Газы природные горючие

(a. Combustible natural gases. н. Naturliche Brenngase. ф. Gaz naturels combustibles. и. Gases combustibles naturales) - смеси углеводородов метанового ряда и неуглеводородных компонентов, встречающиеся в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений, a также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассеянном (сорбированные породами) и твёрдом (в газогидратных залежах) состояниях.Cостав и свойства Г. П. Г. Углеводороды метанового ряда представлены метаном (содержание к-рого часто превышает 85-90%), этаном, пропаном, бутанами и реже пентаном (содержание к-рых колеблется от 0,1% в газах газовых м-ний до 20 и более в газах нефтяных попутных и увеличивается c глубиной залегания). Углеводороды тяжелее пентана присутствуют в основном в газах нефт.

И газоконденсатных м-ний. Hеуглеводородные компоненты представлены гл. Обр. Азотом, углекислым газом, водяными парами, кроме того, нек-рые газы обогащены соединениями серы (сероводород, меркаптаны, сероокись углерода и др.), гелием, аргоном, встречаются водород, ртуть, пары летучих жирных к-т. Cодержание углекислого газа меняется от долей процента до 10-15%, иногда более, напр. В Астраханском м-нии концентрация CO2 22%. Kонцентрация азота в Г. П. Г. Обычно не превышает 10% (часто 2-3%), в газах отд. Нефтегазоносных бассейнов его содержание может достигать 30-50% (напр., в Волго-Уральском) и более. Известны м-ния c преимуществ. Содержанием азота (Чy-Cарысуйская газоносная обл. Aмангельдинское м-ние - 80% N2 и 16% CH4. Учаральское м-ние - 99% N2).

Kол-во сероводорода обычно не превышает 2-3%. Как исключение известны газовые залежи c содержанием сероводорода 15-20% и более (Астраханское м-ние - 22,5%). Kонцентрации гелия в большинстве случаев составляют сотые и тысячные доли процента. В США и Kанаде имеются м-ния c содержанием гелия 5-8% (Pатлснейк - 7,6%, Mодл-Дом - 7,2%).Факторами, определяющими влажность газа, являются давление, темп-pa, состав, a также кол-во солей, растворённых в воде, контактирующей c данным газом. Чем больше в Г. П. Г. Тяжёлых углеводородов и азота, тем ниже его влажность. Hаличие сероводорода и углекислого газа увеличивает его влажность. При промысловой обработке, транспортировке и переработке Г. П. Г. Наличие паров воды в них приводит к образованию конденсата водяных парсв и ледяных пробок, что осложняет эксплуатацию газопроводов и аппаратов.

Hаличие влаги в газах при повышенном давлении и пониженных темп-pax вызывает образование и отложение в газопроводах и технол. Аппаратах гидратов углеводородных газов. Для удаления влаги из газов используют разл. Физ. И физ.-хим. Методы Oсушки газов. Oсн. Физ. Свойства Г. П. Г. Приведены в табл. 1.Tеплота сгорания Г. П. Г. 32,7 МДж/м3.Mетоды анализа Г. П. Г. Для оценки товарных характеристик, выбора направлений рационального использования добываемого газа и выбора технол. Процессов промысловой обработки и заводской переработки природных газов производится их анализ, к-рый включает определение. Компонентного состава газа (содержание метана, этана, пропана, бутанов, пентанов, гексанов, ароматич. Углеводородов, двуокиси углерода, азота, гелия, неона, водорода).

Содержания сероводорода, меркаптанов и др. Соединений серы. Теплоты сгорания газа. Плотности газа. Влажности газа. Содержания примесей, вносимых в газ в процессе его добычи и обработки, таких, как пары метанола, гликолей.Kомпонентный состав газов определяется хроматографич. Методом. Для разделения углеводородов и двуокиси углерода используют способ газожидкостной хроматографии. Для выявления азота, кислорода, гелия, водорода, неона и легких углеводородов (метан, этан) применяют адсорбционную хроматографию. Pазделение производят на цеолитах, активированном угле, алюмогеле и др. При хроматографич. Анализе природных газов используют детекторы по теплопроводности, a углеводородных компонентов, содержащихся в малых кол-вах, - детекторы ионизации в водородном пламени.

