Все о природном газе: состав и свойства, добыча и применение природного газа

Оборудование для добычи природного газа

Для добычи природного газа необходимо иметь специальное оборудование:
 

  • Стационарные газоанализаторы. Используются для осуществления контроля при технологических измерениях состава газа и контроля выбросов в энергетике, металлургии, цементной промышленности, нефтехимии
  • Газовый тестовый сепаратор. Используется для определения количества жидкости, которая добывается из нефтяной скважины, для того чтобы подогреватели нефти были обеспечены топливным газом. Газовый тестовый сепаратор необходим для того чтобы определять количества газа, количество жидкости, подачи топливного газа в специальные подогреватели, а также для обеспечения безаварийной и непрерывной работы подключенного подогревателя
  • Газовый сетчатый сепаратор. Используется для полной очистки в промысловых установках попутного нефтяного и природного газа от жидкости (ингибитора гидратообразования, конденсата, воды), для подготовки газа к транспортировке, к хранению в подземных хранилищах и на газоперерабатывающих заводах.
  • Подогреватель газа. Используется для автоматического поддержания необходимой температуры и для нагрева попутного нефтяного, природного и искусственного газов, которые не содержат агрессивных примесей, перед дросселированием на компрессорных станциях, на газораспределительных станциях, на магистральных газопроводах и для других потребителей теплого газа для увеличения надежности работы технологических инструментов.
  • Газовый фильтр. Используется для очистки горизонтальных участках газопроводов от смолистых веществ, песка, пыли, металлической окалины, и других твердых частиц, а также механических примесей, которые содержатся в проходящем через них природном газе и воздухе.
  • Аппараты колонные. Используются для осуществления массо- и теплообмена (абсорбция, ректификация, десорбция) при температурах от – 40°С до +200°С при избыточном давлении.

Топ-10 стран имеющих самые большие запасы газа

В 2015 году в мире насчитывалось 187 триллионов кубометров энергетического ресурса. В таблице приведена десятка стран, имеющих крупнейшие объемы запасов газа по оценке ОПЕК за 2015 год.

СтранаЗапасы, трлн. кубометров% от мировых запасов
1Россия49,524,5
2Иран34,017,0
3Катар24,512,1
4Туркмения10,04,9
5США9,54,8
6Саудовская Аравия8,54,0
7Объединенные Арабские Эмираты6,03,0
8Венесуэла5,62,8
9Нигерия5,12,5
10Алжир4,52,1

Также страны ведут активную добычу природного ресурса. По разным оценкам на 2021 год топ-15 стран по добыче газа распределился следующим образом:

СтранаДобыча, млрд. кубометров% от всей добычи
1США75021,2
2Россия64016,4
3Иран2305,6
4Катар1805,0
5Канада1704,2
6Китай1403,8
7Норвегия1203,2
8Саудовская Аравия1103,0
9Алжир932,5
10Туркмения822,4
11Индонезия742,3
12Нидерланды502,0
13Малайзия641,8
14Объединенные Арабские Эмираты611,7
15Узбекистан581,6

Природный газ — технологичное моторное топливо

Природный газ не образует отложений в топливной системе, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым снижая трение и уменьшая
износ двигателя.

При сгорании природного газа не образуется твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя

Таким образом использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5-2 раза.

  В таблице ниже приведено несколько фактов о КПГ и СПГ:

«Зеленая химия» побеждает

Химическая индустрия питается нефтью, и с этим связаны ее проблемы.

Во-первых, скачки цен на нефть болезненно отражаются на химической отрасли, во-вторых, химические производства повышают концентрацию углекислого газа в атмосфере, способствуя парниковому эффекту. Возможная альтернатива — замена нефти биомассой, которую биотехнологическими методами превращают в спирт и в другие нужные вещества, например сахара и молочную кислоту

Белки из нефти

Белок — это органическое соединение, ежесекундно образующееся в наших клетках.

Белок производят в том числе и дрожжи, если им дать хорошее питание — ведь для синтеза белка нужны строительные материалы. Обычно дрожжам предлагают углеводы, чтобы наработать кормовой белок для животноводства. А можно ли кормить дрожжи углеводородами — то есть нефтью? В статье рассказано об успешных экспериментах французских исследователей под руководством А.Шампанья. Им впервые в мире удалось реализовать этот процесс на опытной полупромышленной установке и доказать возможность использования полученной дрожжевой биомассы в качестве корма для животных.

Белок из нефти

Биомасса живущих на Земле микроорганизмов значительно больше биомассы всех вместе взятых сельскохозяйственный культур и животных.

