Природные газы. Какие бывают газы в природе

Природные газы

минералы книга

ГРУППА ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

Природными газами в отличие от промышленных, получаемых искусственно при переработке различных веществ, называются газы, заключенные в недрах земли и выходящие на поверхность.Природный газ, конечно, нельзя называть горной породой; но, как и настоящие горные породы и минералы, он тесно связан в своем образовании и залегании с земной корой; исключительно важное хозяйственное значение природного газа тем более вызывает необходимость дать в справочнике его характеристику. Природный газ — это смесь газообразных углеводородов, азота, углекислоты, инертных газов, сероводорода, кислорода. Природные газы по составу делятся на углеводородные, азотные и углекислые. По происхождению различают биохимические, вулканические и метаморфогенные ¦ газы, а также газы, образовавшиеся подобно нефти. Наибольшее практическое значение имеют углеводородные (горючие) газы, которые описываются ниже.

Горючий газ

Характерные признаки. Консистенция газообразная. Состав: смесь газообразных углеводородов — легких (метан, этан, пропан, бутан, этилен) и тяжелых (пентан, гексан, гептан и др.) — с добавкой азота, углекислого газа, инертных газов, сероводорода и др. Углеводородные газы лишены вкуса и цвета; они невидимы, неосязаемы и часто ¦ не имеют запаха. Уд. вес газообразных углеводородов от 0,000715 (метан) до 0,0317. Теплота сгорания природного горючего газа порядка И тыс. ккал/м3.Условия образования и нахождения. Встречается в виде различных растворов (растворенные газы) и в свободном состоянии. По геологическим условиям нахождения углеводородные газы аналогичны нефти (скопления в пористых горных породах и в подземных полостях: кавернах, пещерах). В нефтеносных районах происходит концентрация газообразных углеводородов в воздухе, насыщающем подпочвенный слой грунта до 0,0001—0,01% против 0,00001% и ниже в районах, не имеющих нефти. На этом основан прямой метод поисков нефтегазовых месторождений — так называемая газовая съемка. Газы, откачиваемые из подпочвенного слоя (с глубины 1—5 м от поверхности), собираются в бутылки и подвергаются анализу на содержание углеводородов; аномально высокие содержания последних указывают на нефтегазоносность района. Большинство углеводородных газов в толщах осадочных пород образовалось подобно нефти путем термокаталитической переработки захороненных органических остатков в глубинах земли. Значительная часть существенно метановых, метаново-азотных и тому подобных газов имеет биохимическое происхождение, т. е. образовалась в верхних слоях земной коры (обычно на глубине до 60 м от поверхности) в результате бактериальной переработки органических веществ в анаэробных условиях (без доступа воздуха). Азот частично имеет атмосферное про-исхождение, частично также образуется биогенным способом. Советский Союз занимает первое место в мире по ресурсам природного горючего газа. Общие потенциальные ресурсы горючего газа в СССР приближаются к 100 ООО млрд. м3 (около половины мировых запасов). Из разрабатываемых месторождений крупнейшее — Газлинское в Узбекистане, а в Европейской части СССР — Шебелинское в Украине. Крупнейшие из вновь открытых месторождений природного газа находятся в Коми АССР, в се-верной части Западно-Сибирской низменности (Тазовское, Пу- порское, Новоторское), а также на п-ове Таймыр.Диагностика. При поисках газа, как и нефти, применяется газовая съемка. Подводные выходы газа легко обнаруживаются по его пузырькам на поверхности водоема. Заметить выходы горючего газа непосредственно в воздухе довольно трудно. Лучший диагностический признак — мгновенная воспламеняемость.363Практическое значение. Очень велико. Как топливо газ гораздо калорийнее дров и в 10—11 раз дешевле. Его добыча и транспортировка по газопроводам очень просты и экономичны. Как энергетическое топливо газ завоевывает все большее применение в промышленности, на электростанциях и в быту. Природный газ (включая газы, получаемые при переработке нефти) не менее, если не более, ценное химическое сырье, чем нефть. Его химическая переработка с целью получения искусственного волокна, пластмасс, синтетического каучука и прочих продуктов особенно эффективна и дешева. Так, 80% резиновых изделий вырабатывается из сажи, получаемой из природного газа; из газа же вырабатывается аммиак, идущий на производство мочевины — самого концентрированного азотистого удобрения, имеющего массовое применение.

