Состав и свойства природного газа кратко: Природный газ — состав, свойства, нахождение в природе

состав и свойства природного газа, добыча и сфера его применения

Благодаря высокой энергоэффективности и экологичности природный газ, наряду с нефтью, имеет первостепенное значение. Он широко используется в качестве топлива, а также служит ценным сырьем для химической промышленности.

И хотя использование газа стало повседневным и привычным, он все также остается непростым по составу и довольно опасным веществом – чтобы попасть в горелку газового прибора оно проходит длинный и сложный путь.

В статье мы разберем основные вопросы, связанные с природным горючим газом – поговорим о его составе и свойствах, опишем этапы добычи, транспортировки и переработки газа, сферы его применения. Рассмотрим современные представления о происхождении запасов углеводородов, интересные факты и гипотезы.

Содержание статьи:

Что такое природный горючий газ?

Бытует мнение, что газ залегает под землей в пустотах и легко оттуда извлекается, для чего достаточно пробурить скважину. Но в реальности все намного сложнее: газ может находиться внутри пористой породы, может быть растворен в воде, жидких углеводородах, нефти.

Чтобы понять, почему это происходит, достаточно вспомнить, что слово «газ» происходит от греческого «хаос», которое отражает принцип поведения вещества. В газообразном состоянии молекулы движутся хаотически, стремясь равномерно заполнить весь возможный объем. За счет этого они способны проникать и растворяться в других веществах, в том числе и более плотных жидкостях и минералах. Высокое давление и температура значительно усиливают процесс диффузии. Часто именно в виде такого «коктейля» природный газ содержится в недрах.

Но для начала поговорим о том, из чего состоит газ и что он из себя представляет – рассмотрим химический состав и физические свойства природного горючего газа.

Особенности химического состава

Газ, добываемый из недр, который называют «природным», – это смесь различных газов.

По составу он делится на три группы компонентов:

• горючие – углеводороды;
• негорючие (балласты) – азот, углекислый газ, кислород, гелий, пары воды;
• вредные примеси – сероводород и меркаптаны.

Первая и главная группа представляет собой набор углеводородов метанового ряда (гомологов) с количеством атомов углерода от 1 до 5. Наибольший процент в смеси составляет метан (от 70 до 98 %), имеющий один атом углерода. Содержание остальных газов (этана, пропана, бутана, пентана) колеблется от единиц до десятых долей процента.

Для газа, добываемого из месторождений, характерна высокая концентрация метана. В попутном, извлекаемого из нефти, доля метана намного ниже: 30 – 60%, а гомологов выше: 10 – 20 %

Кроме углеводородов в смеси могут присутствовать негорючие вещества в небольших количествах: сероводород, азот, углекислый газ, оксид углерода, водород и другие. Но, в зависимости от месторождения, пропорции углеводородов, как и состав других газов, могут значительно колебаться.

Физические свойства газа

По физическим свойствам метан СН₄не имеет цвета и запаха, очень горюч. При концентрациях в воздухе более 4,5% – взрывоопасен. Это его свойство, в сочетании с отсутствием запаха, представляет большую угрозу и проблему. Особенно в шахтах, так как метан абсорбируется углем.

О причинах взрыва газа в бытовых условиях мы писали в .

Для придания газу запаха, с целью обнаружения его утечек, перед транспортировкой в него добавляют специальные вещества с неприятным запахом – одоранты. Чаще всего, это серосодержащие соединения – этантиол или этилмеркаптан. Долю примеси подбирают таким образом, чтобы была ощутима утечка при концентрации газа в 1%.

Главным преимуществом голубого топлива является высокая удельная теплота сгорания – 39 МДж/кг. При этом выделяются безвредные вещества: вода и углекислый газ. Это также немаловажный фактор, позволяющий применять метан в быту

Откуда берется газ в недрах земли?

Хотя люди научились применять газ более 200 лет назад, до настоящего времени нет единого мнения, откуда берется газ в недрах земли.

Основные теории происхождения

Существуют две основные теории его происхождения:

• минеральная, объясняющая образование газа процессами дегазации углеводородов из более глубоких и плотных слоев земли и поднятием их в зоны с меньшим давлением;
• органическая (биогенная), согласно которой газ – это продукт разложения остатков живых организмов в условиях повышенного давления, температуры и отсутствия воздуха.

В месторождении газ может находиться в виде отдельного скопления, газовой шапки, раствора в нефти или воде, либо газогидратов. В последнем случае залежи находятся в пористых породах между газонепроницаемыми пластами глины. Чаще всего такими породами являются уплотненный песчаник, карбонаты, известняки.

Доля обычных газовых месторождений составляет всего 0,8%. Немного больший процент приходится на глубинный, угольный и сланцевый газ – от 1, 4 до 1,9 %. Наиболее распространенными видами залежей являются водорастворенные газы и гидраты – приблизительно в равных пропорциях (по 46,9%)

Поскольку газ легче нефти, а вода тяжелее, положение ископаемых в пласте всегда одинаковое: газ сверху нефти, а вода подпирает снизу все нефтегазовое месторождение.

Газ в пласте находится под давлением. Чем глубже залежи, тем оно выше. В среднем, на каждые 10 метров, прирост давления составляет 0,1 МПа. Существуют пласты с аномально высоким давлением. Например, на Ачимовских отложениях Уренгойского месторождения оно достигает 600 атмосфер и выше при глубине залегания от 3800 до 4500 м.

Интересные факты и гипотезы

Еще не так давно считалось, что мировые запасы нефти и газа должны исчерпаться уже в начале XXI века. Например, об этом писал в 1965 году авторитетный американский геофизик Хабберт.

До настоящего времени многие страны продолжают наращивать темпы добычи газа. Никаких реальных признаков, что запасы углеводородов заканчиваются, не наблюдается

По мнению доктора геолого-минералогических наук В.В. Полеванова, подобные заблуждения вызваны тем, что теория органического происхождения нефти и газа до сих пор общепринята и владеет умами большинства ученых. Хотя еще Д.И. Менделеев обосновал теорию о неорганическом глубинном происхождении нефти, а затем это было доказано Кудрявцевым и В.Р. Лариным.

Но против органического происхождения углеводородов говорят многие факты.

Вот некоторые из них:

• открыты месторождения на глубинах до 11 км, в кристаллических фундаментах, где существование органики не может быть даже теоретически;
• с помощью органической теории можно объяснить только 10 % запасов углеводородов, остальные 90% необъяснимы;
• космический зонд «Кассини» обнаружил в 2000 году на спутнике Сатурна Титане гигантские ресурсы углеводорода в виде озер, на несколько порядков превышающих земные.

Выдвинутая Лариным гипотеза изначально гидридной Земли объясняет происхождение углеводородов путем реакции водорода с углеродом в глубинах земли и последующей дегазацией метана.

Согласно ей, нет никаких древних залежей юрского периода. Вся нефть и газ могли образоваться в пределах от 1 до 15 тысяч лет назад. По мере отбора запасы могут постепенно пополнятся, что замечено на давно выработанных и заброшенных нефтяных месторождениях.

Как происходит добыча и транспортировка?

Процесс добычи природного горючего газа начинается со строительства скважин. В зависимости от залегания газоносного пласта их глубина может достигать 7 км. По мере бурения в скважину опускается труба (обсадная колонна). Для предотвращения выхода газа через пространство между трубой и стенками скважины делается тампонаж – заполнение зазора глиной либо цементом.

По окончанию строительства буровая вышка убирается и на головку обсадной колонны устанавливается фонтанная арматура. Она представляет собой конструкцию из задвижек и клапанов, служит для отбора газа из скважины.

Количество скважин может быть достаточно большим.

На фонтанную арматуру возлагается несколько функций: она удерживает в подвешенном состоянии в скважине насосно-компрессорные трубы, управляет рабочими режимами,  измеряет параметры внешней и внутренней части скважины

Весь цикл добычи природного горючего газа происходит в три этапа:

1. Разработка газового месторождения. В результате бурения создается разность давлений. За счет этого газ движется по пласту к скважинам.
2. Эксплуатация газовых скважин. На этом этапе газ проходит путь по обсадной колонне.
3. Сбор и подготовка к транспортировке. Газ из всех фонтанных арматур поступает на специальные технологические комплексы УКПГ. На них происходит осушка газа, от вредных примесей.

Даже незначительные концентрации сероводорода, водяного пара или твердых частиц приводят к быстрой коррозии, образованию гидрата и механическим повреждениям внутренней поверхности трубопровода.

Окончательная подготовка к транспортировке происходит на головных сооружениях. Она включает в себя доочистку и удаление углеводородного конденсата, охлаждение газа для уменьшения его объема.

Основным видом транспортировки газа на большие расстояния является . Он представляет собой систему сложных инженерных сооружений от самих трубопроводов до .

В конечном пункте магистрали находятся газораспределительные станции (ГРС). Здесь происходит последняя очистка от примесей пыли и жидкостей, понижение давления до уровня, необходимого потребителям, его стабилизация, учет расхода газа и добавление одоранта.

Другим распространенным видом транспортировки метана являются морские перевозки специальными судами – газовозами.

Огромные шарообразные резервуары не позволят спутать газовоз с другими типами судов. Они представляют собой термосы поддерживающие постоянную необходимую температуру для жидкого метана -163 °С

Превращение газа в жидкое состояние производится на специальных заводах СПГ. Процесс происходит в два этапа: сначала метан охлаждается до -50 °С, а затем до -163 °С. При этом его объем уменьшается в 600 раз.

Переработка и сфера применения

Высокая горючесть природного газа определяет его основное применение. Он используется в виде топлива на заводах, фабриках, ТЭЦ, котельных, учреждениях, в жилых домах, сельскохозяйственных объектах и многих других. Рекомендуем ознакомиться с правилами .

Добыча и переработка нефти всегда сопровождается выделением сопутствующего газа. В некоторых случаях его объемы могут быть внушительными и составлять до 300 кубометров на один куб сырой нефти.

Но существует большое количество месторождений, где природный попутный газ не используется, а сжигается в факелах. Например, по всей России таким образом теряется до 25% полезного сырья.

Часть попутного газа поступает на газоперерабатывающие заводы. Из него получают очищенный сухой газ, который используется для отопления. Другой ценной составляющей является смесь легких углеводородов.

На схеме показана общая картина процесса переработки добываемого газа. Роль конечных продуктов для современной химической промышленности трудно переоценить

Далее она разделяется на фракции в специальных установках. В результате получаются такие углеводороды как пропан, бутан, изобутан, пентан. Для уменьшения объема, удобства транспортировки и хранения их .

Переоборудование автомобилей на газ быстро окупается и дает ощутимую экономию средств. Расширение сети газовых заправок способствует увеличению парка авто с ГБО. Выигрывают не только водители, но и пешеходы, которым не приходится дышать вредными выхлопами

Пропан и бутан применяют для отопления домов либо для автомобилей. Но большая часть поступает на дальнейшую переработку на нефтехимические производства.

Путем высокотемпературного нагрева (пиролиза) из них получают главное сырье для всех синтетических материалов – мономеры: этилен, пропилен, бутадиен. Под действием катализаторов они соединяются в полимеры. На выходе получаются такие ценнейшие материалы как каучук, ПВХ, полиэтилен и многие другие.

Выводы и полезное видео по теме

В документальный фильме доступно и наглядно рассказано о газе:

Этот учебный фильм посвящен магистральному транспорту газа:

Нам еще далеко не все известно о природном газе – его происхождение по-прежнему таит много загадок. Остается надеяться, что голубое топливо – действительно неисчерпаемый дар, которого хватит и нам, и нашим потомкам.

У вас остались вопросы после прочтения изложенного выше материала? Или хотите дополнить статью полезными замечаниями, интересными фактами или фотоснимками? Пишите свои комментарии, задавайте вопросы, участвуйте в обсуждении – форма обратной связи расположена ниже.

Природный газ, свойства, химический состав, добыча и применение

Природный газ, свойства, химический состав, компоненты и составляющие, добыча и применение.

Природный газ – это газообразная смесь, состоящая из метана и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов.

