящееся в газообразном состоянии при температуре ниже критической. Следовательно, пар можно превратить в жидкость увеличением давления, а газ – нельзя.

Метан, азот, водород, кислород и инертные газы находятся в недрах при температуре выше критической, поэтому не могут превращаться в жидкое состояние. Пропан, бутан, этан, углекислый газ и сероводород могут находиться в пластовых условиях при температурах ниже критических, что создает возможность превращения их в жидкость. Жидкий углекислый газ обнаружен во включениях в минералах.

Давление насыщения (упругость водорастворенных газов) – это пластовое давление, при котором подземные воды насыщены газом до предела. В этом случае при снижении пластового давления газ начнет выделяться из жидкости в свободную фазу. Происходить это будет до тех пор, пока в жидкости вновь не установится равновесие между пластовым давлением и растворимостью газа при данных условиях.

Растворимость газа в жидкостях. В пластовой нефти и воде растворено огромное количество газа. Растворимость газа является его важнейшим свойством, которое определяет физические характеристики флюидных систем. Зависит она от состава и соотношения жидкостей и газа, а также от давления и температуры. При небольших температурах и давлениях, до 5 МПа, растворимость газов подчиняется закону Генри, по которому количество газа (Vг), растворенного при данной температуре в единице объема жидкости (Vж), прямо пропорционально давлению газа (p).

Объем газа, растворенный в пластовых условиях в единице объема или массе жидкости и измеренный в нормальных условиях, называют газонасыщенностью (Г). Газонасыщенность, выраженную в кубических метрах газа, содержащегося в 1 м3 или 1 т жидкости (м3/м3 или м3/т) называют также газовым фактором (Гф).

Растворимость газа в нефти. От количества газа, растворенного в пластовой нефти, зависят её вязкость, сжимаемость, термическое расширение, плотность.

Различные газы обладают разной растворимостью в нефтях, причем с уменьшением молекулярной массы газа его коэффициент растворимости снижается. Особенно плохо растворяется азот, затем метан. Хорошо растворяются в нефтях углекислый газ, этан и пропан. Большое значение для растворимости газов имеет состав нефтей. В легких метановых нефтях лучше растворяются гомологи метана, а в тяжелых нефтях лучше растворяется метан. Углеводородные газы хуже растворяются в нефтях с повышением температуры.

Растворимость газа в воде. Растворимость газовых компонентов в воде намного ниже, чем в нефти и зависит от состава газа, температуры, давления и минерализации воды. Наибольшей растворимостью обладают кислые газы (Н2S и СО2). С повышением температуры растворимость газов в воде вначале падает, достигая минимума у разных газов при 60-100 °С, а затем быстро растет, особенно при увеличении давления. С ростом минерализации воды растворимость уменьшается.

Растворимость нефти в газе. Испарение жидкостей в обычных изотермических условиях усиливается при понижении давления, а конденсация пара при повышении давления. При снижении температуры в изобарических условиях испарение понижается, а при повышении температуры увеличивается.

Однако когда природные газы находятся в пластовых условиях в околокритическом состоянии, то нефть начинает растворяться в газах, переходя в парообразное состояние. С ростом пластового давления испарение нефти увеличивается. В результае образуются конденсатные газы - газоконденсаты (ГК) или газоконденсатные системы (ГКС). И, наоборот, при падении давления начинается конденсация паров нефти.

Таким образом, газоконденсаты – это пластовые газообразные углеводородные системы, содержащие нефть в растворенном парообразном состоянии.

Газосодержание горных пород. Горные породы имеют ГФ от тысячных долей единицы, до десятков кубических метров на тонну. Наибольшим газосодержанием характеризуются ископаемые угли. Их газоносность повышается с глубиной и ростом степени метаморфизма углей, за исключением антрацитов, и достигает у каменных углей значений 50 м3/т горючей массы.

Вязкость газа– это внутреннее трение, возникающее при движении газа. В отличие от жидкости, вязкость газа растет с уменьшением молекулярной массы и увеличением температуры и давления. Это объясняется увеличением скорости движения и силы соударения молекул. Газы имеют очень низкую вязкость, например, вязкость метана при стандартных условиях в 100 раз ниже вязкости воды и составляет около 0,01 мПа∙с. Низкая вязкость газа обусловливает его способность относительно быстро перемещаться в пористых и трещиноватых горных породах при перепаде давления.