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ ЛИТЕРАТУРА

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА для самостоятельного более глубокого ознакомления с основами минералогии и петрографии НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ ЛИТЕРАТУРА Ферсман А. Е. Занимательная минералогия. М.— Л., 1953; М., 1959. Ферсман А. Е. Занимательная геохимия. Изд. …

АДРЕСА ВЕДУЩИХ МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Минералогический музей им. А. Е. Ферсмана Академии наук СССР. Москва, В-71, Ленинский проспект, 14/16. Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (МГУ). Музей землеведения; кафедры минералогии и петрографии геологического факультета. …

Минералы по радиоактивности

Е. ПО РАДИОАКТИВНОСТИ I. Сильно радиоактивные Гатчеттолит Карнотит Отунит (отенит) Торбернит Уранинит, настуран II. Слабо радиоактивные Колумбит-танталит Ловчоррит, ринколит Перовскит, лопарит Пирохлор-микролит Титано-тантало-ннобаты Циркон (циртолит, малакон) Содержание книги - Минералы …

msd.com.ua

Газы природные горючие - «Энциклопедия»

ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ, газовая фаза природных углеводородов, содержащая и неуглеводородные компоненты; разновидность горючего полезного ископаемого. Газы природные горючие встречаются в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений, а также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассеянном (сорбированные породами) и окклюдированном (в газовых гидратах) видах. Углеводороды представлены: метаном, этаном, пропаном, бутанами, реже пентаном и более тяжёлыми (до октана включительно), а также этиленом, пропиленом, бутиленом. Газ природный горючий считается сухим, если состоит главным образом из метана (> 85%), с низким содержанием этана (< 10%), при практическом отсутствии пропана и бутана; с содержанием газового конденсата менее 10 см3/м3. Тощим называют пластовый газ метанового состава с низким содержанием этана, пропана и бутана, с содержанием конденсата 10-30 см3/м3. Жирным считается газ с содержанием конденсата 30-90 см3/м3. Неуглеводородные компоненты включают главным образом азот, диоксид углерода, оксид углерода, водяные пары; кроме того, некоторые газы природные горючие обогащены соединениями серы, гелием, аргоном; встречаются также водород, пары ртути и летучих жирных кислот. Содержание диоксида углерода меняется от долей процента до 10-15%, иногда более (в Астраханском месторождении СО2 22%). Концентрация азота в газах природных горючих обычно не превышает 10% (часто 2-3%), в газах отдельных нефтегазоносных бассейнов и провинций достигает 30-50% (в Волго-Уральской), иногда более; известны месторождения с преимущественно содержанием азота (Чу-Сарысуйская газоносная область: Амангельдинское месторождение - 80% N2 и 16% СН4; Учаральское - 99% N2). Количество сероводорода обычно не превышает 2-3%; как исключение, известны газовые залежи с содержанием сероводорода 15-20% и более (Астраханское месторождение - 25%). Концентрация гелия в большинстве случаев - сотые и тысячные доли процента, в некоторых месторождениях - до 3-13% (смотри Газы природные).

По мнению большинства исследователей, приверженцев органической (биогенной) теории происхождения нефти и газа, основная масса газов природных горючих - продукт катагенетического преобразования рассеянного органического вещества в осадочных горных породах, небольшой круг учёных придерживается неорганической, или абиогенной, гипотезы и образование этих полезных ископаемых считает в основном результатом синтеза углерода, оксида углерода и водорода в условиях высоких температур и давлений глубинных зон земной коры. Значительное количество метана, диоксида и оксида углерода образуется в приповерхностных условиях (преимущественно на глубине до 500 м) в результате биохимической переработки органического вещества на стадии диагенеза (так называемый микробиальный газ). Добыча биохимического метана велась в Японии из минерализованных подземных вод плиоценовых и плейстоценовых отложений. Обязательным условием формирования промышленных скоплений газов природных горючих является наличие крупных областей длительного погружения земной коры (осадочных бассейнов), в процессе развития которых нефтегазоматеринские породы могли достичь зоны с благоприятными термобарическими условиями для генерации газообразных углеводородов. Количество и состав образующихся углеводородных газов зависят от природы и состава рассеянного органического вещества, находящегося (как в рассеянной, так и в концентрированной формах) в зоне катагенеза. Гумусовое органическое вещество генерирует в основном метан и небольшое количество более тяжёлых углеводородов, сапропелевое - основную массу нефтяных жидких углеводородов, жирные газы и метан. Для выделения углеводородов в количестве, достаточном для образования залежей, осадочная порода, содержащая рассеянное органическое вещество, должна попасть в определённые термобарические условия. Гумусовое органическое вещество имеет два температурных пика генерации метана: на начальной стадии катагенеза при температуре 50-60 °С (протокатагенез) и на завершающей - при температуре выше 150-160 °С (поздний мезокатагенез). Сапропелевое органическое вещество главный пик генерации проявляет также в позднем мезокатагенезе (так называемая главная зона газообразования, следующая сразу за главной зоной нефтеобразования). Вначале генерируются жирные газы, затем метан. Образование метана продолжается и при более высоких температурах (свыше 200 °С) и давлениях на стадии метаморфизма (путём термического разложения углистого органического вещества и нефти). Наблюдается вертикальная зональность распределения газов природных горючих во многих нефтегазоносных бассейнах: на глубине 1,2-2 км газовые залежи представлены в основном сухим газом (почти чистый метан), на глубине 2-5 км залежи большей частью газонефтяные и нефтегазовые, содержащие преимущественно жирные газы, ниже 5-6 км снова распространены залежи чистого метана. Как правило, рассеянное в породах органическое вещество имеет смешанный (гумусовый и сапропелевый) состав. Наиболее высокопродуктивные газоматеринские породы (способные генерировать преимущественно газообразные углеводороды и отдавать их) - глинистые, алеврито-глинистые и глинисто-алевритовые отложения слабовосстановительных и восстановительных фаций, богатые гумусовым и сапропелево-гумусовым органическим веществом.

