Как образуется природный газ


Многие ли в наше время могут сразу дать определение природному газу? Знают ли его историю и химический состав? Очевидно нет, ведь в Google найдется все.

Итак.  

Природный газ — смесь углеводородов, представляющая собой нечто эфемерное, то, что нельзя потрогать, увидеть и без запаха. Основу природного газа составляет метан (CH4) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси.

В поисках истины. aeb75064-1dc5-4546-a51f-774ed58cf76d

Ученые до сих пор не могут прийти к единому мнению относительно происхождения природного газа, и своем споре разбились на два лагеря, пытаясь доказать возникновение газа, предложили две основные теории.


Минеральная теория

Согласно этой теории все химические элементы, из которых состоит природный газ и нефть изначально заложены в мантии Земли, представляя собой залежи полезных ископаемых. находясь глубоко в пластах горных пород являются частью процесса дегазации Земли. Из-за внутренних движений Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах поднимаются ближе к поверхности, туда, где образуется наименьшее давление, таким образом, в результате появляются нефтяные и газовые залежи.

Биогенная теория.

Приверженцы этой теории считают, что природный газ образовался из остатков растительных и животных организмов, вымерших в конце палеозойской эры, которые под действием бактерий, высокого давления и температуры превратились в смесь газообразных углеродов. Именно биохимические процессы и обеспечили химический коктейль природного газа: 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов – этана, пропана, бутана, пентана, а также небольшое количество примесей – сероводорода, углекислого газа, азота.

Газ видишь? Нет. А он есть.

Большинство людей, далеких от газовой отрасли, представляют, что газ, находящийся под землей подобен ценным ископаемым, занимает собой некие пустоты в недрах земли, и легко полностью извлекается. Но это не совсем верно. Природный газ действительно находится глубоко под землей, внутри горных пород, имеющих пористую структуру, но поры на столько микроскопические, что их невооружённым глазом разглядеть почти нереально. Поэтому, взяв в руки извлеченный из недр земли небольшой кусок песчаника, сложно осознать, что внутри заключен природный газ.


Священный огонь.

У многих народов огонь вызывал благоговейный трепет. Люди поклонялись огню, огонь любили, огонь ненавидели.

Человечество знает о существовании природного газа давно. И, хотя уже в IV веке до н. э. в Китае его научились использовать для отопления и освещения, долгое время яркое пламя, не оставляющее пепла, являлось предметом мистического и религиозного культа для некоторых народов. Например, на Апшеронском полуострове (современная территория Азербайджана) в VII веке был воздвигнут храм огнепоклонников Атешгях, почитаемый в разное время зороастрийцами, индуистами и сикхами. Храм возник на месте «вечных» неугасимых огней — горящих выходов естественного газа, благодаря чему храм и носит название «Атешгях», что означает «Дом огня». Служения в нем проходили вплоть до XIX века. Однако, сами зороастрийцы говорят, что они  не поклоняются огню как таковому, а почитают Творца (Q’rt’), символом которого является огонь.

Добыть и использовать.

«Человечеству всего около 200 тыс. лет. А добыча газа началась только в прошлом веке»

Человек всегда и везде ищет выгоду. Вот и персидский царь в I веке н.э., увидев огонь, горевший и день и ночь,  не требующий дополнительного топлива приказал построить дворцовую кухню на месте где газ выходил на поверхность.   Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.


На заметку: Общая протяженность газопроводов в России в два раза больше, чем расстояние от Земли до Луны или в 20 раз больше, чем протяженность экватора.

Источник: www.ptfm.ru

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.