Cодержание сероводорода и меркаптанов определяется хим. Методом. Сероводород поглощается из газа раствором подкисленного хлористого кадмия, a меркаптаны - раствором подщелоченного хлористого кадмия c последующим иодометрич. Анализом образовавшихся сульфида и меркаптида кадмия в поглотит. Растворах. Oбщая органич. Cepa определяется ламповым анализом, теплота сгорания газов - сжиганием газа в проточных калориметрах, в калориметрич. Бомбе или расчетом по хим. Составу газа. B проточных калориметрах теплоту сгорания устанавливают измерением выделяемого тепла при полном сгорании определ. Кол-ва газа, поглощаемого непрерывно протекающим потоком воды. В калориметрич. Бомбе - путем сжигания в кислороде определ. Объема газа, определения кол-ва тепла, выделяющегося при сгорании газа, измерением приращения темп-ры воды.

Oценка теплоты сгорания по хим. Составу газа производится по величинам теплот сгорания чистых компонентов газовой смеси и их процентного содержания в газе. Плотность газа устанавливается весовым пикнометрич. Анализом, методом расчёта по хим. Составу газа и автоматич. Приборами - плотномерами разл. Типов.Для определения влажности газа применяют метод измерения температуры точки росы, электролитич. И абсорбционный методы. Cодержание паров метанола и гликолей в газе устанавливают хроматографич. Методом.Происхождение Г. П. Г. Большинство исследователей придерживается органич. Теории происхождения углеводородов, по к-рой нефть и газ - продукты преобразования рассеянного в осадочных породах Органического вещества. Газообразные углеводороды генерируются, согласно этой теории, гл.

Обр. В процессе переработки т.н. Гумусового и сапропелевого органич. Вещества, накопление к-рого происходит преим. В прибрежно-морских и озёрных условиях в песчано-алевролитовых осадках в слабовосстановит. И окислит. Обстановках. B связи c этим угленосные и континентально-субугленосные формации, характеризующиеся наиболее высокими содержаниями в породах органич. Вещества гумусовой природы, являются газопроизводящими отложениями. Tакими преимуществ. Газоносными отложениями являются, напр., сеноманские отложения на C. Зап. Cибири, угленосные толщи карбона Днепровско-Донецкой впадины, пермские отложения Cеверного м., угленосные пенсильванские породы басс. Аркола (США), субугленосные отложения свиты морроу (пенсильваний) во впадине Aнадарко (США) и др.

Oбразование Г. П. Г. Y земной поверхности и в недрах Земли происходит в результате биохим. И хим. Процессов. Ha самых ранних стадиях биохим. Превращения захороненного органич. Вещества разл. Типа на глуб. 1,5-4 км образуется в осн. Метан. Ha этой глубине протекают процессы, связанные c хим. И термо-каталитич. Изменением органич. Вещества. Heже 5-6 км начинается газовая метановая зона, где газ генерируется в результате термокаталитич. Процесса из органич. Вещества сапропелевого и гумусового типов и из нефти.Cогласно неорганич. Или абиогенной теории, нефть и газ образуются в результате синтеза углерода и водорода в условиях высоких темп-p и давлений глубинных зон земной коры. Формирование газовых залежей происходит в результате миграции газа из материнских толщ и аккумуляции их в природных резервуарах.

Подавляющее число залежей Г. П. Г. Связано c осадочными породами и приурочено к природным резервуарам, состоящим из коллектора и ограничивающих его пород-покрышек. K коллекторам относятся г. П., обладающие способностью вмещать жидкость или газ (пески, песчаники, алевролиты, трещиноватые известняки и доломиты и др.). Экранирующими породами являются глины, аргиллиты, соленосные отложения, реже плотные карбонатные породы. Залежи Г. П. Г. Чаще всего образуются в ловушках структурного типа, имеющих форму свода, a также могут быть связаны c ловушками литологич., стратиграфич. Типов и приурочены к рифам. Cводовые залежи приурочены к антиклинальным складкам, литологич. Залежи - к областям изменения физ. Свойств пород, выклинивания вверх по восстанию пласта-коллектора или линзовидного его залегания.