Природный газ

Происхождение природного газа

Химический состав природного газа, требования ГОСТ

Виды природного газа. Сухой, бедный, тощий, жирный и сырой газы

Компоненты и составляющие природного газа

Физические свойства природного газа

Добыча природного газа

Применение и использование природного газа

Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ

Природный газ:

Природный газ – это полезное ископаемое, смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ существует в газообразном, твердом или растворённом состоянии. В первом случае – в газообразном состоянии – он широко распространен и содержится в пластах горных пород в недрах Земли в виде газовых залежей (отдельных скоплений, заключенных в «ловушке» между осадочными породами), а также в нефтяных месторождениях в виде газовых шапок. В растворённом состоянии он содержится в нефти и воде. В твердом состоянии он встречается в виде газовых гидратов (т.н. «горючий лёд») – кристаллических соединений природного газа и воды переменного состава. Газовые гидраты – перспективный источник топлива.

При нормальных условиях (1 атм. и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Является самым чистым видом органического топлива. Но для того, чтобы использовать его в качестве топлива из него выделяют его составляющие для отдельного использования.

Природный газ представляет собой легковоспламеняющуюся смесь различных углеводородов и примесей.

Природный газ – это газообразная смесь, состоящая из метана и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов.

Природным он зовется, потому что не является синтетическим. Газ рождается под землей в толще осадочных пород из продуктов разложения органики.

Природный газ распространен в природе гораздо шире, чем нефть.

Не имеет ни цвета, ни запаха. Легче воздуха в 1,8 раза. Горюч и взрывоопасен. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

Характерный запах газа, используемого в быту, обусловлен одорацией – добавлением в его состав одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ. Самый распространенный одорант – этантиол, его можно почувствовать в воздухе при концентрации 1 на 50 000 000 частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.

Происхождение природного газа:

Существует две теории происхождения природного газа: биогенная (органическая) теория и абиогенная (неорганическая, минеральная) теория.

Впервые биогенную теорию происхождения природного газа в 1759 году высказал М.В. Ломоносов. В далеком геологическом прошлом Земли погибшие живые организмы (растения и животные) опускались на дно водоемов, образуя илистые осадки. В результате различных химических процессов они разлагались в безвоздушном пространстве. Из-за движения земной коры эти остатки опускались все глубже и глубже, где под действием высокой температуры и высокого давления превращались в углеводороды: природный газ и нефть. Низкомолекулярные углеводороды (т.е. собственно природный газ) образовывался при более высоких температурах и давлениях. Высокомолекулярные углеводороды – нефть – при меньших. Углеводороды, проникая в пустоты земной коры, образовывали залежи месторождений нефти и газа. Со временем эти органические отложения и залежи углеводородов уходили глубоко вниз на глубину от одного километра до нескольких километров  – их покрывали слои осадочных пород либо под действием геологических движений земной коры.

Минеральную теорию происхождения природного газа и нефти сформулировал в 1877 году Д.И. Менделеев. Он исходил из того, что углеводороды могут образовываться в недрах земли в условиях высоких температур и давлений в результате взаимодействия перегретого пара и расплавленных карбидов тяжелых металлов (в первую очередь железа). В результате химических реакций образуются окислы железа и других металлов, а также  различные углеводороды в газообразном состоянии. При этом вода попадает глубоко в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре. Образовавшиеся углеводороды, находясь в газообразном состоянии, в свою очередь по тем же трещинам и разломам поднимаются наверх в зону наименьшего давления, образуя в конечном итоге газовые и нефтяные залежи. Данный процесс, по мнению Д.И. Менделеева и сторонников гипотезы, происходит постоянно. Поэтому, уменьшение запасов углеводородов в виде нефти и газа человечеству не грозит.

Химический состав природного газа:

Химический состав добываемого природного газа различается в зависимости от месторождения. В любом случае основным и ценным компонентом является метан (СН₄), содержание которого составляет от 70 до 98 %.

В состав добываемого газа входят как углеводородные компоненты (метан СН₄ и его гомологи: этан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, бутан С₄Н₁₀, пентан С₅Н₁₂, гексан С₆Н₁₄, гептан С₇Н₁₆, октан С₈Н₁₈, нонан С₉Н₂₀, декан С₁₀Н₂₂ и т.д. вплоть до доказана С₂₂Н₄₆), так и неуглеводородные компоненты (Ar, H₂, He, N₂, H₂S, водяные пары – H₂O, CO, CO₂ и пр. серосодержащие соединения и инертные газы). Природный газ также содержит следовые количества других компонентов.

Углеводороды, начиная с этана, считаются тяжёлыми. Они образуются только в процессе образования нефти и также называются специфическими «нефтяными» газами. Они  являются обязательным спутником нефтей. Их наличие в отобранных пробах свидетельствует о залежах нефти.

Виды природного газа. Сухой, бедный, тощий, жирный и сырой газы: 

Качество газа как топлива, как энергоносителя зависит от содержания в нем метана. По содержанию в добываемом газе метана и тяжёлых углеводородов различают сухие (бедные, тощие) и жирные (сырые, богатые) газы.

Сухой, бедный или тощий газ – это природный горючий газ из группы углеводородных, характеризующийся резким преобладанием в его составе метана, сравнительно невысоким содержанием этана и низким – остальных тяжелых углеводородов. Он более характерен для чисто газовых залежей.

Жирный или сырой газ – природный горючий газ из группы углеводородных, характеризующийся повышенным содержанием (свыше 15 %) тяжелых углеводородов, начиная от пропана C₃H₈ и выше. Такой состав газов характерен для газоконденсатных и нефтяных месторождений.

В качестве примера для наглядности ниже в таблице приведен состав сухого и сырого газа.

* В таблице приведен один из примеров. Реальный состав газов в добываемом природном газе из конкретного месторождения может существенно отличаться от приведенного примера.

Поэтому для углеводородного состава газов применяется понятие «коэффициент сухости», которое представляет собой отношение процентного содержания метана СН₄ к сумме его гомологов (этану С₂Н₆ и выше).

Требования ГОСТ к химическому составу природного газа: 

ГОСТом 30319.1-2015 «Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения» установлены следующие требования к химическому составу природного газа, транспортируемого по газотранспортным системам:

Компоненты и составляющие природного газа:

Метан (CH₄) – это бесцветный газ без запаха. Легче воздуха. Горюч и взрывоопасен. Представляет опасность для здоровья человека.

Этан (C₂H₆) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Тяжелее воздуха. Горюч и взрывоопасен. Не используется как топливо. Малотоксичен. Представляет опасность для здоровья человека.

Пропан (C₃H₈) – бесцветный газ, без запаха. Ядовит. В отличие от метана сжижается при комнатной температуре и сравнительно невысоком давлении (12-15 атм), что позволяет его легко хранить и транспортировать.

Бутан (C₄H₁₀) – бесцветный газ, со специфическим запахом. Ядовит. Вдвое тяжелее воздуха.

Пентан (С₅Н₁₂) имеет три изомера (нормальный пентан, изопентан и неопентан).  Нормальный пентан и изопентан – легколетучие подвижные жидкости с характерным запахом. Неопентан – бесцветный газ с характерным запахом. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

Гексан (С₆Н₁₄) – бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим дихлорэтан. Горюч и взрывоопасен. Токсичен.

Азот (N₂) – бесцветный газ, без запаха и вкуса. Весьма инертен. Является основным компонентом воздуха – 78,09 % объёма.

Аргон (Ar) – газ без цвета, вкуса и запаха. Инертен. В 1,3 раза тяжелее воздуха. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

Водород (H₂) – лёгкий бесцветный газ, без вкуса и запаха. В смеси с воздухом или кислородом горюч и взрывоопасен. Легче воздуха.

Гелий (He) – очень лёгкий газ без цвета, вкуса и запаха. Легче воздуха. Инертен, при нормальных условиях не реагирует ни с одним из веществ. Не горит. Представляет опасность для здоровья человека.

Сероводород (H₂S) – бесцветный газ со сладковатым вкусом, с характерным неприятным запахом (тухлых яиц, тухлого мяса). Ядовит. Горюч и взрывоопасен. Тяжелее воздуха.

Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ, почти без запаха (в больших концентрациях с кисловатым «содовым» запахом). Не горит. Тяжелее воздуха в 1,5 раза. Представляет опасность для здоровья человека.

Физические свойства природного газа:

Добыча природного газа:

Залежи природного газа находятся глубоко в земле, на глубине от одного до нескольких километров. Поэтому, чтобы добыть его необходимо пробурить скважину. Самая глубокая скважина имеет глубину более 6 километров.

В недрах Земли газ находится микроскопических пустотах  – порах, которыми обладают некоторые горные породы. Поры соединены между собой микроскопическими каналами – трещинами. В порах и трещинах газ находится под высоким давлением, которое намного превышает атмосферное. Природный газ движется в порах и трещинах, поступая из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением.

При бурении скважины газ вследствие действия физических законов полностью поступает в скважину, стремясь в зону низкого давления. Таким образом, разность давления в месторождении и на поверхности Земли является естественной движущей силой, которая выталкивает газ из недр.

Газ добывают из недр земли с помощью не одной, а нескольких и более скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

Так как добытый газ содержит множество примесей, то его сразу же после добычи очищают на специальном оборудовании, после чего транспортируют потребителю.

Применение и использование природного газа: 

Природный газ применяется и используется как топливо, а также как сырье в химической промышленности для получения различных органических вещества, например, пластмасс.

Другие виды топлива:

– биодизель,

– биотопливо,

– газойль,

– горючие сланцы,

– лигроин,

– мазут,

– нефть,

– попутный нефтяной газ,

– природный газ,

– свалочный газ,

– сланцевая нефть,

– сланцевый газ,

– синтез-газ.

Примечание: © Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Найти что-нибудь еще?

Похожие записи:

карта сайта

какой сжиженный природный газ метан вода дома является 4 класс воздух для населения купить содержит формула природный источник тема окружающий мир презентация
сколько сгорание получение компоненты вещества применение составляющие использование масса места теплота давление стоимость м3 температура свойства виды переработка куб сжигание месторождения какой объем плотность добыча расход состав места добычи цена природного газа
цена давление сколько м3 стоимость свойства добыча сгорание использование расход куб запасы производство плотность температура углеводород теплота сгорания объем установки расчет качество сжигание месторождения формула природного газа
газ природный 14 2 2 12018 5
плита под нефть россия гост тариф на сколько стоит компримированный природный газ является какое дома для населения купить страны уголь метан воздух вода перевод газпром баллон значение мира оборудование вещество
газопроводы переработка кг сжижение сеть сигнализаторы какое давление потребление компонент горение виды жиклеры для применение сигнализатор загазованности транспортировка составляющие химические свойства количество поставка характеристика учет природного газа
генератор котлы на природном газе
отопление природным газом

Коэффициент востребованности
14 702

Физико-химические свойства природного газа. Добыча и применение природного газа

Газообразное состояние вещества — самое распространенное по сравнению с другими агрегатными параметрами соединений. Ведь в этом состоянии находятся:

• звезды;
• межзвездное пространство;
• планеты;
• атмосфера;
• космос в целом.

Главные отличительные свойства газов — это слабые межмолекулярные взаимодействия в кристаллической решетке, из-за которых и проявляются все основные характеристики этих веществ. Газов, безусловно, очень много. Однако мы рассмотрим самый важный и третий по распространенности на нашей планете — природный.

Природный газ: состав

Если характеризовать качественный состав природного газа, то сразу нужно выделить компоненты двух групп: органические и неорганические. Поскольку хоть и принято считать, что он состоит из метана, однако это не совсем так.

К органическим составляющим относятся:

• метан — СН₄;
• пропан — С₃Н₈;
• бутан — С₄Н₁₀;
• этан — С₂Н₄;
• более тяжелые углеводороды с количеством атомов углерода больше пяти.

Неорганические компоненты включают в себя следующие соединения:

• водород (в небольших количествах) — Н₂;
• углекислый газ — СО₂;
• гелий — Не;
• азот — N₂;
• сероводород — H₂S.

Каким именно будет состав той или иной смеси, зависит от источника, то есть месторождения. Этими же причинами объясняются и различные физико-химические свойства природного газа. Однако добывается любой из них, и ценность также имеет каждый. Просто какой-то вид применяется как топливо, а насыщенный посторонними примесями слишком жирно используется в химической отрасли для синтезов соединений.