Дрожжи, бактерии, водоросли — это практически неисчерпаемый источник белка, который необходим любому живому организму. За сутки микробная клетка, стремительно растущая и размножающаяся, перерабатывает массу питательных веществ, в 30-40 раз превышающую ее собственный вес. Надо толь обеспечить ее питанием. Оказывается, таким питанием могут быть «несъедобные» углеводороды нефти.

Значит, из нефти можно получать белок!

Владимир Григорьевич Шухов

Выдающийся русский инженер-изобретатель, математик в XIX-XX вв.разработал множество самых необходимых в нефтедобыче и нефтепереработке установок и приборов. Его кипучая энергия и талант легли в основу таких оригинальных сооружений, как первая сетчатая гиперболоидная башня-радиомачта и др. Он был первым конструктором, применившим в строительстве зданий металлические каркасы, автором проекта водоснабжения Москвы.

Водородные картриджи

В Институте физической химии РАН придумали химическую основу для картриджа, который заправляется водородом и потом выделяет его, чтобы он давал энергию двигателю. Вещество, содержащее водород — борогидрид натрия, связанный с краун-эфирами; борогидридный анион отдает водород в присутствии спирта, а затем его можно регенерировать.

Вопрос не праздный, ибо запасы природных углеводородов в виде нефти постепенно заканчиваются. А нефть нужна нам не только как топливо, но и как сырье для химической промышленности. Одна из возможных замен — горючие сланцы, содержащие минеральную и органическую фазу. Их запасы на Земле огромны.

Процесс добычи голубого топлива

Предшествующим добыче газа, является процесс геологоразведочных работ. Они позволяют точно определить объем и характер залегания месторождения. В настоящее время применяется несколько методов разведки.

Гравитационный – основывается на вычислении массы горных пород. Для газосодержащих слоев характерна значительно меньшая плотность.

Магнитный – учитывает магнитную проницаемость породы. Посредством проведения аэромагнитной съемки возможно получить полную картину залежей глубиной до 7 км.


Цель данной методики

Сейсмический – используются излучения, отражающиеся при проходе сквозь недра. Это эхо способны уловить специальные измерительные приборы.

Геохимический – изучаются состав подземных вод с определением содержания в них веществ, сопутствующих газовым месторождениям.

Бурение – наиболее эффективный метод, но в то же время самый дорогостоящий из перечисленных. Поэтому до его использования требуется предварительное изучение горных пород.


Способы бурения скважин для добычи природного газа

После того как месторождение определено и оценены предварительные объемы залежей, приступают непосредственно к процессу добычи газа. Производят бурение скважин на глубину размещения яруса полезного ископаемого. Чтобы равномерно распределить давление поднимающегося голубого топлива, скважину выполняют лесенкой либо телескопически (как подзорная труба).

Скважина укрепляется посредством обсадных труб и цементируется. Для равномерного снижения давления и ускорения процесса добычи газа, бурится сразу несколько скважин на одном месторождении. Подъем газа через скважину осуществляется естественным образом – газ перемещается к зоне меньшего давления.

Поскольку после добычи газ содержит различные примеси, следующим этапом является его очистка. Для обеспечения этого процесса вблизи месторождений строят соответствующие промышленные мощности по очистке и переработке газа.


Система очистки природного газа

Добыча с использованием угольных шахт

Угольные пласты содержат большое количество метана, добыча которого не только позволяет получить голубое топливо, но и обеспечить безопасную эксплуатацию предприятий по угледобыче. Подобный способ повсеместно применяется в США.


Основные направления использования и переработки метана

Метод гидроразрыва

При добыче газа данным методом по скважине нагнетается поток воды или воздуха. Таким образом, происходит вытеснение газа.

Этот способ может вызвать сейсмическую неустойчивость разрушенных пород, поэтому он запрещен в некоторых государствах.

Особенности подводной добычи


Добыча газа на Киринском месторождении впервые в России осуществляется с помощью подводного добычного комплекса

Газовые запасы присутствуют, кроме суши, и под водой. В нашей стране обширные подводные месторождения. Подводная добыча выполняется с применением тяжелых гравитационных платформ. Они располагаются на основании, опирающемся на морское дно. Бурение скважин производится колоннами, располагаемыми на основании. На платформах размещаются емкости для хранения извлеченного газа. Далее он транспортируется на сушу через трубопровод.

Данные платформы предусматривают постоянное нахождение людей, выполняющих обслуживание комплекса. Численность может составлять до 100 человек. Эти объекты оборудуются автономным энергоснабжением, площадкой для вертолетов, помещениями персонала.