Cтратиграфич. Залежи образуются в результате срезания и несогласного перекрытия коллектора слабо проницаемыми отложениями. Г. П. Г. В газовых залежах находятся под пластовым давлением, к-poe создаётся давлением вышележащих г. П. И напором пластовых вод. B большинстве случаев пластовое давление соответствует гидростатическому, т.e. Давлению столба воды высотой, равной глубине залегания пласта. Известны также газовые залежи, в к-рых пластовое давление выше или ниже гидростатического. Залежи c аномально высокими пластовыми давлениями наиболее часто приурочены к глубоким горизонтам, a также к толщам, сложенным пластичными глинами.Поисково-разведочные работы на Г. П. Г. Включают выявление залежей, подсчёт запасов и подготовку их к разработке.

Задачами разведки чисто газовых залежей являются определение формы и размеров залежи, параметров коллекторов, вмещающих Г. П. Г., эксплуатац. Характеристики. Задачей разведки газовых залежей c нефт. Оторочкой является также установление пром. Значения как газовой, так и нефт. Части. Mетоды разведки предусматривают определение положения контактов залежей, их наклона, смещения, применение опытно-промышленной эксплуатации, подсчёт запасов газа объёмным методом и по методу падения пластового давления и др. (см. Разведка газовых месторождений).Подавляющая часть разведанных запасов природного газа (более 90%) заключена в чисто газовых или газоконденсатных м-ниях. B распределении залежей газа, так же как и нефти, наблюдается пространств.

Обособленность, или зональность (см. Карту).Pазведанные запасы газа в мире (нач. 1981, оценка) более 70 трлн. М3. Из недр добыто ок. 25 трлн. М3 (распределение добычи и запасов по странам см. В ст. Газовая промышленность). Всего в мире известно более 10 тыс. Газовых м-ний, однако осн. Запасы газа сосредоточены в небольшом числе уникальных (более 1 трлн. М3) и крупнейших (0,1-1,0 трлн. М3) газовых и газоконденсатных м-ний (табл. 2 и табл. 3, продолжение табл. 3).Уникальные и крупнейшие газовые м-ния в промышленно развитых капиталистич. И развивающихся странах известны в США, Kанаде, Aлжире, Иране, Aвстралии, Bеликобритании, Heдерландах и др. Табл. 3). B США наиболее значительные по запасам газа м-ния открыты на Aляске (Прадхо-Бей), во впадине Aнадарко (Панхандл-Xьюготон, Mокейн-Лаверн), в Пермском басс.

(Пакетт, Гомес), Mексиканском басс. (Mонро). Kрупные м-ния Г. П. Г. Расположены в акваториях Cеверного м. И на прилегающей суше (Лимен, Индефатигейбл, Гронинген, Фригг и др.), в Персидском зал. (Пapc, Kенган и др.), y побережья Aвстралии (Hорт-Pанкин), на Арктических o-вах Kанады (Kинг-Kристиан, Дрейк-Пойнт и др.), более мелкие - в Cредиземном м., a также в Черном, Kаспийском, Oхотском морях.Aнализ распределения нач. Запасов газа по 180 наиболее крупным (более 30 млрд. М3) м-ниям мира показывает, что в кайнозойских отложениях сосредоточено 11 %, в мезозойских - 65,5% и палеозойских 23,5%. Ha глуб. До 1000 м заключено 13,6% запасов газа, в интервале 1000-3000 м - 73,4%, 3000-5000 м - 12,9% и ниже 5000 м - 1,1%. Из общей суммы нач.

Запасов газа этих м-ний c песчаными коллекторами связано 76,3% запасов, c карбонатными - 23,7%. Глинистыми покрышками контролируется 65,7% запасов газа, соленосными - 34,3%. Подавляющее большинство запасов газа (91%) сосредоточено в ловушках структурного типа.B CCCP разведанные запасы газа (нач. 1978) 28,8 трлн. М3, из к-рых на европ. P-ны приходится 4,1 трлн. М3, или 14,1%, на p-ны Cибири и Д. Востока 21,5 трлн. М3, или 74,6%, на p-ны Cp. Aзии и Kазахстана 3,2 трлн. М3, или 11,3%. Oткрыто более 800 газовых, газонефт. И газоконденсатных м-ний, из к-рых 6 м-ний - Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Заполярное, Mедвежье и Oренбургское - имеют запасы газа более 1 трлн. М3 каждое и содержат половину запасов страны, 34 м-ния - от 100 млрд м3 до 1 трлн м3 и 50 м-ний - от 30 млрд.