Формирование газовых залежей происходит в результате миграции газов природных горючих из материнских толщ в коллекторы нефти и газа, аккумуляции их в ловушках нефти и газа и консервации внутри природных резервуаров, ограниченных флюидоупорами (покрышками). Подавляющее число залежей газов природных горючих связано с осадочными породами. Песчаные коллекторы вмещают свыше 76% запасов, карбонатные - свыше 23%. Глинистыми покрышками экранируется свыше 65% запасов, соленосными - свыше 34%. Свыше 91% запасов сосредоточено в ловушках структурного типа. Совокупность газовых залежей, контролируемых единой геологической структурой, образует газовое месторождение.

Свыше 90% разведанных запасов газов природных горючих содержатся в чисто газовых или газоконденсатных месторождениях, остальные - в газонефтяных и нефтегазовых. На глубине до 1 км заключено около 14% запасов газа, 1-3 км - свыше 70%, 3-5 км - около 13% и ниже 5 км - свыше 1%. Крупнейшие запасы газов природных горючих сосредоточены в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, а также в бассейнах акваторий Северного, Баренцева и Карского морей, Мексиканского и Персидского заливов; а также в бассейнах: Западном Внутреннем, Северного склона Аляски, Западно-Канадском, Бофорта и Свердруп. Мировые разведанные запасы газа составляют свыше 150 триллионов м3, основные запасы сконцентрированы: в России (свыше 48 триллионов м3), Иране (23,00), Катаре (11,15), Саудовской Аравии (6,05), Объединённых Арабских Эмиратах (6,01), Алжире (4,52), США (4,47), Венесуэле (4,16), Нигерии (3,51), Ираке (3,11), Туркмении (2,86), Малайзии (2,31), Индонезии (2,05), Узбекистане (1,87), Казахстане (1,84), Нидерландах (1,77), Кувейте (1,49), Китае (1,37), Ливии (1,31), Австралии (1,26), Норвегии (1,25). Всего в мире известно свыше 12 тысяч газовых месторождений (в России свыше 800), однако около половины (45,3%) запасов газа сосредоточено в 23 уникальных (более 1 триллиона м3) газовых и газоконденсатных месторождениях. Крупнейшие в мире - в Катаре (Северное, 10,64 триллионов м3) и России (Уренгойское, 10,2 триллиона м3). Среди уникальных российских месторождений: Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Заполярное, Штокмановское, Арктическое, Астраханское, Медвежье, Оренбургское, Харасавейское, Южно-Томбейское. Около 300 российских месторождений разрабатываются. Уникальные зарубежные газовые месторождения (запасы, триллионов м3): в Иране (Южный Парс, 2,8; Пазенан, 1,4; Парс, 1,3), Нидерландах (Гронинген, 2,7), Алжире (Хасси-Рмель, 2,6), США (Панхандл-Хьюготон, 2,04), а также в Туркмении (Даулетабад-Донмезское), Саудовской Аравии (Гавар), Казахстане (Карачаганак), Норвегии (Тролль). Добыча производится в 85 странах и составляет 2174,8 миллиардов м3, лидируют Россия (606,8 миллиардов м3) и США (552,7).

Газы природные горючие - эффективный энергоноситель (теплота сгорания 34,3 МДж/м3 и выше) и ценное химическое сырьё для производства метанола, формальдегида, уксусной кислоты, ацетона и других органических соединений. Попутно извлекаемые из газов природных горючих сероводородсодержащие газы используют для получения элементарной серы (смотри в статье Агрономическое сырьё), гелийсодержащие - для получения гелия.