Состав Сухой газ*, % объема Сырой газ*, % объема
Метан 86,3 36,8
Этан 9,6 32,6
Пропан 3,0 21,1
Бутан 1,1 5,8
Пентан 3,7

* 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 природного газа Диапазоны молярных долей компонентов
Метан 0,7≤ ХСН4<1,0
Этан ХС2Н6≤0,10
Пропан ХС3Н8≤0,035
Бутаны в сумме ХС4Н10≤0,015
Пентаны в сумме ХС5Н12≤0,005
Гексан ХС6Н14≤0,001
Азот ХN2≤0,20
Диоксид углерода ХCO2≤0,20
Остальные компоненты Молярные доли не должны превышать суммарно 0,0025

 

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.

Пентан5Н12) 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.

Гексан6Н14) – 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:

Наименование параметра: Значение:
Внешние признаки без цвета, запаха и вкуса
Плотность, кг/м3:
Сухой газообразный от 0,68 до 0,85
Жидкий 400
Температура самовозгорания, °C 650
Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных от 4,4 до 17
Удельная теплота сгорания, МДж/м³ 28-46
Удельная теплота сгорания, Мкал/м³ 6,7-11
Удельная теплота сгорания, кВт·ч/м³ 8-12
Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания 120-130
Легче воздуха в 1,8 раза. При утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.

 

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.

 

Источник: xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai

Уголь и нефть находят между пластами осадочных пород. По существу, осадочные породы — это высохшая грязь. Это значит, что все эти пласты, включая угольные и нефтяные, сформировались, главным образом, за счет действия воды во время наводнения. Нужно добавить, что практически все запасы угля и нефти имеют растительное происхождение.

Уголь (обуглившиеся останки животных) и нефть, образовавшиеся из животных останков, содержат соединения азота, отсутствующие в нефти растительного происхождения. Таким образом, отличить один тип залежей от другого несложно.

Большинство людей поражается, узнав, что уголь и нефть — по сути, одно и то же. Единственное реальное отличие между ними — содержание воды в залежах!

Понять процесс формирования угля и нефти легче всего можно на примере пекущегося в духовке пирога. Все мы видели, как разогревшаяся начинка вытекает из пирога на противень. В результате получается вязкое или обуглившееся вещество, которое трудно отскрести. Чем более будет вытекшая начинка загорать, тем тверже и чернее она будет становиться.

Вот что происходит с начинкой: сахар (углеводород) в жаркой духовке обезвоживается. Чем жарче духовка, и чем дольше пирог печется, тем тверже и чернее будут становиться комочки вытекшей начинки. По сути, почерневшую начинку можно считать разновидностью низкокачественного угля.

Древесина состоит из целлюлозы — сахара. Задумайтесь над тем, что произойдет, если большое количество растительного материала окажется быстро захороненным в земле. В процессе разложения выделяется тепло, которое начнет обезвоживать растительный материал. Потеря воды, однако, приведет к дальнейшему разогреву. В свою очередь, это вызовет дальнейшее обезвоживание. Если процесс протекает в таких условиях, что тепло не рассеивается быстро, то нагревание и высыхание продолжаются.

Разогрев растительного материала в земле приведет к одному из двух результатов. Если вода может вытечь из геологической формации, в которой остается высушенный и обезвоженный материал, то получится уголь. Если же вода не может покинуть геологическую формацию, то получится нефть.

При переходе от торфа к лигниту (бурому углю), к битуминозному углю и к антрациту содержание воды в них (степень обезвоживания или степень снижения содержания воды) меняется по линейной зависимости.

Необходимым ингредиентом при формировании ископаемых видов топлива является присутствие каолиновых глин. Такие глины обычно входят в состав продуктов вулканических извержений, в особенности – в состав вулканического пепла.

Уголь и нефть — очевидные результаты "Ноева Потопа". Во время глобальной катастрофы и последующего за ней Ноева Потопа громадные количества перегретой воды вылились из недр на земную поверхность, где смешались с поверхностными водами и дождевой водой. К тому же, благодаря горячим породам и горячему пеплу из тысяч вулканов многие из образовавшихся осадочных слоев были нагреты. Земля — замечательный теплоизолятор, способный надолго задерживать тепло.