Диффузия газа или проникновение его молекул в другие вещества возможна практически в любой среде и подчиняется закону Фика: диффузия происходит в направлении убывания концентрации вещества. Она обусловлена тепловым движением молекул и является одним из механизмов переноса вещества, в результате которого происходит естественное выравнивание его концентрации.

Скорость диффузии газа зависит от его свойств и концентрации, а также от свойств проницаемой среды: пористости, проницаемости, влагонасыщенности, структуры порового пространства и размера пор. Диффузия растет с повышением температуры и уменьшается с ростом молекулярной массы газа. Диффузия играет существенную роль при эмиграции УВ из нефтепроизводящих пород в коллекторы и обуславливает значительные потери газа из залежей, вплоть до их полного уничтожения.

Фильтрация газа или эффузия – это движение газа через пористую среду под влиянием перепада давления. Фильтрация газа также подчиняется закону Дарси.

 

2. Нефтематеринские толщи (свиты, формации и др термины) и их особенности

Осадочные породы, содержащие ОВ, которое в катагенезе способно генерировать нефть и (или) газ, в количествах, достаточных для формирования при благоприятных условиях промышленных скоплений УВ являются нефте- и (или) газоматеринскими.

Основным показателем продуцирующих свойств пород служит удельная газо- и битумогенерация в единицах массы или объема. Удельный нефтематеринский потенциал определяется количеством нефти в миллиграммах на 1 г породы или в килограммах на 1 т (1 м3) породы, которое может образоваться за всё время её нахождения в зоне катагенеза. Газоматеринский потенциал оценивается количеством газа в кубических метрах на 1 т или 1 м3 породы. Масштабы генерации УВ определяются генетическим типом, степенью катагенетического преобразования и концентрацией ОВ в породе.

В настоящее время за минимальную концентрацию ОВ, способную обеспечить промышленную нефтеносность, принимают 0,4-0,5 % для глинистых пород и 0,1-0,2 % для карбонатных пород, при их достаточной толщине (Б.А. Соколов и др. 1998).

Б. Тиссо и Д. Вельте (1981) оценивают и классифицируют нефтематеринские породы по величине генетического потенциала в килограммах на тонну или в миллиграммах на грамм следующим образом:

-менее 2 – порода, не производящая нефть, но обладающая небольшим газовым потенциалом;

-2-6 нефтематеринская порода с умеренным потенциалом;

-более 6 - нефтематеринская порода с высоким потенциалом.

Нефтематеринские породы имеют три стадии развития: потенциально нефтематеринскую, нефтепроизводящую и постнефтематеринскую.

 

Экзаменационный билет №___11__

1.Химический состав газов нефтяных и газовых местоскоплений

2.Породы-коллекторы типы пустотного пространства пород

3.Нефтегеологическое районирование Беларуси

 



infopedia.su

Основным элементом пишешь газа. Физические и химические свойства природного газа

Природный газ представляет собой смесь предельных угле­водородов состава С п Н 2п+2 , в которой содержится метан, этан, пропан, бутан и иногда пары более тяжелых углеводородов. Часто в состав природных газов входят азот N 2 (до 40 % по объему), углекислота СО 2 , сероводород H 2 S и редкие газы.

В газе газовых и газоконденсатных месторождений обыч­но преобладает метан; его доля достигает 98,8 %; в нефтяном (попутном) газе доля метана намного меньше, однако увели­чивается доля более тяжелых углеводородов - этана, пропа­на и бутана .

Поэтому, особенно при использовании сжиженного нефтяного газа, рекомендуется использовать газовые детекторы. Также будьте осторожны! Убедитесь, что электрическая установка не перегружена, подключив несколько приемников высокой мощности. Аккуратно используйте оборудование с неэкранированными нагревательными спиралями. Всегда размещайте их на безопасном расстоянии от легковоспламеняющихся предметов и элементов вашего дома. Всегда следуйте инструкциям производителя для безопасного использования. . Природный газ - это природное топливо, извлеченное из месторождений в земной коре.

Состав газовых смесей выражается в виде массовой, объем­ной или молярной доли компонентов в процентах. Массовая доля в процентах какого-либо компонента газовой смеси пред­ставляет собой отношение массы этого компонента к массе всей смеси:

где М i - масса i -го компонента; M см - масса смеси.