Физико-химические свойства природного газа

Чтобы указать подобные параметры в точности, следует знать, каков именно состав газовой смеси. Ведь если в ней преобладает в основном метан (до 97%), то характеристики можно приводить, ориентируясь именно на него.

Если же неорганических компонентов или тяжелых углеводородов в избытке (до нескольких процентов), тогда физико-химические свойства природного газа резко меняются.

Поэтому можно указать лишь приблизительные граничные показатели по физическим характеристикам.

1. Температура самовозгорания — 650-700⁰С.
2. Октановое число — 120-130.
3. Не имеет цвета, вкуса и запаха.
4. Легче воздуха почти в 2 раза, легко концентрируется в верхних слоях помещения.
5. Плотность в виде обычного состояния (газа) — 0,68-0,85 кг/м³.
6. При стандартных условиях всегда находиться в газообразном агрегатном состоянии.
7. При смешении с воздухом в объемах от 5-15 % является взрывоопасным.
8. Теплота сгорания — около 46 МДж/м³.

Кроме этого, следует отметить и химическую сторону параметров природного газа.

1. Является сильно горючим веществом, способен самовоспламеняться при подаче искры и без нее при определенной температуре.
2. Так как основной компонент — метан, то обладает всеми его химическими свойствами.
3. Вступает в реакции замещения, дегидрирования, пиролиза, подвергается рефракции.
4. Сжимается и сжижается при низких температурах и повышенном давлении.

Очевидно, что подобные физико-химические свойства природного газа определяют широкий спектр его использования в промышленности.

Особое свойство природного газа

Особое свойство рассматриваемого соединения — это способность образовывать газогидратные залежи, то есть находиться в твердом состоянии. Данные структуры представляют собой поглощенные молекулами пластовой воды объемы природного газа в соотношении 1/220. Поэтому подобные залежи являются чрезвычайно богатыми породами. Места их сосредоточения в природе:

• глубинные поддонные слои Мирового океана;
• скопления вечной мерзлоты.

Условия существования — гидродинамическое давление и низкие температуры.

Природные месторождения газа

Если говорить о содержании природного газа в природе, то можно выделить основные места концентрации:

1. Это горная осадочная порода, полезное ископаемое, которое формируется многие тысячелетия анаэробным распадом органики в глубоких слоях земной коры.
2. Растворен в подземных водах.
3. Входит в состав нефти, формируя над ней нефтегазовую шапку.
4. Залегает в виде газогидратов в слоях морского дна и точках крайнего Севера.

Если же обозначать распространение месторождений газа территориально, то лидерами являются следующие страны:

• Россия.
• Страны Персидского залива.
• США.
• Канада.
• Иран.
• Казахстан.
• Азербайджан.
• Узбекистан.
• Норвегия.
• Туркмения.
• Нидерланды.

Добыча в мире составляет ежегодно примерно 3643 млрд м³ в год. Из них только на Россию приходится 673,46 млрд м³.

Температура природного газа, при которой он сгорает, равна 650 ⁰С. То есть это тот показатель, при котором он способен самовоспламеняться. При этом выделяется большее количество тепловой энергии, чем при горении любого другого вида топлива. Естественно, это не могло не отразиться на областях использования данного вещества.

Именно поэтому многие страны, не имеющие природных запасов газа, вынуждены импортировать его из других государств. Транспортировка осуществляется несколькими способами:

Каждый из путей имеет свои преимущества и недостатки. В частности, морской и железнодорожный варианты более безопасные, так как химическая активность сжиженного газа в охлажденных баллонах гораздо ниже, чем в газообразном состоянии. По трубопроводу же увеличивается дальность передачи и ее объемы, кроме того, данный способ экономически выгоден.

Метан в составе природного газа

Газ метан является основным сырьевым компонентом в составе природной смеси. Его содержание колеблется в пределах 70-98%. Сам по себе это третий по распространенности на планете газ, который входит в состав нефти, межзвездного пространства, атмосферы других планет.

С точки зрения химии, газ метан — предельный углеводород, относящийся к ряду насыщенных алифатических соединений. Самый первый представитель алканов или парафинов. Химическая активность его невелика, он достаточно спокоен. Способен вступать в реакции:

• замещения;
• полного окисления;
• конверсии.

Горит бесцветным некоптящим пламенем, запаха не имеет.

Виды природного газа

Существует три основных вида рассматриваемого вещества.

1. Сухой природный газ — это такой, в котором метана более 97%. То есть содержание примесей, в том числе других углеводородов, крайне низкое.
2. Тощий газ. Так называют смесь, содержащую незначительное количество тяжелых углеводородов.
3. Жирный природный газ — тот, что богат на тяжелые углеводороды и неорганические компоненты (азот, водород, гелий, аргон, углекислый газ, сероводород).

Такое понятие, как коэффициент сухости газа, позволяет оценить качество сырья, из которого в дальнейшем будет изготовляться продукция. Ведь сам природный газ — это лишь база. Для разных отраслей промышленности нужен свой продукт, поэтому он проходит тщательную обработку и очистку в соответствии с конкретными требованиями.

Качество продукции

Качество природного газа напрямую зависит от состава. Если метан преобладает, то такой продукт будет самым лучшим как источник топлива. Если же больше всего в составе жирных углеводородов, то для химической промышленности такое сырье — наиболее подходящее.

Чтобы поставлять природный газ надлежащего качества, существуют специальные химические заводы, на которых он проходит тщательную очистку и обработку до дальнейшей отправки в конечный пункт. Методы работы будут зависеть от того, для каких целей предназначается продукт.

Так, например, если он будет использоваться для бытовых целей, то в него добавляют специальные вещества-одоранты, в частности меркаптаны. Это делается для того, чтобы газ стал иметь запах, ведь тогда в случае утечки его несложно будет обнаружить. Все меркаптаны имеют резкий неприятный запах.

Использование природного газа

Потребление природного газа осуществляется многими отраслями промышленности и объектами. Например:

• ТЭЦ.
• Котельные.
• Газовые двигатели.
• Химическое производство (изготовление пластмасс и прочих материалов).
• Топливо для машин.
• Обогрев жилых помещений.
• Приготовление пищи.

Поэтому мировая добыча данного сырья так велика, и импорт и экспорт оцениваются в миллиарды долларов.

Экологический аспект

С точки зрения чистоты для природы нет лучшего источника топлива, чем природный газ. Экологические организации полностью одобряют его использование. Однако в последние годы сгорание природного газа приводит к накоплению одного из продуктов реакции — диоксида углерода.

А так как он относится к парниковым газам, то для планеты его скопления очень опасны. Поэтому ведутся множественные работы, разрабатываются проекты по защите экологического состояния планеты от надвигающегося парникового эффекта.

Природный газ ℹ️ физико-химические свойства, состав, плотность, способы добычи газа в России, происхождение, основные месторождения, использование и транспортировка

Классификация и свойства

Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:

1. Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
2. Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
3. Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.

Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.

Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.

В составе природного газа имеет такой список компонентов:

1. Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
2. Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
3. Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
4. Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
5. Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой.
6. Сероводород является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
7. Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
8. Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).

Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.

При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.

В соответствии с химическими характеристиками, ресурс может вступать в реакции дегидрирования, пиролиза и замещения. Когда в составе будет присутствовать более 4% тяжёлых углеводородов, свойства начнут меняться.

Месторождение и добыча

Газ сжижают уже после его добычи. Именно по этой причине мировые запасы считают в кубических метрах. В год может достигаться до 3,6 миллиарда кубометров. Основными странами поставщиками являются Россия, Аравия, Иран, Туркмения, Катар, США, Венесуэла и Объединённые Эмираты.

Мировым лидером по добыче считается Российская Федерация. Основная часть залежь приходится на Уренгой. Там находится приблизительно 16 триллионов кубических метров газа. Также гигантским является и Ямбургское месторождение, где насчитывается 8,2 триллиона газа.

На важность природного ископаемого указывает расход. Скважины бурят по вечной мерзлоте. Для добычи ямбургского топлива необходимо преодолеть 1−3 километра. Из них примерно 50 метров приходится на мерзлоту.

Имеется ещё и Бованенковское месторождение, запасы которого составляют 4,9 триллиона кубических метров. Для местного населения предприятие по добыче и переработке считается местом занятости и дохода.

На днище Баренцева моря были обнаружены залежи ископаемого. Глубина его зарождений — не более 400 метров. На этой местности добыча в полном объёме не разрабатывается. Примерный объём залежей составляет 4 триллиона.

На юге Карского моря тоже имеются источники газа. Там было открыто Ленинградское (примерно 3 триллиона кубометров) и Русановское (779 миллиардов кубов топлива) месторождения.

Транспортировка топлива

Природный газ из недр в скважины поставляется обычным путём. Лёгкая субстанция имеет свойство просачиваться через имеющиеся в породе поры. Область низкого давления создают в скважине. В местах скопления ресурса оно высокое. На крупные залежи бурят несколько скважин, которые располагаются на равном друг от друга расстоянии.

К окончательной транспортировке топливо следует хорошо подготовить. Это обусловлено наличием примесей, которые могут вызывать осложнения с перемещением или же последующим применением. К примеру, из-за водяных паров при определённых условиях могут получаться гидраты, которые будут оседать в различных местах. Это вызовет затруднительное передвижение. Из-за сероводорода на оборудовании может возникать коррозия.

Кроме того, следует произвести тщательную подготовку трубопровода. Широкое применение получили азотные установки, благодаря которой получается инертная среда.

Трубопроводный способ на сегодняшний день обладает большой популярностью. Обслуживание и монтаж труб является довольно дорогой процедурой. Но несмотря на высокую стоимость, такой метод является наиболее выгодным для транспортировки на ближние и средние дистанции.

Помимо трубопровода, газ могут перевозить в специальных газовозах. Это суда со специальными изотермическими ёмкостями, температурный показатель в которых может составлять -160 градусов. Этот способ на расстояния более 2 тысяч километров считается экономически выгодным.

Применение в различных сферах деятельности

Топливо является основной областью применения. Для транспортировки источника по трубопроводу, необходимо ресурс осушить, в противном случае он может вызвать коррозию на поверхности. Также следует из состава убрать углекислый газ и сероводород.

Чтобы избежать неприятных ситуаций, ископаемое одоризируют — добавляют пахучие элементы, которые будут свидетельствовать про утечку. Без обработки могут быть большие потери топлива, так как, с точки зрения химии, запаха оно не имеет.

Помимо этого, газ является горючим веществом для работы кухонных плит и отопительных котлов. Уже появились и газовые лампы для освещения улиц и помещений.

Из метана в химической промышленности добывают аммиак и некоторые пластификаторы. Из него синтезируются цианистый водород, ацетилен и метанол. Из метана производят и синтетический каучук. Происхождение полиэтилена было открыто при работе с природным газом.

Свойства природных газов

1. Газы, получаемые из чисто газовых месторождений. Состоят в основном из метана СН₄-98 %.

2. Газы, получаемые из газоконденсатных месторождений. Состоят из сухого газа и примеси конденсата (бензин, лигроин, керосин)

3. Попутные газы, получаемые из скважин нефтяных месторождений вместе с нефтью, состоят из смеси газов и пропан-бутановой фракции.

4. Искусственный газ, получаемый в результате термической обработки.

    

    

    

   Средние составы и характеристики природных газов некоторых месторождений.

    

Состояние любого газа принято характеризовать величинами, которые называются параметрами состояния- плотность, давление, температура.

Кроме того, широко используются такие понятия как масса, теплоемкость, работа, теплота, энтальпия. энтропия.

Природные газы представляют собой смесь, состоящую из нескольких чистых веществ, химически не взаимодействующих между собой.

Состав смеси определяется нахождением массовой или мольной концентрации компонентов, входящих в смесь. Понятие «моль»означает количество вещества в граммах, численно равное его мольной массе, а киломоль- количество вещества в килограммах, тоже численно равное его мольной массе.Так например, киломоль кислорода О₂ равен 32 кг,киломоль метана СН₄-16 кг.

Плотность газа- отношение массы газа к объему.кг/м³.

Давление- отношение силы,действующей перпендикулярно к поверхности тела , на единицу этой поверхности,сила,приходящаяся на единицу поверхности.