Лит.: Бека К., Высоцкий И. В. Геология нефти и газа. М., 1976; Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. М., 1982; Справочник по геологии нефти и газа / Под редакцией Н.А. Еременко. М., 1984; Геология и геохимия нефти и газа. 2-е изд. М., 2004.

knowledge.su

Природные и искусственные газы и их состав. Основные свойства природного газа. - 27 Мая 2015

контрольно-измерительный пункт Природные и искусственные газы и их состав

Горючие газы, используемые для сжигания в топках котлов и печей, по своему происхождению разделяются на природные и искусственные. К природным газам относятся газы, добываемые из недр земли, ак искусственным — получаемые на газовых, нефте-перерабатывающих, металлургических заводах из твердого или жидкого топлива. Искусственными газами являются доменный, коксовый, генераторный, газ пиролиза нефти. Газообразные топлива представляют собой смеси различных газов, наряду с горючими газами в смеси могут использоваться и негорючие газы. В составе природного газа (табл. 3.1) горючими компонентами являются метан СН4 (75... 99,3 %), этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н,о, пентан С5Н12 и другие углеводороды (0,1 ...20,4%), водород Н2 (0... 1,5 %). Негорючую часть топлива (т.е. балласт) составляют диоксид углерода (углекислый газ) С02, азот N2 (0,6...5,2 %). В составе промышленных горючих газов (табл. 3.1) содержится метан СН4 (0,3... 25,5 %), монооксид углерода СО (6,5... 27 %), водород Н2 (5...59,8%), балласт — N2, 02, С02 (может составлять 5,9...67,9 %).

Основные свойства природного газа

Природный газ, добываемый из недр земли, не имеет вкуса, цвета и запаха. Для придания запаха с целью распознавания его в воздухе в случае утечки используется одоризация — внесение в газ сильнопахнущего вещества. В качестве одоранта используется этил меркаптан в количестве 16 г на 1 000 м3 природного газа. Это позволяет обнаружить природный газ при концентрации его в воздухе 1 %, что составляет 1/5 нижнего предела взрываемости. Важнейшей теплотехнической характеристикой природного газа является теплота сгорания — количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 м3 сухого газа и зависящее от того, в каком агрегатном состоянии находится в продуктах горения вода, выделяющаяся из топлива и образующаяся при сгорании водорода и углеводородов, — в парообразном или жидком. Если в продуктах горения все водяные пары конденсируются и образуют жидкую фазу, то теплота сгорания называется высшей QCB. Если же конденсации водяного пара не происходит, то теплоту сгорания называют низшей QH = 35,8. Таблица 3.1 Состав и теплота сгорания природных и искусственных газов * Доменный газ — колошниковый газ доменных печей; коксовый газ — газ коксовых печей.

Обычно продукты горения покидают котельные установки при температуре, при которой не происходит конденсации водяных паров, поэтому в теплотехнических расчетах используется величина Qкоторая для природного газа близка к теплоте сгорания метана и составляет 35,8 МДж/м3 (8 550 ккал/м3). Плотность природного газа (метана) при нормальных условиях (0°С и 0,1 МПа, т.е. 760 мм рт. ст.) рг = 0,73 кг/м3. Плотность воздуха при тех же условиях рв = 1,293 кг/м3. Таким образом, природный газ легче воздуха примерно в 1,8 раза. Поэтому при утечках газа он будет подниматься вверх и скапливаться у потолка, перекрытий, верхней части топки. Температура самовоспламенения природного газа /воспл = 645... 700 °С. Это означает, что любая смесь газа с воздухом после нагревания до этой температуры воспламенится сама без источника зажигания и будет гореть. Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природного газа (метана) находятся в диапазоне 5... 15 %. Вне этих границ газовоздушная смесь не способна к распространению пламени. При взрыве давление в замкнутом объеме повышается до 0,8... 1 МПа. К преимуществам природного газа по сравнению с другими видами топлива (в первую очередь с твердыми) относятся высокая теплота сгорания; относительно низкая стоимость; отсутствие складских помещений для хранения; относительно высокая экологичность, характеризующаяся отсутствием в продуктах горения твердых включений и меньшим количеством вредных газообразных выбросов; легкость автоматизации процесса сжигания; возможность повышения коэффициента полезного действия (КПД) котельного агрегата; облегчение труда обслуживающего персонала.

geyz.ru

Природные газы. Какие бывают газы в природе