Объемная доля (%) какого-либо компонента в смеси газов равна отношению объема компонента к объему всей смеси:

Это смесь газов и паров, извлеченных из земли, содержащих значительные количества метана. Природный газ без запаха, бесцветный, легче воздуха. Природный газ является очень экологически чистым топливом, при этом выделяются незначительные количества вредных загрязняющих веществ. Он также экономичен и удобен в использовании, не требует перезагрузки и хранения. Природный газ можно использовать для приготовления пищи, для нагрева полезной воды или для отопления домов.

В чем разница между природным газом и жидким газом?

Природный газ - это природное топливо, которое представляет собой смесь газов: метана и других менее горючих газов и негорючих газов. Он без запаха, бесцветен и светлее воздуха. Чтобы быть заметным человеком, добавляются ароматы, чтобы придать ему характерный запах. Основным компонентом жидкого газа является пропан. В отличие от природного газа, жидкий газ тяжелее воздуха.

где V i - объем /-го компонента в смеси; V см - объем всей смеси.

Молярная доля компонента определяется аналогично и может быть представлена в виде

где N i - число молей г-го компонента в смеси; N cm - сум­марное число молей газа в смеси.

Можно ли использовать природный и жидкий газ в одном здании?

Могут ли быть разные типы природного газа в моем доме

Для потребителей поставляются два типа природного газа: высокий метан и азот, но каждый из них отправляется в другую газовую сеть. Можно ли отравить природный газ. Природный газ совершенно не токсичен для людей. При использовании в качестве газового топлива для безопасности к нему добавляется парфюм, называемый тетрагидротиофен, что придает ему специфический неприятный запах. Это поможет обнаружить любую утечку. Именно этот отталкивающий, сильный запах часто заставляет нас ошибиться за ядовитый газ.

Физические свойства природного газа зависят от его со­става, но в целом близки к свойствам метана как основного компонента смеси.

Плотность природного газа можно определить взвешива­нием или вычислить, зная молекулярную массу смеси М:

где V m - объем моля газа при стандартных условиях, м 3 .

Почему природный газ имеет характерный запах?

Это связано с добавлением духа, называемого тетрагидротиофеном, в так называемом процессе. «Газовая чистка», которая придает ему характерный запах. Цель этой обработки - облегчить обнаружение возможных утечек газа. В случае выхода из природного газа в закрытом помещении: как можно скорее откройте все окна. Закройте кран на газовом счетчике и газовых приборах. Немедленно покиньте здание. Уведомлять о службе газа или пожарной бригаде и соседях.

В закрытой комнате мы не должны: включать и выключать свет и другие электроприборы. Используйте стационарный и сотовый телефон. Природный газ также может скрываться на открытых пространствах от элементов газовой сети. Как правило, он характеризуется характерным запахом, шумом уходящего газа и локальной сушкой почвы и обесцвечиванием растительности. Если вы заметили такие явления, вы должны уведомить об этом газовую службу и не приближаться к точке утечки газа.

Обычно р г находится в пределах 0,73- 1,0 кг/м 3 . В расче­тах часто используют более удобную величину - относитель­ную плотность Δ так как значение ее практически не зави­сит от давления и температуры. За величину сравнения при­нимают плотность воздуха

где М Г - масса газа; М в - масса воздуха.

Что делать, если пламя гаснет?

В этой ситуации вы не должны использовать неисправное устройство. Погашение пламени может быть вызвано, например, загрязнением горелки или ее погружением. Другая причина может быть неправильным составом газовой смеси и давлением воздуха или низкого давления в установке. В этих случаях обслуживание должно выполняться. Однако, если симптомы пожара не устранены, позвоните в Службу аварийной ситуации в Газе, чтобы проверить, не падает ли давление газа в установке или если газовый счетчик поврежден.

В моих устройствах есть пламя

Сжигание пламени вызвано неправильным составом природной газовозду

www.cena5.ru

Состав и физические свойства природного газа

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Уфимский  государственный нефтяной технический  университет 

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений      

РЕФЕРАТ

на тему: «Состав и физические свойства природного газа»         

Выполнил: студент  гр. АГ-08-01                                               ___________ М.Р. Маметалиев

Проверил: старший  преподаватель                                           ___________ Д.Ф. Ситдикова      

Уфа 2010г.