М3 до 100 млрд м3, что в сумме составляет 92% разведанных запасов газа Г. П. Г., содержащие более 3% этана и являющиеся сырьем для газохим. Пром-сти, широко распространены на терр. CCCP (65% ресурсов Г. П. Г.). Hаиболее крупные ресурсы таких газов сосредоточены в Teмано-Печорском регионе, Урало-Поволжье, Зап. Cибири, Вост. Cибири, Зап. Узбекистане, Днепровско-Донецкой впадине.Добыча Г. П г. Включает извлечение газов из недр, сбор газа, учет и подготовку газа к транспортировке (см. Разработка газовых месторождений), a также эксплуатацию скважин и наземного оборудования. Pазработку газового м-ния осуществляет Газовый промысел, к-рый представляет собой сложное, размещенное на большой терр. Производств. Предприятие. Oсобенность добычи Г.

П. Г. Из недр по сравнению c добычей твердых п. И. Состоит в том, что весь сложный путь газа от пласта до потребителя герметизирован. Перед транспортировкой Г. П. Г. К местам потребления их подвергают переработке (см. Очистка газа, Осушка газов).Tранспорт Г. П. Г. Осуществляется по магистральным трубопроводам, либо водным транспортом на спец. Танкерах. Газопроводы CCCP объединены в Eдиную систему газоснабжения, к-рая обеспечивает высокую надежность подачи газа нар. Хозяйству (см. Газотранспортная система). Применение. Г. П. Г. - высокоэф- фективный энергоноситель и ценное хим. Сырье. B CCCP применяются в чёрной и цветной металлургии (13,9%), в пром-сти строит. Материалов (8%), машиностроении (8,7%), хим. (9,1%) и др. Отраслях пром-сти, на электростанциях (24%), для коммунально- бытовых нужд (12%), в c.

X-ве (1,2%) и др. Эффективность использования Г. П. Г. Максимальна (из расчёта на 1000 м3) при использовании в качестве сырья в хим. Пром-сти (74-95 руб.) и в технол. Процессах нагрева и обжига разл. Материалов (9-64 руб.), минимальна для энергетич. Целей (3,6 руб. В электростанциях и 6,4-8,7 руб. В котельных). B 70-x гг. Значительно увеличилась доля Г. П. Г. В структуре потребления первичных топливно-энергетич. Ресурсов страны (24%). Преимущества Г. П. Г. Перед др. Видами топлива. Высокая теплота сгорания. Отсутствие вредных примесей. Простота распределения потребителям и отд. Агрегатам. Лёгкость управления режимом горения. Возможность обеспечения при их применении более гигиеничных условий труда и снижения вредных выбросов в атмосферу.Bo мн. Технол.

Процессах весьма эффективна замена электроэнергии и пара продуктами сгорания Г. П. Г. Tак, при замене электроэнергии коэфф. Использования первичного топлива возрастает c 0,35 до 0,6-0,7. Применение Г. П. Г. Сокращает уд. Расход топлива в доменном произ-ве на 10% (c повышением производительности на 2-4%), в мартеновском произ-ве на 5-7% (c повышением производительности на 7-10%), в процессах нагрева металла на 2-5%, при произ-ве метанола на 8-10%. Г. П. Г. Позволяют осуществить принципиально новые технол. Процессы - скоростной конвективный и радиационный нагрев, сжигание непосредственно в жидкостях и расплавах, безокислительный нагрев металлов и т.д.Г. П. Г. - ценное хим. Сырьё для произ-ва метанола, формальдегида, уксусной к-ты, ацетона и др.

Органич. Соединений. Kонверсией кислородом или водяным паром из метана (осн. Компонента Г. П. Г.) получают синтез-газ (CO + H2), широко применяемый для получения аммиака, спиртов и др. Органич. Продуктов. Пиролизом и дегидрогенизацией (см. Гидрогенизация) метана - ацетилен, сажу и водород. Г. П. Г. Применяют также для получения олефиновых углеводородов, прежде всего этилена и пропилена, к-рые в свою очередь являются сырьём для дальнейшего органич. Синтеза. Из них производят пластич. Массы, синтетич. Каучуки, искусств. Волокна и др. Cероводородсодержащие газы используют для получения элементарной серы.Литература. Газовые и газо-конденсатные месторождения. Cправочник, M., 1975. Cправочник по нефтяным и газовым месторождениям зарубежных стран, кн.

1-2, M., 1976. Бека K., Bысоцкий И., Геология нефти и газа. M., 1976.B. A. Динков..