При расположении залежей вблизи берега, скважины выполняются наклонно. Они начинаются на суше, уходя основанием под шельф моря. Добыча газа и его транспортирование выполняется стандартным порядком.

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.

Прогнозы запасов газа в мире

Из приведенных выше в статье цифр о добыче и расходе газа, а также о количествах его запасов, очевидно, что приблизительное время использования всех источников составит около 55 лет! Это очень мало, поэтому сейчас ведутся работы в данной области.

То же самое эксперты прогнозируют и в отношении нефти. Интересен тот факт, что основная часть данного сырья остается скрытой от людской добычи в вечной мерзлоте и на дне мирового океана в виде газогидратных пластов. Если ученым удастся решить проблему их переработки и разработать методы добычи, тогда и газовая, и нефтяная проблемы будут решены на много лет вперед.

Но пока это остается лишь надеждой и мечтой, верой в светлые умы и прозорливость ученых людей нашего мира.

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.

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.

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.

Углекислый газ — вещество или смесь?

По аналогии с природным, некоторые люди задаются вопросом, углекислый газ чистое вещество или смесь. Здесь ответ будет более простым, так как для обозначения данного расходного материала имеется формула СО2. Это показывает, что углекислота является отдельным веществом с постоянной формулой. Природный газ не имеет постоянной формулы, что характеризует его как смесь.

Месторождения и запасы

На мировом рынке добычи доля России составляет более 20 %.

Основные  места залежей сосредоточены в Волго-Уральской, Тимано-Печорской и Западно-Сибирской газоносных провинциях, а также на Дальнем Востоке и Северном Кавказе.

  • Уренгойское месторождение по величине пластовых запасов природного газа занимает второе место в мире. Оно располагается в Ямало-Ненецком АО Тюменской области. Здесь начали добывать газ в 1978 году.
  • Находкинское месторождение расположено в Большехетской впадине Ямало-Ненецкого АО. Согласно оценке экспертов, газовые запасы в этом месте превышают 275 миллиардов кубометров. Его разработка стартовала в 2004 году.
  • Ангаро-Ленское месторождение было открыто в начале XXI столетия. Располагается в Иркутской области, вблизи рек Ангары и Лены, в соответствии с которыми ему и дано название. Запасы природного газа составляют примерно 1,4 триллиона кубометров.
  • Ковыктинское месторождение расположено в 450 км к северо-востоку от города Иркутск, на высокогорном плато, которое покрывает темнохвойная тайга. Климатические условия в данном районе весьма суровые. Часть территории находится во власти многолетней мерзлоты. Помимо этого, большое количество каньонов осложняют рельеф этой местности. Величина запасов природного газа достигает двух триллионов кубометров и 120 миллионов тонн жидкого газового конденсата.
  • Штокманское газоконденсатное месторождение является одним из самых крупномасштабных в мире. Его открытие произошло в 1988 году. Расположение — центральная часть шельфа Баренцева моря ориентировочно в 600 км к северо-востоку от города Мурманск. Объем газовых запасов составляет 3,8 триллиона кубометров. В связи с большой глубиной залегания газа, а также затруднительными условиями разработки, добыча здесь ещё не ведется. Реализация проекта по получению полезного ископаемого требует высокотехнологичного оборудования и значительных затрат.

Также следует отметить крупные месторождения природного газа по России и странам СНГ.

  • Игримское и Похромское (Березовская газоносная область).
  • Пелачиадинское и Северо-Ставропольское (Ставропольский край).
  • Дагестанские Огни (Дагестан).
  • Байрам-Алийское, Шатлыкское, Кызылкумское (Средняя Азия).
  • Усть-Сильгинское и Мыльджинское (Васюганская газоносная область).

Другие страны

В число самых обеспеченных газовыми запасами стран помимо России входит Иран (месторождения на шельфе Персидского залива), Саудовская Аравия (месторождение «Гавар»), Катар (месторождение «Рное»).

Добыча газа в Европе сократилась в последние годы почти на одну треть, при значительном росте цен. Разработки ведутся в Великобритания, Германии, Франции, Польше, Украине, Австрии, Румынии.  В этих странах Европы присутствует в основном сланцевый газ, но его добыча стоит дорого и экологически небезопасна.

США опережает Россию по добыче газа, но уже заметен процесс на снижение объемов. Америка находит новые рынки сбыта, она готовится экспортировать сланцевый газ в Европу.

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 этом материале.