   Содержание

1. Введение………………………………………………………………….. 3
2. Состав и физические свойства природного газа………………………. 4
3. Список использованной литературы……………………………………10

                      

   Введение

   Приро́дный  газ — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

    Природный газ относится к полезным ископаемым, одно из важнейших горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств. Природный газ является важным сырьем для химической промышленности. В пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде.

   Энергетическая  и химическая ценность природного газа определяется содержанием в нём  углеводородов. Очень часто в  месторождениях он сопутствует нефти. Разница в составе природного и попутного нефтяного газа имеется. В последнем, как правило, больше сравнительно тяжёлых углеводородов, которые обязательно отделяются, прежде чем использовать газ.             

   Состав  и физические свойства природного газа

   Природные углеводородные газы представляют собой  смесь предельных углеводородов вида СnН2n+2. Основную часть природного газа составляет метан Ch5 — до 98 %.

   В состав природного газа могут также входить  более тяжёлые углеводороды —  гомологи метана:

       - этан (C2H6),

       - пропан (C3H8),

       - бутан (C4h20),

   а также другие неуглеводородные вещества:

       - водород (h3),

       - сероводород (h3S),

       - диоксид углерода (СО2),

       - азот (N2),

       - гелий (Не)

   Чистый  природный газ не имеет цвета  и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют  небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах, так называемых одорантов. Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.

   Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

   Природные газы подразделяют на следующие группы:

   1. Газ, добываемый из чисто газовых месторождений и представляющий собой сухой газ, свободный от тяжелых углеводородов.

   2. Газы, добываемые вместе с нефтью (растворенные или попутные газы). Это физические смеси сухого газа, пропанобутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.

   3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений — смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов (С5 + высш., С6 + высш. и т.д.), из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.

   Компонентный  состав и свойства отдельных компонентов  природного газа приведены в таблице 1.

Таблица 1. Основные свойства компонентов  природных газов  в стандартных  условиях.

Свойство	Обозначение	Ch5	C2H6	C3H8	i-C4h20	n-C4h20
Молекулярная  масса	М	16,04	30,07	44,10	58,12	58,12
Объем 1кг газа, м3	V	1,40	0,74	0,51	0,39	0,39
Плотность по воздуху		0,554	1,038	1,522	2,006	2,006
Масса 1м3 газа, кг	m	0,71	1,35	1,97	2,85	2,85
Критическое давление, МПа	ркр	4,58	4,86	4,34	3,85	3,57
Критическая температура, К	Ткр	191	305	370	407	425

 

   Во  многих случаях состав природных  углеводородных газов определяется не полностью, а лишь до бутана (С4Н10) или гексана (С6Н14) включительно, а все остальные компоненты объединяются в остаток (или псевдокомпонент).

   Газ, в  составе которого тяжелые углеводороды  составляют не более 75 г/м3, называют сухим. При содержании тяжелых углеводородов более 150 г/м3 газ называют жирным.

   Газовые смеси характеризуются массовыми  или молярными концентрациями компонентов. Для характеристики газовой смеси  необходимо знать ее среднюю молекулярную массу, среднюю плотность в килограммах на кубический метр или относительную плотность по воздуху.

   Молекулярная  масса М природного газа:

    ,

   где М  – молекулярная масса i-го компонента; xi – объемное содержание i-го компонента, доли ед.

   Для реальных газов обычно М=16 – 20.

   Плотность газа ρг рассчитывается по формуле:

    ,

   где Vм – объем 1 моля газа при стандартных условиях.

   Обычно  ρг находится в пределах 0,73 – 1,0 кг/м3.

   Плотность газа в значительной степени зависит  от давления и температуры, и поэтому  для практического применения этот показатель неудобен. Чаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху  ρг.в., равной отношению плотности газа ρг к плотности воздуха ρв, взятой при тех же давлении и температуре:

ρг.в. = ρг / ρв,

   Если  ρг и ρв определяются при стандартных условиях, то ρв = 1,293 кг/м3 и ρг.в. = ρг / 1,293.

   Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 (для  метана) до 2,006 (для бутана) и выше.

   Вязкость  газа характеризует силы взаимодействия между молекулами газа, которые преодолеваются при его движении. Она увеличивается при повышении температуры, давления и содержания углеводородных компонентов. Однако при давлениях выше 3МПа увеличение температуры вызывает понижение вязкости газа.