Абсолютное давление равно сумме избыточного и атмосферного(барометрического) давлений.

Видео о свойствах природного газа

Природный газ

Соотношение между единицами давления газа.

Температура является параметром, определяющим состояние газа, степень его нагретости. При измерении температуры газа используются две температурные шкалы: шкала Цельсия и шкала Кельвина.

Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяные пары достигли состояния насыщения называется точкой росы этого газа при данном давлении.

Работа- это произведение силы, действующей в направлении движения, на путь перемещения газа.    

Массовым расходом газа называется масса газа. проходящая через поперечное сечение трубы в единицу времени кг/сек

Объемным расходом газа называется количество газа в единице объема, проходящего через сечение газопровода в единицу времени.м³/сек.

Абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в единице объема газа. г/м³.

 Относительная влажность газа – это отношение абсолютной влажности к максимально возможной при данном давлении и при данной температуре.

Относительная влажность насыщенного газа равна 1.При насыщении газа водяным паром (относительная влажность равна 1) из него начнут выпадать капли воды. Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяной пар достиг состояния насыщения,называется точкой росы.

Содержание влаги в газе можно определить весовым методом, основанном на пропускании замеряемого объема газа через через поглотители влаги.Ввиду того, что влагосодержание газа зависит от температуры и давления. анализы на влажность должны проводиться непосредственно в том месте, где необходимо знание влажности газа (например,на узлах замера газа,на пониженных участках газопровода.

Зная абсолютную влажность газа,можно определить точку росы при данном давлении в газопроводе.

В зависимости от содержания влаги в газе и при определенном давлении и температуре в газопроводе на поверхности контакта газ-вода образуются гидраты неустойчивые соединения углеводородов с водой в виде белых кристаллов, внешне похожих на снег или лед.

Гидраты образуют только следующие углеводородные газы: метан, этан, пропан, изо-бутан, н-бутан. Для этих газов существует критическая температура гидратообразования  максимальная температура, выше которой никаким повышением давления нельзя вызвать образование гидратов. Для метана она равна 21,5 ⁰С, этана 14,5⁰С, пропана 5,5⁰С.

Основные факторы, определяющие образование гидратовприродных газов –состав газа, его давление и температура, полное насыщение газа парами воды. Факторы, влияющие на скорость образования гидратов-наличие скоплений воды в пониженных частях газопровода и паров воды в газовом потоке,турбулентность и охлаждение газового потока. Для выявления условий образования гидратов используют кривые равновестного состояния гидратов.

Слева от этих кривых находится область существования гидратов,а справа –область их отсутствия. Зная состав транспортируемого газа (его относительную плотность), давление и температуру в газопроводе, по кривым определяют условия образования гидратов, а по содержанию влаги в газе возможность образования гидратов в данных условиях. Это дает возможность предотвратить образование гидратов при транспорте газа.

Физические характеристики компонентов.

Критические параметры некоторых веществ.

Теплота сгорания газа — это количество теплоты,выделяемое при полном сгорании единицы объема газа.

Различают высшую и низшую теплоту сгорания.

Высшая теплота сгорания — количество теплоты, которая выделиться при полном сгорании единицы объема газа, с учетом конденсации водяных паров, образующихся при окислении водорода.

Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, которое выделится при полном сгорании единицы объема газа без учета теплоты, которая выделяется при конденсации водяных паров.

В расчетах обычно используют понятие низшей теплоты сгорания топлива в силу того, что отходящие продукты сгорания имеют относительно высокую температуру, значительно выше, чем температура точки росы, при которой и происходит конденсация водяных паров, содержащихся в продуктах питания.

Пределы взрываемости  газов в смеси с воздухом.

Критическим давлением называется такое давление, при котором и выше которого никаким повышением температуры жидкость уже не может быть превращена в пар.

Критической температурой называется такая температура, при которой и выше которой ни прикаком повышении давления нельзя сконденсировать пар, т.е. минимальная температура, при которой не происходит процесс образования гидратов в газе, называется критической температурой гидратообразования. Для метана она равна 21,5⁰С, этана –14,5⁰С,

пропана –   5,5⁰С

Температура, до которой нужно охладить газ, чтобы содержащиеся в нем водяные пары достигли состояния насыщения называется точкой росы этого газа при данном Р.

Влажный газ называется насыщенным, когда он содержит максимально возможное количество пара при данной Т и Р.

При определенной влажности газа, Р и Т в газопроводе могут образоваться кристаллогидраты – соединение углеводородов с водой.

(СН₄ 6Н₂О, СН₄ 7 Н₂О)

Минимальная Т, при которой не происходит процесс образования гидратов в газе, называется критической температурой гидратообразования.

Для СН₄  21.5⁰С , С₂Н₆  -14,5⁰С, С₃Н₈ -5,5⁰С.

Во избежание образования гидратов газ осушают до точки росы температура которой должна быть ниже Т газа в газопроводах на 6 — 7⁰С.

Гидраты в газопроводе образуются в тех случаях, когда точка росы транспортируемого равна, или выше рабочей температуры газа.

Зная состав, влажность транспортируемого газа, изменение Ти Р в газопроводе, можно заранее определить возможные зоны образования гидратов и наметить мероприятия по их предотвращению.

После прохождения газа через задвижки. регулирующие клапана происходит его резкое расширение. Этот процесс называется дросселированием. При транспортировке газа по газопроводам процесс дросселирования влечет за собой резкое падение давления и понижение Т газа. Этот процесс называется положительным эффектом Джоуля-Томсона. При снижении Р на1кгс/см² снижается Т на 0,4⁰С.

1 киломоль любого газа при нормальных условиях Т=0⁰С и Р атмосферном занимает V=22,4 л.

Относительная плотность любого газа Р=М/22,4 (плотность воздуха при нормальных условиях), кгс/см2.

Р_СН4=12+4/22,4=0,71

Газы из чисто газовых месторождений состоят в основном из метана. В этих газах содержится также углекислый газ и азот. Содержание углекислого газа в большинстве случаев не превышает 6-7%,а азота –10%. Однако встречаются месторождения, газы которых содержат углекислого газа 35% и более (углеводородно-углекислые газы), а азота-45% и более (углеводородно-азотные газы). Содержание сероводорода в природных газах редко превышает 5-6%. В газе Оренбургского месторождения содержится до 4,5 сероводорода и до 1,5% углекислого газа, в газе группы Астраханских месторождений-до 23 и 20% соответственно.

Процесс сгорания метана в воздухе протекает по уравнению.

СН₄+2О₂+7,52N₂=СО₂+2Н₂О+7,52N₂

В результате сгорания образуется 10,52м³ продуктов горения.

Опасные свойства углеводородных газов требуют принятия мер предосторожности, с одной стороны, для предохранения работников от удушья и отравления, с другой – для предупреждения взрывов и пожаров.

Чистые метан и этан неядовиты, но при недостатке кислорода в воздухе вызывают удушье. Первые признаки недомогания обнаруживаются, когда содержание метана в воздухе достигает примерно 25-30%

Первые признаки отравления парообразными углеводородами, содержащимися в естественном газе, недомогание и головокружение, вслед за этим наступает как бы опъянение, сопровождаемое смехом, часто галлюцинациями и потерей сознания, если пострадавшего не удалить из вредной атмосферы.

Из газовых компонентов природных газов особенно токсичен сероводород. Сероводород бесцветный газ,тяжелее воздуха, сероводород скапливается в низких местах. Сероводород- сильный яд нервно-паралитического действия, вызывающий смерть от удушья, а иногда и от паралича сердца. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны 10 мг/м³

Углекислый газ бесцветный, практически без запаха. Плотность по отношению к воздуху 1,57.

При содержании в воздухе 4-5% углекислого газа заметно его действие на человека: появляются ощущения раздражения слизистых оболочек дыхательных путей, кашель, раздражение глаз, повышение кровяного давления, головокружение.  При 20% — наступает смерть через несколько секунд от остановки дыхания.

Для возникновения взрыва необязательно, чтобы все помещения было заполнено газом.  Взрыв возможен и при скоплении газа в определенном участке помещения.  Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания.  Сила взрыва тем больше, чем больше давление газовоздушной смеси.

Температура воспламенения – минимальная температура,до которой необходимо нагреть смесь газа с кислородом (газа с воздухом), чтобы начался процесс горения. Горение газа-процесс соединенияего горючих составляющих с кислородом, сопровождающийся выделением теплоты, количество которой должно быть достаточно для покрытия потерь теплоты в окружающую среду и нагрева частиц газа и воздуха до температуры воспламенения. Если это условие выполняется, то горение будет устойчивым. Температура воспламенения зависит от состава газа, концентрации газа и кислорода, их смешения, формы и размеров топочного пространства, давления в топке и др.

Различают нижний и верхний пределы воспламеняемости. Нижний предел воспламеняемости соответствует минимальному содержанию горючего газа в смеси, при котором газовоздушная смесь еще остается горючей, а высший предел воспламеняемости, максимальному содержанию горючего газа в смеси. Существование верхнего и нижнего пределов воспламеняемости объясняется тепловыми потерями при горении. С уменьшением содержания горючего газа в смеси все больше увеличивается расход теплоты на нагрев негорючей части смеси, скорость распространения пламени все время уменьшается и, наконец наступает момент, когда горение прекращается. С увеличением содержания горючего газа в смеси наступает такой момент, когда происходит неполное сгорание горючих компонентов из-за недостатка кислорода воздуха. При этом расход теплоты на нагрев негорючих компонентов будет все время увеличиваться, скорость распространения пламени уменьшится, и наконец, наступит момент, когда горение прекратится.

Газовоздушная смесь, в которой содержание газа находится между нижним и верхним пределами воспламеняемости, является взрывоопасной. Чем шире диапазон пределов воспламеняемости (взрываемости),тем более взрывоопасен газ. Взрыв газовоздушной смеси процесс очень быстрого(практически мгновенного) горения, приводящий к образованию продуктов горения с высокой температурой и значительным давлением. Расчетное избыточное давление при взрыве природного газа 0,75 Мпа, пропана и бутана 0,86 Мпа, водорода 0,74 Мпа, ацетилена 1,03 Мпа.

При определенных условиях взрыв может принять вибрационный и даже детонационный характер, при котором скорость распространения пламени превышает 2000 м/с, а давление будет в 2-3 раза больше давления, возникающего при тепловом взрыве.

Знание температур воспламенения и пределов взрываемости газов позволяет обеспечить безопасную эксплуатацию и безопасное проведение ремонтных работ на объектах транспорта газа. Необходимо учитывать, что при повышении давления газовоздушной смеси пределы взрываемости сужаются.

Пределы взрываемости 5-15%,пределы горения 15-80%.

Температура воспламенения 745⁰С, температура горения 2000⁰С.

Для возникновения взрыва необязательно, чтобы все помещение было заполнено газом.  Взрыв возможен и при скоплении газа в определенном участке помещения. Горение и взрыв однотипные химические процессы, но резко отличающиеся по интенсивности протекающей реакции. При взрыве реакция происходит очень быстро. Сила взрыва максимальна, когда содержание воздуха в смеси приближается к количеству, теоретически необходимому для полного сгорания. Сила взрыва тем больше, чем больше давление газовоздушной смеси.

Вязкость газов, вязкость или внутреннее трение-свойство газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость определяется силами сцепления между отдельными молекулами вещества. Эти силы сцепления проявляются при относительном перемещении соседних слоев газа, вследствии чего между этими слоями возникает обмен количеством движения. Вязкость газов обусловлена перелетом хаотически движущихся молекул из слоя в слой. Например, если один слой газа движется быстрее соседнего,то на границе контакта этих  слоев часть молекул первого слоя будет переходить во второй слой, стремясь ускоритьего движение,а часть молекул второго слоя будет переходить в первый,стремясь замедлить его движение.

Точка росы (в ⁰ С) влажных природных углеводородных газов.

Природный газ состав. Свойства природного газа, опасности использования.

Определение
Природный газ – это полезное ископаемое в газообразном состоянии. Оно используется в очень широких пределах в качестве топлива. Но сам природный газ как таковой не используется как топливо, из него выделяют его составляющие для отдельного использования.