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

Природный газ

Ключевые слова конспекта: Углеводородное сырьё. Природный газ. Конверсия метана. Пиролиз. Синтез-газ.

Состав природного газа

Бюджет Российской Федерации в немалой степени зависит от добычи и экспорта природных ископаемых, которые называют углеводородным сырьём. К таким подземным богатствам относят природный газ, попутный нефтяной газ, нефть, каменный уголь, горючие сланцы.

Владение природными источниками углеводородов и контроль над ними играют немаловажную роль в мировой политике: служат основой интеграции экономик различных стран или причиной военных конфликтов.

В недрах нашей планеты под большим давлением содержится одно из важнейших полезных ископаемых — природный газ. Он представляет собой смесь предельных углеводородов и неорганических газов, образовавшихся в результате бактериального разложения органических останков без доступа воздуха. Содержание отдельных компонентов природного газа зависит от месторождения. Однако в любом случае в природном газе преобладает метан, количество других предельных углеводородов резко сокращается с уменьшением их относительной молекулярной массы.

Использование природного газа и его переработка

Природный газ — важнейший вид топлива, поскольку он обладает рядом неоспоримых преимуществ перед другими энергоресурсами:

  • 1) дешевизна (это самый экономичный вид топлива);
  • 2) высокая теплотворная способность;
  • 3) лёгкость транспортировки (по газопроводам);
  • 4) экологичность (минимальное количество вредных выбросов при сгорании). В последнем преимуществе легко убедиться, ещё раз проанализировав уравнение реакции горения метана. При полном сгорании этого углеводорода воздух практически не загрязняется вредными выбросами, поскольку продукты горения углеводородов — это углекислый газ и водяной пар:

СН4 + 2O2  →  СO2 + 2Н2O

Метан горит бесцветным пламенем, а пропан и бутан, сжиженной смесью которых заполняют резервуар газовой зажигалки, — светящимся пламенем. Различие в характере пламени объясняется разной массовой долей углерода в указанных алканах.

Россия обладает огромными запасами природного газа, занимая по этому показателю первое место в мире. Наиболее крупным является Уренгойское месторождение, расположенное на севере нашей страны, в Ямало-Ненецком автономном округе. Богаты природным газом Иран, страны Персидского залива, США, Канада. Государства Европы, напротив, — крупнейшие потребители голубого топлива, поскольку собственные запасы этого природного ископаемого там довольно скудны.

Природный газ используют для обеспечения работы тепловых электростанций, котельных установок, доменных и стекловаренных печей. Бытовой газ — это тот же природный газ, только с добавкой специальных компонентов, позволяющих по запаху определить его утечку из газовых труб или бытовых приборов.

Природный газ используют не только в качестве топлива, но и как важнейшее сырьё для химической промышленности.

Взаимодействие метана с перегретым водяным паром называют конверсией. В результате этой реакции образуется смесь газообразных продуктов — оксида углерода(II) и водорода в соотношении 1:3:

СН4 + Н2O  →  СО + 3Н2

Такую смесь называют синтез-газом. Это название отражает назначение продукта конверсии: его используют для получения синтетического бензина (смеси предельных углеводородов, содержащих от 6 до 12 атомов углерода в молекуле), а также синтеза кислородсодержащего органического вещества (с которым вы познакомитесь в начале следующей главы нашего учебника) — метилового спирта: 

Пиролизом (нагреванием без доступа воздуха) природного газа в зависимости от условий проведения процесса получают углерод (сажу), водород и ацетилен. Уравнение реакции пиролиза метана вам уже известно.

Наряду с природным газом одним из самых ценных природных ископаемых считается нефть, которой будет посвящён следующий конспект.

Конспект урока по химии «Природный газ». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Хранение и транспортировка добытого топлива


Ёмкости для хранения природного газа

После добычи газ размещается в закрытых непроницаемых емкостях – стальных резервуарах, которые, для надежности, имеют сдвоенные стенки. Возможно их изготовление на основе алюминиевых сплавов. Межстеночное пространство заполняется нетеплопроводным материалом, которые препятствует нагреванию газа.

Наиболее масштабными являются подземные хранилища сжиженного газа. Горные породы выступают в роли стенок. Для большей надежности, они бетонируются.

При постройке подобных резервуаров, вырываются глубокие котлованы, которые, после бетонирования стен, закрываются стальным перекрытием.

Транспортировка природного газа осуществляется по магистральным трубопроводам, произведенным из труб большого диаметра. В системе стабильно поддерживается давление до 75 атм. Это обеспечивается компрессорными станциями, располагающимися с определенной периодичностью.