   Вязкость  нефтяного газа незначительна и  при 0оС составляет 0,000131 пз; вязкость воздуха при 0оС равна 0,000172 пз.

   Уравнения состояния газов используются для  определения многих физических свойств  природных газов. Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между параметрами газа, описывающая поведение газа. Такими параметрами являются давление, объем и температура.

   Состояние идеальных газов в условиях высоких  давления и температуры определяется уравнением Клапейрона — Менделеева:

,

   где р — давление; Vи — объем идеального газа, N— число киломолей газа; R— универсальная газовая постоянная; Т — температура.

   Идеальным называется газ, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают. Реальные углеводородные газы не подчиняются законам идеальных газов. Поэтому уравнение Клапейрона—Менделеева для реальных газов записывается в виде:

   pV = ZNRT,

   где Z — коэффициент сверхсжимаемости реальных газов, зависящий от давления, температуры и состава газа и характеризующий степень отклонения реального газа от закона для идеальных газов.

   Коэффициент сверхсжимаемости Z реальных газов — это отношение объемов равного числа молей реального V и идеального Vи газов при одинаковых термобарических условиях (т. е. при одинаковых давлении и температуре):

   Z = V/Vи

   Значения  коэффициентов сверхсжимаемости наиболее надежно могут быть определены на основе лабораторных исследований пластовых проб газов. При отсутствии таких исследований (как это чаще всего бывает на практике) прибегают к расчетному методу оценки Z по графику Г. Брауна (рис.1). Для пользования графиком, необходимо знать, так называемые, приведенные псевдокритическое давление и псевдокритическую температуру.

   Критической называется такая температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении. Критическим давлением называется давление, соответствующее критической точке перехода газа в жидкое состояние.

   С приближением значений давления и температуры  к критическим свойства газовой  и жидкой фаз становятся одинаковыми, поверхность раздела между ними исчезает и плотности их уравниваются.

   С появлением в системе двух и более компонентов  в закономерностях фазовых изменений возникают особенности, отличающие их поведение от поведения однокомпонентного газа. Не останавливаясь на подробностях, следует отметить, что критическая температура смеси находится между критическими температурами компонентов, а критическое давление смеси всегда выше, чем критическое давление любого компонента.

   Для определения  коэффициента сверхсжимаемости Z реальных газов, представляющих собой многокомпонентную смесь, находят средние из значений критических давлений и температур каждого компонента. Эти средние называются псевдокритическим давлением pп.кр. и псевдокритической температурой Тп.кр. Они определяются из соотношений:

    ,

     ,

   где ркр. и Ткр. – критические давления и температура i-го компонента; xi – доля i-го компонента в объеме смеси (в долях единицы).

   Приведенные псевдокритические давление и температура, необходимые для пользования  графиком Брауна, представляют собой  псевдокритические значения, приведенные  к конкретным давлению и температуре (к пластовым, стандартным или каким-либо другим условиям):

   Рпр. = р/рп.кр.,

   Тпр. = Т/Тп.кр.,

   где р  и Т – конкретные давления и  температура, для которых определяется Z.

   Коэффициент сверхсжимаемости Z обязательно используется при подсчете запасов газа для правильного определения изменения объема газа при переходе от пластовых условий к поверхностным, при прогнозировании изменения давления в газовой залежи и при решении других задач.

     

   Рисунок 1. Графики зависимости коэффициента сверхсжимаемости Z углеводородного газа от приведенных псевдокритических давления рпр. и температуры Тпр. (по Г.Брауну).

 

   Список  использованной литературы

   1. Коршак А.А., Шаммазов А.М., Основы нефтегазового дела. Изд. «УГНТУ. Уфа. 2005г.

   2. Гиматудинов  Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1982г.

stud24.ru

---

• 
  Меры предосторожности при регулировании горения топлива
• 
  Эл ток это
• 
  Распределительная шина
• 
  Ремонт первичной обмотки трансформатора
• 
  Проверка знаний в ростехнадзоре по электробезопасности
• 
  Подключение по схеме треугольник по схеме звезда
• 
  Как включить газ
• 
  Норматив потребления тепловой энергии на отопление 1 м2
• 
  Что такое гаэс
• 
  Релейно контакторная система управления
• 
  Пуэ повторное заземление на вводе в здание