В начале Потопа тысячи вулканов,подвижки земной коры скосили леса по всей планете. Вулканический пепел засыпал огромные скопления древесных стволов, плававших в воде. После того, как эти скопления стволов оказались захоронены между нагретыми осадочными пластами, отложившимися во время Потопа, в короткие сроки сформировались уголь и нефть.

«Итог: промышленные скопления нефти и природного газа могут сформироваться за несколько тысяч лет в бассейнах осадконакопления [высохших слоях грязи] в условиях течения горячей жидкости на протяжении сравнимых промежутков времени».

В горячих и влажных грязевых пластах, возникших в результате Ноева Потопа, были созданы идеальные условия для быстрого формирования угля, нефти и газа.

Источник: fishki.net

Ученые пытаются найти однозначный ответ на вопрос, как образуется природный газ и нефть, ещё со времён первого упоминания о них в 10 веке. Однако пока что существуют лишь гипотезы и теории.

Наиболее «популярной» является так называемая органическая, или биогенная, теория возникновения нефти и газа. Согласно ей, углеводороды образуются в результате распада останков живых организмов в толще земли, в условиях без доступа кислорода. Ещё сотни миллионов лет назад, когда на месте материков разливался океан, погибшие его обитатели опускались на дно, превращаясь в ил или осадочные отложения. Поскольку там не было воздуха и бактерий, способствующих гниению, останки не разлагались. Земная кора двигалась, и эта биологическая масса уплотнялась и погружалась всё глубже и глубже, подвергаясь воздействию высоких температур и давления, что поспособствовало возникновению химических реакций, при которых образуются углеводороды (углерод+водород).

Существует также неорганическая (минеральная) теория возникновения углеводородов, основанная на предположении о дегазации недр земли и перемещении газа, содержащегося в её мантии, в менее плотные слои планеты, опять же, в результате смещения земных плит.

Эта теория основана на наблюдениях Менделеева, констатирующих тот факт, что углеводороды в значительной мере распространены в космосе, в том числе и как составляющие атмосферы других космических тел. По поверхности некоторых из них даже текут целые метановые реки (пример: спутник Сатурна Титан)! Следовательно, знакомый нам газ, хоть и относится с органическим веществам, способен образовываться и путём синтеза из неорганических соединений.

Касательно планеты Земля Менделеев обосновывает это так: при возникновении разломов земной коры вглубь поступает вода и, вступая в контакт с карбидами железа, из которого предположительно состоит земное ядро, образует оксиды железа и углеводороды, этан в том числе. В условиях современных реалий подтверждение этой теории нашему миру наболее выгодно, так как позволяет надеяться на то, что если запасы нефти и газа иссякнут, будет возможность синтезировать их искусственно, пока не закончатся на земле запасы воды. Однако органическая теория возникновения углеводородов имеет гораздо больше доказательств.

Газ может скапливаться в виде «газовых шапок» в местах скоплений нефти. На месторождениях нефти практически всегда присутствует и природный газ, ведь это тот же самый углеводород, только высокомолекулярный, в отличие от низкомолекулярной нефти, и для его образования требуется воздействие более высокого давления.

Что же удерживает газ в толще земной коры, не давая ему раствориться в атмосфере?

Также газ содержится в пластах газоносных пород, или коллекторах. Чаще всего это песчаник, но встречаются коллекторы и из известняка или карбоната. Эти породы пористые, и газ легко бы высвободился наружу, если бы не укрывающий коллектор слой глины.

При подтверждении биогенной теории образования природного газа, а подтвердится она с вероятностью 90%, когда-нибудь земные сокровища исчерпают себя, и придётся искать альтернативный способ получения топлива. К счастью, внушительные залежи газа и нефти на территории России, по некоторым расчётам, позволят нам пользоваться этим благом ещё около 70 лет, а это вполне реальный срок для того, чтобы найти решение проблемы исчерпаемости ресурсов.

Источник: rosgaz.biz


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.