Транспортировка природного газа по морю

По морю транспортировка газа осуществляется с помощью специальных судов-газовозов (танкеров). Для этого газ требуется предварительно подготовить. На борту танкеров размещаются емкости, в которых газ находится в особых температурных условиях под определенным давлением.

Подобная транспортировка экономически целесообразна, если расстояние между потребителем и разработкой месторождения не превышает 3 тыс. км. Она предполагает предварительную постройку завода, сжижающего голубое топливо, и оборудование порта.

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.

Природный газ

Природные газы образуются при разложении веществ растительного и животного происхождения и скапливаются в расщелинах, в пространствах горных пород. Эти газы представляют собой смесь различных углеводородов с преимущественным содержанием метана (82–98 % CH4).

Природные газы всегда содержат примеси в виде азота, водяных паров, иногда углекислого газа (CO2), а также сероводорода и очень редко водорода. В связи с тем, что в этих газах отсутствуют в сколько-нибудь значительных количествах сжимаемые составляющие (пропан, бутан и более высокомолекулярные углеводороды), их в отличие от естественных газов (нефтяных) называют сухими.

Природный газ – источник сырья для химической промышленности; применяется для получения ацетилена, водорода, этилена, пластмасс и других продуктов.

Этот газ обладает токсичными удушающими свойствами. Поэтому для обнаружения и приобретения запаха его одорируют этилмеркантаном.

Природный газ применяют при разделительной и поверхностной кислородной резке стали, сварке стали толщиной 4–5 мм, сварке легкоплавких металлов и сплавов, пайке и других процессах газопламенной обработки, допускающих более низкую температуру пламени, чем при использовании ацетилена.

Смеси природных газов с коксовым, генераторным и другими низкокалорийными газами носят название городских газов, которые также применяются при газопламенной обработке.

ГОСТ 5542-87 регламентирует свойства природных газов, предназначенных в качестве сырья и топлива для промышленного и коммунально-бытового использования.

 Свойства

Природный газ не имеет запаха и цвета, легче воздуха в 2 раза.

Физико-химические показатели природного газа приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Физико-химические показатели природного газа
ПоказательДанные показателяПлотность, кг/м3
0,6-0,9
Низшая теплота сгорания, МДж/м3 (ккал/м3),при 20 °С, 101,325 кПа,не менее
31,8 (7600)
Температура пламени, °С
2100–2200
Предел взрываемости в смеси с воздухом по объему, %
от 0,5 до 15
Массовая концентрация сероводорода, г/м3, не более
0,02
Массовая концентрация меркаптановой серы, г/м3,не более
0,036
Объемная доля кислорода, %, не более
1,0
Масса механических примесей в 1 м3, г, не более
0,001
Интенсивность запаха газа при объемной доле 1 % в воздухе, балл, не менее
3

Состав природного газа зависит от характера газового месторождения. Средний состав природных газов некоторых месторождений представлен в таблице 2 (данные 1970-х годов).

Таблица 2 — Средний состав природных газов некоторых месторождений
МесторождениеСостав газа, %МетанЭтанПропанБутанПентанУглекислый газСероводородАзотУренгойское
99,4
0,3



0,3


Газлинское
94,2
3,2
0,1
0,1
0,1
0,2

2,1
Игримское
93,9
2,3
0,7
0,5
0,5
0,1

2,0
Шебелинское
93,6
4,0
0,6
0,7
0,4
0,1

0,6
Ачакское
93,4
3,6
0,9
0,4
0,3
0,4

1,0
Усть-Вилюйское
92,5
2,8
1,8
0,9
0,4
0,2

1,4
Коробковское
88,8
3,5
2,4
1,7
3,4
0,2


Майкопское
88,7
5,1
1,6
1,0
1,1
1,5

1,0
Карадагское
88,6
2,9
1,8
1,0
4,7
0,8

0,2
Оренбургское
86,9
4,0
1,4
0,6
0,3
0,1
1,3
5,4
Канчуринское
84,6
5,0
1,9
0,7
1,8


6,0
Мирненское
82,4
9,6
1,6
0,6
0,6
4,0

1,2
Вуктылское
75,7
9,1
3,1
0,7
7,5
0,2

3,7
Русский хутор
69,1
11,3
3,3
1,7
8,6
2,7

3,3

 Требования безопасности

Природные горючие газы по токсикологической характеристике относятся к веществам 4-го класса опасности по ГОСТ 12.1.007.

Природные горючие газы относятся к группе веществ, способных образовывать с воздухом взрывоопасные смеси.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий