Природный — смесь газов, образовавшихся в недрах Земли
Природный газ (Natural gas) - смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ - катагенетического преобразования органического вещества осадочных горных пород. Он не имеет ни цвета, ни запаха. Легче воздуха в 1,8 раза. Горюч и взрывоопасен. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх. Природный газ относится к полезным ископаемым. Газ - это энергоресурс: 1 млрд м3 газа = 10,46 ТВт*час электроэнергии. При сжигании 0,083 м3 - 0,125 м3 ( в среднем 0,1 м3) природного газа (в зависимости от состава природного газа и условий его сгорания) образуется 1 кВт*ч тепловой энергии.Перевод единиц МВт*час в единицы объема для природного газа: 1 МВт*час = 95,3 м3.Перевод Btu в единицы объема для природного газа: 1000 м3 = 35,8 млн Btu.Обратный перевод 1 млн Btu = 27,9 м3.Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится:
При стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии.В определенных термодинамических условиях:
Газогидратные залежи обладают более высокой концентрацией газа в единице объема пористой среды, чем в обычных газовых месторождениях, так как 1 объем воды при переходе ее в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа.1 нормальный кубический метр газа (Нм3) - внесистемная единица измерения газа, который в газообразном состоянии занимает 1 м3 при нормальных условиях (давление 760 мм ртутного столба, что соответствует 101325 Па, и температура 0 °С).В ИЮПАК принято системное понятие «стандартных условий» (давление 105 Па,и 0 °С).
Основная часть -метан(CH4) - 92 - 98 %.В состав природного газа могут также входить более тяжелые углеводороды - гомологи метана:
а также другие неуглеводородные вещества:
В зависимости от содержания метана выделяются 2 основные группы природного газа:
Многие газовые месторождения, залегающие на глубине не более 1,5 км, состоят из метана с небольшими примесями его гомологов (этапа, пропана, бутана), азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода, но с глубиной содержание гомологов метана обычно растет. В газоконденсатных месторождениях (ГКМ) содержание гомологов метана значительно выше, чем метана. Больше гомологов метана и у нефтяных попутных газов (ПНГ).В отдельных газовых месторождениях наблюдается повышенное содержание углекислого газа CO2, сероводорода и азота H2S. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ - Одорантов. Одорант специально выбирают с сильным неприятным запахом (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц).Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16 г / 1000 м3 природного газа).Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении. Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава; при нормальных условиях, если не указано другое):
Плотность природного газа:
Температура самовозгорания: 650 °C;Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом от 5 % до 15 % объёмных;Удельная теплота сгорания: 28-46 МДж/м³ (6,7-11,0 Мкал/м³);Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.
В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлении, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти. Промышленные месторождения газов природных горючих встречаются в виде:
Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров в отложениях всех геологических систем, начиная с конца протерозоя и на различных глубинах, но чаще всего до 3 км. Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на 2 группы:
Среди пластовых наиболее распространены сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой.Подземными природными резервуарами служат:
Месторождение - это несколько залежей, подчиненных единой геологической структуре.Залежи формируются в природных ловушках на путях миграции газа.Миграция происходит в результате:
Различают миграции:
Сверхглубокой скважиной недалеко от г. Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах (порах).Поры соединены между собой микроскопическими каналами - трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определенным законам. Для разведки газа проводят геологоразведочные работы (ГРР).Для добычи газа обустраивают нефтегазовый промысел. Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение скважин. Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Структура месторождений различны для складчатых и платформенных условий. В складчатых районах выделяются 2 группы структур: связанные с антиклиналями и моноклиналями. В платформенных районах - 4 группы структур:
Все газовые месторождения и ГКМ приурочены к определенному газонефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длительного погружения в современной структуре земной коры.Различают 4 группы:
Огромными запасами природного газа обладают Россия, Иран, большинство стран Персидского залива, США, Канада. Из европейских стран - Норвегия, Нидерланды. Среди бывших республик СССР большими запасами газа владеет Туркмения, Азербайджан,Узбекистан а также Казахстан. Наиболее крупными месторождениями в РФ являются:
Газли - 445 млрд м3 в Средней Азии;Шебелинское - 390 млрд м3 на Украине.США - 8,3 трлн м3, Алжир - 4,0 трлн м3, Иран - 3,1 трлн м3, Нидерланды - 2,3трлн м3;Крупнейшие месторождения (в трлн м3): в США - Панхандл-Хьюготон -1,96; в Нидерландах - Слохтерен -1,65; в Алжире - Хасси-Рмель -около 1.В 2011 г, согласно данным ЦДУ ТЭК РФ, добыча газа в России составила 670,5 млрд м³ /год
Природный газ добываетсяна нефтегазопромыслах.Осушка - 1я стадия обработки природного газа:
Отбираемый газ уносится вместе с содержащейся в пластах водой.Пары воды в газе усложняют техпроцесс его транспортировки по газопроводам.
Сероочистка
Для очистки природного газа от сероводорода чаще применяют процесс Клауса:
SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O.
Сероводород и меркаптаны:
Энергоноситель
Преимущества природного газа перед нефтью и углем:
Недостатки газа, как энергоносителя:
Сырье для газохимии