Состав природного газа
До 98% природного газа составляет метан, также в его состав входят гомологи метана — этан, пропан и бутан. Иногда могут присутствовать углекислый газ, сероводород и гелий. Таков состав природного газа.

Физические свойства
Природный газ бесцветен и не имеет запаха (в том случае, если не имеет в своём составе сероводорода), он легче воздуха. Горюч и взрывоопасен.
Ниже приведены более подробные свойства компонентов природного газа.

Свойства отдельных составляющих природного газа (рассмотрим подробный состав природного газа)

Метан (Ch5) – это бесцветный газ без запаха, легче воздуха. Горюч, но всё же его можно хранить с достаточной лёгкостью.

Этан (C2H6) – бесцветный газ без запаха и цвета, чуть тяжелее воздуха. Также горюч, но не используется как топливо.

Пропан (C3H8) – бесцветный газ без запаха, ядовит. У него имеется полезное свойство: пропан сжижается при небольшом давлении, что позволяет легко отделять его от примесей и транспортировать.

Бутан (C4h20) – по свойствам близок к пропану, но имеет более высокую плотность. Вдвое тяжелее воздуха.

Углекислый газ (CO2) – бесцветный газ без запаха, но с кислым вкусом. В отличие от других компонентов природного газа (за исключением гелия), углекислый газ не горит. Углекислый газ – один из самых малотоксичных газов.

Гелий (He) – бесцветный,

Природный газ. Состав и основные свойства природного газа

Природный газ представляет собой топливо, которое используется как в быту, так и в производстве. Рассмотрим свойства этого полезного ископаемого, а также вопрос, какую опасность оно может принести.

Основным элементом газа является метан. Его в нем насчитывается 98%. Помимо него в составе ископаемого есть следующие компоненты:

1. Бутан.
2. Этан.
3. Пропан.
4. Углекислый газ.
5. Оксид углерода.
6. Гелий.
7. Водород.

В составе можно выделить горючую и негорючую части. Чем больше горючая часть – тем больше тепла выдается. В составе каждого газа горючие и негорючие компоненты представлены в разном количестве, этим и определяется разница в свойствах газов. Также в каждом содержатся также вредные примеси.

К горючим составляющим относятся:

1. Водород. Это бесцветный, нетоксичный газ, который не имеет вкуса и запаха. Водород легковоспламеним и опасен.
2. Метан представляет собой бесцветный газ без запаха и вкуса. Он безопасен для человека. Так как при низких температурах метан сжимается, то он является отличным перспективным энергоносителем. Природный газ, в составе которого больше всего метана, является хорошим сырьем для промышленности. Свойства его во многом определяются именно наличием в его составе большого количества метана.
3. Оксид углерода – это бесцветный газ без запаха и вкуса, который имеет большую температуру возгорания. Если в составе слишком много оксида углерода –существенно возрастает удельная теплота сгорания, а также температура горения низкокалорийного газа. В высококалорийных увеличение количества углерода в его составе приводит к изменению свойств природного газа – удельная теплота сгорания сильно понижается. Оксид углерода, который есть во многих природных газах, является высокотоксичным веществом.
4. Сероводород. Очень токсичный газ с явно выраженным запахом тухлых яиц.

К негорючим можно отнести:

1. Азот –без запаха, цвета и вкуса. Азот не взаимодействует с кислородом и считается инертным.
2. Углекислый. Это бесцветный газ, имеющий кисловатый запах и вкус. Слишком сильная концентрация этого вещества в природном газе влияет на его основные свойства. В частности, слишком большая концентрация может привести к отравлению организма.
3. Кислород. Газ не имеет цвета, запаха и вкуса. Если он содержится в природном газе, то сильно снижает его удельную теплоту сгорания, а также делает его взрывоопасным.

Физико-химические свойства природного газа полностью определяются его составом. При этом физические свойства обычно для всех одинаковы:

• не имеет запаха, за исключением газов, в составе которых есть сероводород;
• не имеет цвета;
• он намного легче воздуха;
• взрывоопасен и горюч.

Опасные свойства природного газа

Природный газ обладает несколькими опасными свойствами:

1. Токсичность. Это самое опасное свойство. Она зависит от состава газа. Например, метан и этан в чистом виде не ядовиты, но при недостатке кислорода в воздухе приводят к удушью. Опасны для здоровья также газы, в составе которых слишком много оксида углерода и сероводорода. И если определить наличие сероводорода и спастись от негативных последствий просто, то почувствовать оксид углерода удается не всегда, поэтому риск отравления возрастает.
2. Взрываемость. Все природные газы, в составе которых есть кислород, образуют вещество, которое легко может взорваться при наличии источника огня. Каждый газ имеет определенную температуру воспламенения, которая зависит от его молярной массы. Природные газы взрываются не всегда, а только в том случае, если в их составе слишком много кислорода.

Введение 2

Состав
и физические свойства природного газа 3

Химический
состав 3

Физические
свойства 3

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

Химический
состав

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

природного газа | Определение, открытие, запасы и факты

Природный газ , бесцветный легковоспламеняющийся газообразный углеводород, состоящий в основном из метана и этана. Это тип нефти, которая обычно встречается вместе с сырой нефтью. В качестве ископаемого топлива природный газ используется для производства электроэнергии, отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для некоторых транспортных средств. Он важен в качестве химического сырья при производстве пластмасс и необходим для широкого спектра других химических продуктов, включая удобрения и красители.

The Troll Платформа для добычи природного газа в Северном море, в 80 км (50 миль) к северо-западу от Бергена, Норвегия. Тролль А, самая большая из когда-либо построенных передвижных конструкций, покоится на морском дне на глубине примерно 300 метров (990 футов) от поверхности и возвышается более чем на 100 метров (330 футов) над уровнем моря. Платформа регулирует добычу газа из 40 скважин, расположенных на морском дне. Swinsto101

Британская викторина

Нефть и природный газ: факт или вымысел?

Природный газ не имеет запаха.

Природный газ часто растворяется в нефти при высоком давлении, существующем в коллекторе, и может присутствовать в виде газовой шапки над нефтью. Во многих случаях именно давление природного газа, оказываемое на подземный нефтяной пласт, является движущей силой для выталкивания нефти на поверхность. Такой природный газ известен как попутный газ; он часто считается газовой фазой сырой нефти и обычно содержит легкие жидкости, такие как пропан и бутан.По этой причине попутный газ иногда называют «влажным газом». Есть также резервуары, которые содержат газ и не содержат нефти. Этот газ называется несвязанным газом. Неассоциированный газ, поступающий из резервуаров, не связанных с каким-либо известным источником жидкой нефти, называется «сухим газом».

История использования

Открытие и раннее применение

Первые открытия выходов природного газа были сделаны в Иране между 6000 и 2000 годами до нашей эры. Многие ранние авторы описывали естественные утечки нефти на Ближнем Востоке, особенно в районе Баку, который сейчас является Азербайджаном.Утечки газа, вероятно, сначала воспламененные молнией, послужили топливом для «вечных огней» огнепоклоннической религии древних персов.

Использование природного газа упоминалось в Китае около 900 г. до н. Э. Именно в Китае в 211 г. до н. Э. Была пробурена первая известная скважина для добычи природного газа на глубину 150 метров (500 футов). Китайцы пробурили свои скважины с бамбуковыми шестами и примитивными ударными долотами специально для поиска газа в известняках, относящихся к позднетриасовой эпохе (примерно с 237 миллионов до 201 г.3 миллиона лет назад) в антиклинали (арка многослойной скалы) к западу от современного Чунцина. Газ сжигали, чтобы высушить каменную соль, обнаруженную в прослоях известняка. В итоге скважины были пробурены до глубины около 1000 метров (3300 футов), и к 1900 году в антиклинали было пробурено более 1100 скважин.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Природный газ был неизвестен в Европе до его открытия в Англии в 1659 году, но даже тогда он не получил широкого распространения.Вместо этого газ, полученный из обугленного угля (известный как городской газ), стал основным топливом для освещения улиц и домов по всей Европе с 1790 года.

В Северной Америке первым промышленным применением нефтепродуктов стало использование природного газа из неглубокой скважины в Фредонии, штат Нью-Йорк, в 1821 году. Газ распределялся по свинцовой трубе малого диаметра к потребителям для освещения и приготовления пищи.

Реконструкция газопроводов

На протяжении 19 века использование природного газа оставалось ограниченным, поскольку не было возможности транспортировать большие объемы газа на большие расстояния.Природный газ оставался на обочине промышленного развития, основанного в основном на угле и нефти. Важный прорыв в газотранспортной технике произошел в 1890 году с изобретением герметичной муфты трубопроводов. Тем не менее, материалы и методы строительства оставались настолько громоздкими, что газ нельзя было использовать на расстоянии более 160 км (100 миль) от источника подачи. Таким образом, попутный газ в основном сжигался на факеле (то есть сжигался на устье скважины), а несвязанный газ оставался в земле, а городской газ производился для использования в городах.

Передача газа на большие расстояния стала практикой в ​​конце 1920-х годов благодаря дальнейшему развитию трубопроводных технологий. С 1927 по 1931 год в США было построено более 10 основных систем передачи. Каждая из этих систем была оборудована трубами диаметром примерно 50 см (20 дюймов) и протяженностью более 320 км (200 миль). После Второй мировой войны было построено большое количество трубопроводов еще большей длины с увеличивающимся диаметром. Стало возможным изготовление труб диаметром до 150 см (60 дюймов).С начала 1970-х годов самые длинные газопроводы берут свое начало в России. Например, в 1960-х и 1970-х годах трубопровод «Северное сияние» протяженностью 5470 км (3400 миль) был построен через Уральские горы и около 700 рек и ручьев, связав Восточную Европу с западносибирскими газовыми месторождениями за Полярным кругом. . В результате газ с Уренгойского месторождения, крупнейшего в мире, в настоящее время транспортируется в Восточную Европу, а затем в Западную Европу для потребления. Другой газопровод, более короткий, но также представляющий большую техническую сложность, — это Транс-Средиземноморский трубопровод длиной 50 см (20 дюймов), который в 1970–1980-х годах был построен между Алжиром и Сицилией.На некоторых участках этого маршрута глубина моря превышает 600 метров (2000 футов).

Темане, Мозамбик: трубопровод природного газа Трубопровод природного газа в Темане, Мозамбик. Sasol

Природный газ как топливо премиум-класса

Еще в 1960 году попутный газ являлся нежелательным побочным продуктом добычи нефти во многих регионах мира. Газ отделяли от потока сырой нефти и удаляли как можно дешевле, часто сжигая его на факеле. Только после нехватки сырой нефти в конце 1960-х — начале 1970-х годов природный газ стал важным мировым источником энергии ( см. нефтяной кризис).

Даже в Соединенных Штатах рынок отопления домов природным газом был ограничен до 1930-х годов, когда городской газ начал заменяться обильными и более дешевыми запасами природного газа, теплотворная способность которого в два раза превышала его синтетический предшественник. Кроме того, при полном сгорании природного газа обычно образуются углекислый газ и вода. Сжигание газа относительно не содержит сажи, окиси углерода и оксидов азота, связанных с сжиганием других ископаемых видов топлива. Кроме того, практически отсутствуют выбросы диоксида серы, другого крупного загрязнителя воздуха.Как следствие, природный газ часто является предпочтительным топливом по экологическим причинам, и он вытесняет уголь в качестве топлива для электростанций во многих частях мира.

.

Свойства природного газа — PetroWiki

Природные нефтяные газы содержат различные количества различных (в основном алканов) углеводородных соединений и одного или нескольких неорганических соединений, таких как сероводород, диоксид углерода, азот (N ₂ ) и вода. При описании, измерении и сопоставлении физических свойств природного газа необходимо учитывать это разнообразие составляющих. В этой статье обсуждаются фазовое поведение, поведение объемной температуры (PVT), плотность газа и коэффициент объема пласта (FVF), вязкость, определение свойств пластового флюида, ретроградное поведение и уравнения состояния (EOS).

Типы газовых резервуаров

Коллектор сухого газа определяется как производящий единый состав газа, который является постоянным в пласте, стволе скважины и арендованном оборудовании для разделения на протяжении всего срока эксплуатации месторождения. Некоторые жидкости могут быть переработаны на газовом заводе. Коллектор влажного газа определяется как производящий единый газовый состав в перфорацию добывающей скважины на протяжении всего срока его службы. Конденсат образуется либо при выходе на поверхность, либо в арендованном сепарационном оборудовании.Коллектор с ретроградно-конденсатным газом изначально содержит однофазный флюид, который переходит в две фазы (конденсат и газ) в пласте при снижении пластового давления. Дополнительный конденсат образуется при изменении давления и температуры в НКТ и во время арендной сепарации. С точки зрения коллектора, сухой и влажный газ можно обрабатывать одинаково с точки зрения характеристик добычи, поведения давления и потенциала извлечения. Гидравлика ствола может быть разной. Исследования ретроградно-конденсатных газовых коллекторов должны учитывать изменения в дебите конденсата по мере снижения пластового давления, возможность снижения продуктивности скважины из-за увеличения жидконасыщенности вблизи ствола скважины и влияние двухфазного потока на гидравлику ствола скважины.

Фазовое поведение пластов природного газа

Широко принятая система классификации нефтяных пластовых флюидов основана на пяти классах:

• Масла малоусадочные (сырые)
• Масла многоусадочные (летучие)
• Ретроградно-конденсатные газы
• Влажные газы
• Сухие газы

Типовые фазовые диаграммы для категорий газов показаны на рис. С 1 по 3 .

• 

  Фиг.1 — Фазовая диаграмма ретроградно-конденсатного газа. ^[1] (Источник: Свойства нефтяных жидкостей , второе издание, Уильям Д. Маккейн младший, авторские права Pennwell Books, 1990.)

• 

  Рис. 2 — Фазовая диаграмма влажного газа. ^[1] (Источник: Свойства нефтяных жидкостей , второе издание, Уильям Д. Маккейн младший, авторские права Pennwell Books, 1990.)

• 

  Фиг.3 — Фазовая диаграмма сухого газа. ^[1] (Источник: Свойства нефтяных жидкостей , второе издание, Уильям Д. Маккейн младший, авторские права Pennwell Books, 1990.)

Ретроградно-конденсатный флюид имеет фазовую оболочку, так что пластовая температура находится между критической температурой и крикондентермом ( Рис. 1 ). В результате жидкая фаза будет образовываться в пласте по мере снижения давления, а количество и плотность добываемых жидкостей будут меняться со временем.Конденсатные жидкости обычно имеют «белый цвет» или светлый цвет (коричневый, оранжевый или зеленоватый), с плотностью обычно от 40 до 60 ° API. Выход жидких продуктов может достигать 300 STB / млн. Куб. Футов. McCain ^[1] предполагает, что, когда выходы ниже примерно 20 STB / MMscf, даже несмотря на то, что соображения фазового поведения могут показывать ретроградное поведение, количество выпадающей жидкости в пласте незначительно. Основные трудности при разработке конденсатных пластов следующие:

• Отложение жидкости возле ствола скважины вызывает снижение газоотдачи, которая может приближаться к 100% в пласте с проницаемостью менее 50 мД.
• Большое количество наиболее ценных углеводородных компонентов остается в пласте, а не добывается

В пласте с влажным газом температура выше крикондентерма ( Рис.2 ). Следовательно, в резервуаре никогда не образуется жидкая фаза. Значительное количество жидкости все еще может образовываться (конденсироваться) на поверхности или даже в стволе скважины. Термин «конденсат» часто применяется к любой жидкости из легких углеводородов, добываемой из газовой скважины. Однако термин «резервуар конденсата» следует применять только к ситуациям, когда конденсат фактически образуется в резервуаре из-за ретроградного поведения. Коллекторы влажного газа всегда можно рассматривать как содержащие однофазный газ в пласте, в то время как коллекторы с ретроградным конденсатом — нет.Коллекторы влажного газа обычно производят жидкости с плотностью, аналогичной плотности ретроградного конденсата, но с дебитом менее примерно 20 STB / MMscf. ^[1]

В коллекторе с сухим газом крикондентерм намного ниже, чем температура коллектора ( Рис. 3 ), что приводит к небольшому или отсутствию добычи жидкости на поверхности. Несколько произвольно отсекающий дебит жидкости 10 STB / MMscf иногда используется для различения залежей сухого газа.

Хотя разница между ретроградно-конденсатным и влажным газами заметна, различие между влажным и сухим газами гораздо меньше.Как для влажных, так и для сухих газов, инженерные расчеты резервуаров основаны на однофазном пластовом газе. Единственная проблема заключается в том, имеется ли достаточный объем добываемой жидкости для учета в таких расчетах, как материальный баланс или гидравлика ствола скважины. Ретроградные системы требуют более сложных расчетов с использованием уравнений состояния (EOS) и других передовых инженерных методов.

Давление / объем / температура (PVT)

В основе поведения PVT газа лежит закон идеального газа и, в более широком смысле, закон реального газа:

……………….. (1)

Универсальная газовая постоянная в практических единицах

……………….. (2)

По экономическим причинам большинство (но не все) манометры показывают нулевое давление, когда давление равно атмосферному давлению окружающей среды. Следовательно, атмосферное давление необходимо добавить к манометрическому давлению, чтобы преобразовать его в абсолютное значение. Для большинства инженерных целей атмосферное давление обычно принимается равным 14,7 фунтов на квадратный дюйм (101 кПа).Для точных научных и инженерных приложений следует использовать фактическое атмосферное давление (т. Е. Барометрическое давление, которое зависит как от места, так и от времени). Стандартные температура и давление устанавливаются различными государственными органами и должны определяться для конкретного месторождения или коллектора, чтобы быть уверенным, что запасы и добытые количества указываются с правильной базой. Стандартная температура SPE составляет 59 ° F (15 ° C), а стандартное давление — 14,696 фунтов на квадратный дюйм (101,325 кПа).

Применение Ур.1 , в практическом смысле, должен учитывать, как определить различные коэффициенты для нефтяных газов, которые представляют собой смеси нескольких компонентов. Такие определения будут включать кажущуюся молекулярную массу и z (с использованием псевдосниженного давления и температуры и поправок на неуглеводородные компоненты).

Плотность газа и объемный коэффициент пласта

Плотность газа может быть рассчитана по закону реального газа после определения коэффициента z . Для давления в фунтах на квадратный дюйм и температуры в ° R плотность в фунт-м / фут ³ определяется по формуле

……………….. (3)

Для давления в кПа, температуры в К и плотности в кг / м ³ ,

……………….. (4)

Коэффициент объема газового пласта определяется как объем, занимаемый газом в пластовых условиях, деленный на объем в стандартных условиях:

……………….. (5)

Вторая и третья строки Eq. 5 дают B _г при стандартном давлении 14.696 фунтов на квадратный дюйм и стандартная температура 60 ° F.

В единицах СИ с использованием стандартных значений давления и температуры SPE,

……………….. (6)

Вязкость

Вязкость большинства газов колеблется от 0,01 до 0,03 сП, что затрудняет их точное измерение. Точное определение вязкости газа не имеет большого экономического значения. Вместо этого значения обычно определяются по одной из двух корреляций.

Первый широко используемый сегодня, от Lee et al. , ^[2] задается в форме уравнения как

……………….. (7)

, где и

Плотность газа в Ур. 7 в г / см ³ , когда p и T в единицах нефтепромысла (psia, ° R). Эквивалентная формула для единиц СИ (давление и температура в кПа и K соответственно):

……………….. (8)

На рис. 4 показаны значения вязкости газа, полученные на основе этой корреляции для природного газа с плотностью 0,80.

• 

  Фиг.4 — Вязкость природного газа плотностью 0,80 в зависимости от давления и температуры согласно Lee и др. . ^[2] корреляция.

Другая распространенная корреляция ^[3] влечет за собой двухэтапный графический процесс и является громоздким для компьютерных приложений. Поскольку вязкость газа редко требуется с большой точностью, Lee et al. ^[2] корреляция наиболее применима для современной практики разработки месторождений.

Определение свойств пластовых флюидов

Конденсация жидкостей из флюидов влажного газа и ретроградного конденсата в системе добычи означает, что газ, добытый из сепарационного оборудования, может значительно отличаться от газа, который течет в ствол скважины из коллектора.Как правило, газ-сепаратор будет иметь меньшую плотность и в смеси будет меньше высокомолекулярных углеводородов.

Для проведения надлежащих лабораторных измерений необходимо собрать забойную пробу. Альтернативой является восстановленная проба, которая создается путем смешивания газа и жидкости, полученных в сепараторе, пропорционально их относительной производительности. Когда составы жидкого и газообразного потоков были измерены, состав смеси можно определить по формуле

……………….. (9)

Обратите внимание, что

……………….. (10)

……………….. (11)

Относительные молярные количества могут быть определены путем преобразования измеренных произведенных объемов либо в моль, либо в эквивалентные стандартные кубические футы. Для газовой фазы преобразование произведенного объема при стандартных условиях в моль составляет

……………….. (12)

Для жидкости преобразование объема в моль

……………….. (13)

Если объем жидкости измеряется при стандартных условиях, плотность можно рассчитать на основе удельного веса или плотности в градусах API. Если молекулярная масса жидкости не измеряется, ее можно приблизительно определить с помощью Gold et al. ^[4] корреляция:

……………….. (14)

Альтернативой преобразованию измеренных объемов в моль является преобразование всех измеренных объемов в эквивалентные стандартные объемы, поскольку стандартный объем прямо пропорционален молям (через значение стандартного молярного объема).Эта процедура имеет то преимущество, что измеренные объемы газа не нужно преобразовывать (это необходимо только для объемов жидкости).

Объемы жидкости преобразуются в стандартные объемы эквивалентного газа с использованием параметра, называемого газовым эквивалентом нефти. Этот параметр представляет собой эффективный стандартный объем, занимаемый углеводородами, которые являются жидкими на поверхности, но находятся в газовой фазе в скважинных условиях. Этот параметр рассчитывается

……………….. (15)

GE _o рассчитывается с нефтесервисными единицами в Mscf / STB (второй член ниже использует стандартные условия 14.696 фунтов на кв. Дюйм и 60 ° F) по

……………….. (16)

В единицах СИ, GE _o стандартном м ³ / стандартном м ³ является (при стандартных условиях 101,325 кПа и 15 ° C)

……………….. (17)

Объемы добычи жидкости умножаются на GE _o для определения эквивалентного стандартного объема газа в пласте; то есть,

……………….. (18)

, где — фактический объем нефти, измеренный в условиях резервуара, а — объем нефти в газовом эквиваленте.

Эти уравнения также можно использовать для определения эквивалентной добычи газа чистых углеводородов, отделенных от газа на перерабатывающем заводе. Значения удельного веса и молекулярной массы для чистых компонентов можно найти в стандартных источниках, таких как Справочник Ассоциации поставщиков газоперерабатывающих предприятий (GPSA). ^[5] Кроме того, если добыча жидкости измеряется в сепараторе, а не в резервуаре, в условиях Eq.16 или Ур. 17 можно использовать с температурой и давлением сепаратора, а не со стандартной температурой и давлением.

Относительные объемы газовой и жидкой фаз можно рассчитать как

……………….. (19)

Когда состав скважинного потока недоступен, для определения свойств газа необходимо использовать корреляции, требующие расчета плотности потока (смеси) скважинного потока на основе плотности газа сепаратора (часто называемого сухим газом) и удельного веса добываемого газа. жидкость (конденсат или масло):

……………….. (20)

, где индекс g относится к плотности сепараторного газа, wg относится к скважинному газу, а o относится к добытому конденсату (нефти). Y — выход добытого конденсата. Корреляцию Голда можно использовать для оценки молекулярной массы конденсата.

В нефтепромысловых единицах с доходностью в STB / MMscf,

……………….. (21)

В единицах СИ с выходом в стандартном м ³ / стандартном м ³ ,

……………….. (10.22)

Измерение ретроградного поведения

Когда в пласте начинает образовываться жидкая фаза, добываемый поток больше не является репрезентативным для состава пластового флюида, а скорее представляет собой только состав флюидов, поступающих в ствол скважины. Ситуации, в которых содержание жидкости в газах высокое, требуют использования передовых лабораторных испытаний и / или моделирования уравнения состояния для измерения и прогнозирования этих многофазных эффектов.

Лабораторные измерения PVT-поведения конденсатных систем аналогичны испытаниям, используемым для мазута; однако основной интерес вызывает измерение относительно небольших количеств конденсированной жидкости.В целом, системы с соотношением добываемого газа / нефти 15000 стандартных кубических футов / куб. Фут (67 стандартных кубических футов / куб. Фут) имеют выпадение жидкости примерно от 4 до 6% по объему, в то время как в коллекторах с отношениями около 50000 куб. 1% к объему. ^[1]

На ретроградных флюидах обычно проводятся два типа испытаний: расширение постоянного состава (CCE) и истощение постоянного объема. Примеры см. В таблицах 1–3 . .

• 

  Таблица 1 — Пример полевых и аналитических данных для исследования ретроградной жидкости. ^[6]

• 

  Таблица 2 — Пример объемного поведения конденсатной скважинной жидкости. ^[6]

• 

  Таблица 3 — Исследование истощения при 256 ° F.

Таблица 1 ^[6] дает составы газовых и жидких потоков сепаратора и другие данные, используемые при приготовлении рекомбинированного образца для анализа состава пластового флюида.

CCE, использующий визуальную ячейку, определяет точку росы пластовой жидкости при пластовой температуре и общий объем пластовой жидкости как функцию давления. Также можно измерить объем жидкости, образовавшейся при давлениях ниже точки росы. Таблица 2 ^[6] показывает результаты такого теста. Термин «относительный объем» относится к объему газа и жидкости по сравнению с объемом точки росы. Объем ретроградной жидкости выражается в процентах от порового пространства, что, по сути, показывает, как средняя насыщенность конденсата изменяется при изменении среднего пластового давления. Рис. 5 представляет собой графическое представление относительного объема конденсата.

• 

  Рис. 5 — Пример зависимости объема ретроградной жидкости от давления. ^[6]

Визуальные ячейки также можно использовать для моделирования снижения давления. Достоверность этих испытаний основана на предположении, что ретроградная жидкость, конденсирующаяся в резервуаре, не будет подвижной. Это предположение верно за исключением очень богатых газовых / конденсатных коллекторов.Если значительная ретроградная жидкость становится подвижной и мигрирует в добывающие скважины, данные относительной проницаемости газа / жидкости должны быть измерены и использованы для корректировки прогнозируемой добычи.

Таблица 3 является примером исследования истощения визуальных ячеек на том же ретроградном газе, свойства которого показаны в таблицах 1 и 2 .

Исследование истощения начинается с расширения пластового флюида в ячейке до тех пор, пока не будет достигнуто первое давление истощения (5000 фунтов на кв. Дюйм в этом примере).Жидкость в ячейке приводится в равновесие, и наблюдается объем ретроградной жидкости. Газ удаляется из верхней части ячейки, при этом поддерживается постоянное давление до тех пор, пока углеводородный объем ячейки не станет таким же, как в начале испытания. Объем удаленного газа измеряется при давлении истощения и температуре коллектора, анализируется на состав и измеряется при атмосферном давлении и температуре.

Закон идеального газа можно использовать для расчета «идеального объема» при давлении истощения и температуре резервуара газа, выводимого из ячейки.Разделив идеальный объем на фактический, получим коэффициент отклонения z для добытого газа. Это указано в Табл. 4 под z для равновесного газа. Фактический объем газа, остающийся в ячейке в этот момент, представляет собой газ, изначально находившийся в ячейке при давлении точки росы, за вычетом газа, полученного на первом уровне истощения. Разделение фактического объема, остающегося в ячейке, на рассчитанный идеальный объем, оставшийся в ячейке при этом первом давлении истощения, дает показанный коэффициент двухфазного отклонения.Двухфазный коэффициент z эквивалентен коэффициенту z , который включает общий объем газа и жидкости:

……………….. (23)

Двухфазный коэффициент z — это правильное значение для таких вещей, как p / z анализ ретроградно-конденсатных коллекторов.

• 

  Таблица 4 — Определения «общей» разности потенциалов Δ _Ψ для различных жидкостей.

Серия расширений и перемещений при постоянном давлении повторяется при каждом давлении истощения до тех пор, пока не будет достигнуто произвольное давление прекращения.Давление ликвидации считается произвольным, поскольку не было выполнено никаких инженерных или экономических расчетов для определения этого давления с целью исследования пластового флюида.

При конечном давлении истощения измеряются составы добываемого скважинного потока и ретроградной жидкости. Эти данные включаются в качестве контрольного состава в том случае, если исследование используется для целей материального баланса состава.

Данные о составе могут использоваться с константами равновесия (определяемыми либо лабораторными измерениями, либо общими корреляциями) для определения извлечения на различных стадиях снижения давления, представленных лабораторными измерениями.В этом случае начальное содержание конденсата составляло 181,74 STB / Mrcf (213 STB / Mscf), а количество, извлеченное от точки росы до 700 фунтов на квадратный дюйм, составляло 51,91 STB / Mrcf. Объемный коэффициент газообразования составил 0,6472 RB / Mscf при начальных условиях и 0,6798 RB / Mscf в точке росы. Если углеводородное поровое пространство размером 500 × 10 6 футов ³ было определено из объемных расчетов, то из этих данных и данных, представленных в Таблице 3 , извлечение за счет истощения давления будет

……………….. (24)

Эти расчеты показывают большое количество жидкости, остающейся в пласте при истощении, даже при отличном дренировании в скважины. Дальнейшее снижение добычи можно ожидать из-за того, что участки коллектора недостаточно дренированы существующими скважинами.

Чтобы справиться с такими эффектами фазового поведения более чем эмпирическим образом, требуется использование симуляторов PVT. Эти симуляторы основаны на уравнениях состояния, которые описывают фазовые объемы и состав жидкой и газовой фаз как функции давления и температуры.Поскольку молекулы углеводородов взаимодействуют друг с другом в растворе, коэффициенты УС не всегда достаточно известны. PVT-тесты, такие как описанные, наряду с известным составом исходной жидкости, могут использоваться для «настройки» соответствующего EOS для достижения результатов, которые почти совпадают с измерениями. После завершения процесса настройки эти коэффициенты можно использовать для прогнозирования в различных рабочих условиях с некоторой степенью надежности.

Уравнения состояния

Когда влияние сложного фазового поведения на фазовый состав и физические свойства не может быть точно рассчитано с помощью простых подходов, часто желательно использовать уравнение состояния (EOS).Подход EOS часто необходим при работе с летучими маслами и ретроградно-конденсатными газами.

EOS обеспечивают численный метод расчета как состава, так и относительного количества для каждой фазы, присутствующей в системе. При моделировании коллектора расчеты EOS обычно ограничиваются двумя углеводородными фазами: жидкой (олеиновой) фазой и газовой фазой. Однако бывают ситуации, в которых водная фаза включается в расчеты EOS или даже в которых может присутствовать третья углеводородсодержащая фаза (например,г., в CO _{2 затопление} ). Обычно это делается в более продвинутых симуляторах композиции.

Двумя наиболее распространенными EOS, используемыми в нефтяной инженерии, являются уравнения Пенга-Робинсона и Соаве-Редлиха-Квонга, которые исторически были выведены из уравнения Ван-дер-Ваальса. Эти три уравнения называются «кубическими», потому что они дают кубическое представление для молярного объема. Основные уравнения следующие:

Идеальный газ

……………….. (25)

ван дер Ваальс

……………….. (26)

Соаве-Редлих-Квонг

……………….. (27)

Пенг-Робинсон

……………….. (28)

Параметры a _c , α ( T ) и b определяются эмпирически из экспериментальных данных (для чистых компонентов это критическая температура и давление, а также заданная точка на кривая давления пара), α ( T ) является функцией температуры и имеет значение 1 при критической температуре.Обратите внимание, что параметры имеют разные значения в зависимости от уравнения.

Читатель может обратиться к текстам, например, Ahmed, ^[7] Pedersen et al. , ^[8] McCain, ^[1] и Whitson and Brule. ^[9]

Номенклатура

Константа

а	=	эмпирическая константа
A	=	площадь дренажа, площадь водоема, л 2
AOF	=	Абсолютный потенциал открытого потока, стандарт L 3 / т
b	=	эмпирическая константа
B	=	Коэффициент объема пласта, L 3 / стандарт L 3
B gi	=	начальный объемный коэффициент газообразования, л 3 / ст. Л 3
c	=	сжимаемость, л 2 / м
c f	=	Сжимаемость порового объема, л 2 / м
c w	=	Сжимаемость воды, л 2 / м
С	=	в уравнении газоотдачи
C A	=	Коэффициент формы Дитца, безразмерный
D	=	Коэффициент расхода без Дарси, т / стандарт L 3
E fw	=	совокупный пласт и расширение воды, L 3
E г	=	Суммарное расширение газа, л 3
E R	=	КПД извлечения, фракции
E т	=	общее кумулятивное расширение, L 3
E v	=	объемная эффективность охвата, доли
F	=	Суммарный объем водосбора, л 3
G	=	оригинальный газ на месте, стандарт L 3
GE	=	газовый эквивалент, стандартная L 3 / стандартная L 3
G шт.	=	Накопленная добыча газа за период постоянного дебита, стандартная л 3
ч	=	Средняя толщина пласта, л
к г	=	измеренная газопроницаемость, л 2
k л	=	эффективная проницаемость для жидкости, л 2
K	=	в Lee et al. 2 корреляция вязкости
м	=	Потенциал реального газа, м / л 2
M	=	молекулярная масса
n	=	число молей газа или показатель степени в уравнении газоотдачи
n c	=	общее количество компонентов в газовой смеси
n w	=	количество скважин
	=	относительное число молей в газовой фазе, доли
	=	относительное количество молей в масляной фазе, фракции
N p	=	Накопленная добыча конденсата, стандартная L 3
p	=	давление, м / л 2
	=	среднее давление, м / л 2
	=	переменная интегрирования в уравнении потенциала реального газа, м / л 2
PI	=	индекс продуктивности, ст L 3 / т / м / л 2
q	=	производительность, стандартная л 3 / т
q c	=	Дебит в период постоянного дебита, ст.л. 3 / т
q R	=	общий дебит пластового газа, ст.л 3 / т
r 1	=	Радиальное расстояние, на котором измеряется давление p 1 , L
r 2	=	Радиальное расстояние, на котором измеряется давление p 2 , L
R	=	универсальная газовая постоянная, мл 2 / нт 2 T
т	=	время, т
т c	=	Время непрерывного производства, т
Т	=	температура, Т
u	=	объемный поток (q / A), л 3 / т / л 2
В	=	объем, л 3
В м	=	мольный объем, л 3 / н
x j	=	мольная доля компонента j в жидкой фазе
X	=	в Lee et al. 2 корреляция вязкости
y j	=	мольная доля компонента j в газовой фазе
Y	=	Выход произведенного конденсата, стандартная L 3 / стандартная L 3
z	=	коэффициент отклонения газа, безразмерный
z j	=	мольная доля компонента j в смеси
α	=	кубический параметр уравнения состояния
α c	=	эмпирическая константа
ρ	=	Плотность, м / л 3
ϕ	=	пористость, фракция
γ	=	удельный вес (воздух = 1.0 для газа)
мкм	=	вязкость, сП

Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6} Маккейн, У.Д. мл. Свойства нефтяных жидкостей, PennWell, Талса (1990).
2. ↑ ^{2,0 2,1 2,2} Ли, А.Л., Гонсалес, М.Х., Икин, Б.Е. 1966. Вязкость природных газов.J Pet Technol 18 (8): 997–1000. SPE-1340-PA. http://dx.doi.org/10.2118/1340-PA
3. ↑ Карр, Н.Л., Кобаяши, Р., и Берроуз, Д. 1954. Вязкость углеводородных газов под давлением. J Pet Technol 6 (10): 47-55. http://dx.doi.org/10.2118/297-G
4. ↑ Голд, Д.К., Маккейн-младший, В.Д., и Дженнингс, Дж. 1989. Усовершенствованный метод определения удельного веса пластового газа для ретроградных газов (включает соответствующие документы 20006 и 20010). J Pet Technol 41 (7): 747-752.SPE-17310-PA. http://dx.doi.org/10.2118/17310-PA
5. ↑ Технические данные. 1987 г. Талса: Ассоциация поставщиков газоперерабатывающих предприятий.
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2 6,3 6,4} Кац, Д.Л. и Ли, Р. Л. 1990. Газовая инженерия — производство и хранение. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
7. ↑ Ахмед, Т. 1989. Поведение углеводородной фазы. Хьюстон: Gulf Publishing Co.
8. ↑ Педерсен, К.С., Фреденслунд, А., и Томассен, П.1989. Свойства масел и природных газов. Хьюстон: Gulf Publishing Co.
9. ↑ Whitson, C.H. и Brule, M.R. 2000. Phase Behavior, Vol. 20. Ричардсон, Техас: Серия монографий, SPE.

Интересные статьи в OnePetro

Используйте этот раздел, чтобы перечислить статьи в OnePetro, которые читатель, желающий узнать больше, обязательно должен прочитать

Внешние ссылки

Используйте этот раздел, чтобы предоставить ссылки на соответствующие материалы на других веб-сайтах, кроме PetroWiki и OnePetro.

См. Также

Петрофизические свойства газовых коллекторов

PEH: Газ — резервуары

.

Состав и характеристики природного газа

Состав и характеристики природного газа

Природный газ, добываемый на устье скважины, состоит в основном из метана (C ₁ ), но он содержит другие углеводороды, в основном этан (C ₂ ), пропан (C ₃ ), бутаны (C ₄ ), и пентаны C ₅ , которые составляют сжиженный природный газ, как обсуждалось в предыдущем разделе. Неочищенный природный газ также содержит водяной пар, сероводород (H ₂ S), диоксид углерода, азот, гелий и другие примеси, такие как ртуть.В таблице 12.3 приведены некоторые примеры состава природного газа, добываемого в трех разных местах, чтобы дать пример того, что содержание метана в природном газе может составлять всего 65%. На Рисунке 12.2 можно также отметить, что некоторые потоки природного газа могут содержать высокие концентрации H ₂ S и N ₂ . Некоторые потоки природного газа могут быть коммерческим источником гелия [4]. Одна из важных задач переработки природного газа — удалить коррозионный и токсичный газ H ₂ S и преобразовать его в элементарную серу, как будет обсуждаться позже.Важные примеси, в том числе указанные в таблице 12.3, которые необходимо удалить из природного газа, перечислены ниже [5].

Важные примеси, содержащиеся в природном газе [5].

• Вода: Большая часть добываемого газа содержит воду, которую необходимо удалять. Концентрации варьируются от следовых количеств до насыщения.
• Виды серы: Если концентрация сероводорода (H ₂ S) превышает 2–3%, могут присутствовать карбонилсульфид (COS), сероуглерод (CS2), элементарная сера и меркаптаны.
• Ртуть: Следы ртути могут присутствовать в некоторых газах; сообщаемые уровни варьируются от 0,01 до 180 мкг / Нм ³ . Обычно уровень ртути в трубопроводном газе должен быть снижен до 0,01 мкг / Нм ³ .
• Разбавители: Хотя газы, показанные на рисунке 12.2, являются типичными, некоторые газы содержат чрезмерное количество нежелательных компонентов. Например, некоторые колодцы в Колорадо содержат до 92% углекислого газа. Высокое содержание сероводорода (напр.g., в Альберте, Канада), а также содержание азота (например, в Техасе).
• Кислород: Некоторые газосборные системы в США работают при давлении ниже атмосферного. В результате протечки трубопроводов, открытых клапанов и других нарушений системы кислород является важной примесью, которую необходимо контролировать. Значительная часть коррозии при переработке газа связана с загрязнением кислородом.

Учитывая, что основная транспортировка природного газа по суше осуществляется по трубопроводам, были разработаны спецификации природного газа для транспортировки по трубопроводам.В Таблице 12.4 приведены спецификации природного газа, которые должны соблюдаться при транспортировке по трубопроводу. Обратите внимание, что в дополнение к указанным уровням примесей для загрязняющих веществ, спецификации включают теплотворную способность природного газа (950-1150 Btu / scf), которая зависит от состава, в частности от концентрации инертных газов (например, N ₂ и CO ₂ ) и другие разбавители.

Таблица 12.4 . Технические условия на природный газ трубопроводного качества [6].

Щелкните, чтобы просмотреть текстовое описание таблицы 12.4

Компоненты трассировки:

• Сероводород: 0,25-0,3 г / 100 scf (6-7 мг / м ³ )
• Общая сера: 5-20 г / 100 scf (115-460 мг / м ³ )
• Водяной пар: 4.0-7,0 фунт / мм scf (60-110 мг / м ³ )
• Кислород: 1,0%

Другие характеристики:

• Расчетное нагревание (брутто, насыщение): 950-1 150 БТЕ / куб. Фут (35,400-42,800 кДж / м ³ )
• Жидкости: не содержат жидкой воды и углеводородов при температуре и давлении подачи.
• Твердые вещества: не содержат твердых частиц в количествах, вредных для оборудования передачи и утилизации.

[4.] А.Дж. Кидней и В. Р. Пэрриш, Основы переработки природного газа , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2006 г., стр.9.

[5.] А. Дж. Кидней и В. Р. Пэрриш, Основы переработки природного газа , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2006 г., стр.10.

[6.] А. Дж. Кидней и В. Р. Пэрриш, Основы переработки природного газа, , CRC Press, Бока-Ратон, Флорида, 2006 г., стр.16.

.

природного газа | Определение, открытие, запасы и факты

Природный газ , бесцветный легковоспламеняющийся газообразный углеводород, состоящий в основном из метана и этана. Это тип нефти, которая обычно встречается вместе с сырой нефтью. В качестве ископаемого топлива природный газ используется для производства электроэнергии, отопления и приготовления пищи, а также в качестве топлива для некоторых транспортных средств. Он важен в качестве химического сырья при производстве пластмасс и необходим для широкого спектра других химических продуктов, включая удобрения и красители.

The Troll Платформа для добычи природного газа в Северном море, в 80 км (50 миль) к северо-западу от Бергена, Норвегия. Тролль А, самая большая из когда-либо построенных передвижных конструкций, покоится на морском дне на глубине примерно 300 метров (990 футов) от поверхности и возвышается более чем на 100 метров (330 футов) над уровнем моря. Платформа регулирует добычу газа из 40 скважин, расположенных на морском дне. Swinsto101

Британская викторина

Нефть и природный газ: факт или вымысел?

Большая часть мировых запасов нефти находится в Южной Америке.

Природный газ часто растворяется в нефти при высоком давлении, существующем в коллекторе, и может присутствовать в виде газовой шапки над нефтью. Во многих случаях именно давление природного газа, оказываемое на подземный нефтяной пласт, является движущей силой для выталкивания нефти на поверхность. Такой природный газ известен как попутный газ; он часто считается газовой фазой сырой нефти и обычно содержит легкие жидкости, такие как пропан и бутан.По этой причине попутный газ иногда называют «влажным газом». Есть также резервуары, которые содержат газ и не содержат нефти. Этот газ называется несвязанным газом. Неассоциированный газ, поступающий из резервуаров, не связанных с каким-либо известным источником жидкой нефти, называется «сухим газом».

История использования

Открытие и раннее применение

Первые открытия выходов природного газа были сделаны в Иране между 6000 и 2000 годами до нашей эры. Многие ранние авторы описывали естественные утечки нефти на Ближнем Востоке, особенно в районе Баку, который сейчас является Азербайджаном.Утечки газа, вероятно, сначала воспламененные молнией, послужили топливом для «вечных огней» огнепоклоннической религии древних персов.

Использование природного газа упоминалось в Китае около 900 г. до н. Э. Именно в Китае в 211 г. до н. Э. Была пробурена первая известная скважина для добычи природного газа на глубину 150 метров (500 футов). Китайцы пробурили свои скважины с бамбуковыми шестами и примитивными ударными долотами специально для поиска газа в известняках, относящихся к позднетриасовой эпохе (примерно с 237 миллионов до 201 г.3 миллиона лет назад) в антиклинали (арка многослойной скалы) к западу от современного Чунцина. Газ сжигали, чтобы высушить каменную соль, обнаруженную в прослоях известняка. В итоге скважины были пробурены до глубины около 1000 метров (3300 футов), и к 1900 году в антиклинали было пробурено более 1100 скважин.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

Природный газ был неизвестен в Европе до его открытия в Англии в 1659 году, но даже тогда он не получил широкого распространения.Вместо этого газ, полученный из обугленного угля (известный как городской газ), стал основным топливом для освещения улиц и домов по всей Европе с 1790 года.

В Северной Америке первым промышленным применением нефтепродуктов стало использование природного газа из неглубокой скважины в Фредонии, штат Нью-Йорк, в 1821 году. Газ распределялся по свинцовой трубе малого диаметра к потребителям для освещения и приготовления пищи.

Реконструкция газопроводов

На протяжении 19 века использование природного газа оставалось ограниченным, поскольку не было возможности транспортировать большие объемы газа на большие расстояния.Природный газ оставался на обочине промышленного развития, основанного в основном на угле и нефти. Важный прорыв в газотранспортной технике произошел в 1890 году с изобретением герметичной муфты трубопроводов. Тем не менее, материалы и методы строительства оставались настолько громоздкими, что газ нельзя было использовать на расстоянии более 160 км (100 миль) от источника подачи. Таким образом, попутный газ в основном сжигался на факеле (то есть сжигался на устье скважины), а несвязанный газ оставался в земле, а городской газ производился для использования в городах.

Передача газа на большие расстояния стала практикой в ​​конце 1920-х годов благодаря дальнейшему развитию трубопроводных технологий. С 1927 по 1931 год в США было построено более 10 основных систем передачи. Каждая из этих систем была оборудована трубами диаметром примерно 50 см (20 дюймов) и протяженностью более 320 км (200 миль). После Второй мировой войны было построено большое количество трубопроводов еще большей длины с увеличивающимся диаметром. Стало возможным изготовление труб диаметром до 150 см (60 дюймов).С начала 1970-х годов самые длинные газопроводы берут свое начало в России. Например, в 1960-х и 1970-х годах трубопровод «Северное сияние» протяженностью 5470 км (3400 миль) был построен через Уральские горы и около 700 рек и ручьев, связав Восточную Европу с западносибирскими газовыми месторождениями за Полярным кругом. . В результате газ с Уренгойского месторождения, крупнейшего в мире, в настоящее время транспортируется в Восточную Европу, а затем в Западную Европу для потребления. Другой газопровод, более короткий, но также представляющий большую техническую сложность, — это Транс-Средиземноморский трубопровод длиной 50 см (20 дюймов), который в 1970–1980-х годах был построен между Алжиром и Сицилией.На некоторых участках этого маршрута глубина моря превышает 600 метров (2000 футов).

Темане, Мозамбик: трубопровод природного газа Трубопровод природного газа в Темане, Мозамбик. Sasol

Природный газ как топливо премиум-класса

Еще в 1960 году попутный газ являлся нежелательным побочным продуктом добычи нефти во многих регионах мира. Газ отделяли от потока сырой нефти и удаляли как можно дешевле, часто сжигая его на факеле. Только после нехватки сырой нефти в конце 1960-х — начале 1970-х годов природный газ стал важным мировым источником энергии ( см. нефтяной кризис).

Даже в Соединенных Штатах рынок отопления домов природным газом был ограничен до 1930-х годов, когда городской газ начал заменяться обильными и более дешевыми запасами природного газа, теплотворная способность которого в два раза превышала его синтетический предшественник. Кроме того, при полном сгорании природного газа обычно образуются углекислый газ и вода. Сжигание газа относительно не содержит сажи, окиси углерода и оксидов азота, связанных с сжиганием других ископаемых видов топлива. Кроме того, практически отсутствуют выбросы диоксида серы, другого крупного загрязнителя воздуха.Как следствие, природный газ часто является предпочтительным топливом по экологическим причинам, и он вытесняет уголь в качестве топлива для электростанций во многих частях мира.

.