Grâce à son efficacité énergétique élevée et à son respect de l'environnement, le gaz naturel, avec le pétrole, est d'une importance primordiale. Il est largement utilisé comme combustible et sert également de matière première précieuse pour l'industrie chimique.
Et bien que l'usage du gaz soit devenu quotidien et habituel, il reste encore difficile dans sa composition et une substance assez dangereuse - pour entrer dans le brûleur d'un appareil à gaz, il passe un long et difficile manière.
Dans cet article, nous analyserons les principaux enjeux liés au gaz naturel combustible - nous parlerons de sa composition et de ses propriétés, nous décrirons les étapes de production, de transport et de traitement du gaz, sa portée. Considérons les idées modernes sur l'origine des réserves d'hydrocarbures, des faits intéressants et des hypothèses.
Le contenu de l'article :
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Qu'est-ce que le gaz naturel combustible?
- Caractéristiques de la composition chimique
- Propriétés physiques du gaz
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D'où vient le gaz dans les entrailles de la terre ?
- Théories fondamentales de l'origine
- Faits et hypothèses intéressants
- Comment vont l'exploitation minière et le transport?
- Traitement et portée
- Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Qu'est-ce que le gaz naturel combustible?
Il existe une opinion selon laquelle le gaz se trouve sous terre dans des cavités et en est facilement extrait, pour lequel il suffit de forer un puits. Mais en réalité, tout est beaucoup plus compliqué: le gaz peut être à l'intérieur d'une roche poreuse, il peut être dissous dans l'eau, les hydrocarbures liquides, le pétrole.
Pour comprendre pourquoi cela se produit, il suffit de se rappeler que le mot "gaz" vient du grec "le chaos", qui reflète le principe du comportement de la substance. A l'état gazeux, les molécules se déplacent de manière chaotique, essayant de remplir uniformément tout le volume possible. Pour cette raison, ils sont capables de pénétrer et de se dissoudre dans d'autres substances, y compris des liquides et des minéraux plus denses. Une pression et une température élevées améliorent considérablement le processus de diffusion. C'est souvent sous la forme d'un tel « cocktail » que le gaz naturel est contenu dans les intestins.
Mais d'abord, parlons de la composition et de la nature du gaz - considérons la composition chimique et les propriétés physiques du gaz combustible naturel.
Caractéristiques de la composition chimique
Le gaz extrait du sous-sol, dit « naturel », est un mélange de divers gaz.
Selon sa composition, il est divisé en trois groupes de composants :
- combustible - les hydrocarbures ;
- incombustible (ballasts) - azote, dioxyde de carbone, oxygène, hélium, vapeur d'eau ;
- nocifimpuretés - le sulfure d'hydrogène et les mercaptans.
Le premier et principal groupe est un ensemble d'hydrocarbures méthane (homologues) avec le nombre d'atomes de carbone de 1 à 5. Le plus grand pourcentage dans le mélange est le méthane (70 à 98 %), qui contient un atome de carbone. La teneur en autres gaz (éthane, propane, butane, pentane) varie d'unités à quelques dixièmes de pour cent.
Le gaz produit à partir des champs est caractérisé par une forte concentration de méthane. Dans l'associé, extrait du pétrole, la proportion de méthane est beaucoup plus faible: 30 - 60 %, et les homologues sont plus élevés: 10 - 20 %
En plus des hydrocarbures, de petites quantités de substances incombustibles peuvent être présentes dans le mélange: sulfure d'hydrogène, azote, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, hydrogène et autres. Mais, selon les gisements, les proportions d'hydrocarbures, comme la composition d'autres gaz, peuvent varier considérablement.
Propriétés physiques du gaz
D'après les propriétés physiques, le méthane СН4incolore et inodore, très inflammable. À des concentrations dans l'air supérieures à 4,5% - explosif. Cette propriété, combinée à son absence d'odeur, constitue une menace et un problème importants. Surtout dans les mines, car le méthane est absorbé par le charbon.
Nous avons écrit sur les causes de l'explosion de gaz dans les conditions domestiques en ce materiel.
Pour donner une odeur au gaz, afin de détecter ses fuites, des substances spéciales ayant une odeur désagréable lui sont ajoutées avant le transport - des odorants. Le plus souvent, il s'agit de composés soufrés - éthanethiol ou éthyl mercaptan. La proportion de l'impureté est choisie de telle sorte qu'une fuite soit ressentie à une concentration de gaz de 1%.
Le principal avantage du carburant bleu est sa chaleur spécifique de combustion élevée - 39 MJ / kg. Dans ce cas, des substances inoffensives sont libérées: eau et dioxyde de carbone. C'est aussi un facteur important qui permet au méthane d'être utilisé dans la vie quotidienne.
D'où vient le gaz dans les entrailles de la terre ?
Bien que les gens aient appris à utiliser le gaz il y a plus de 200 ans, il n'y a toujours pas de consensus sur la provenance du gaz dans les entrailles de la terre.
Théories fondamentales de l'origine
Il existe deux théories principales sur son origine :
- minéralexpliquer la formation de gaz par les processus de dégazage des hydrocarbures des couches plus profondes et plus denses de la terre et les élever dans des zones à plus basse pression ;
- organique (biogénique), selon laquelle le gaz est un produit de décomposition des restes d'organismes vivants dans des conditions de pression, de température et de manque d'air accrus.
Dans un champ, le gaz peut se présenter sous la forme d'une accumulation séparée, d'un bouchon de gaz, d'une solution dans le pétrole ou l'eau, ou d'hydrates de gaz. Dans ce dernier cas, les gisements sont situés dans des roches poreuses entre des couches d'argile étanches aux gaz. Le plus souvent, ces roches sont des grès compactés, des carbonates, des calcaires.
La part des gisements de gaz conventionnels n'est que de 0,8 %. Un pourcentage légèrement plus important est représenté par les eaux profondes, le charbon et le gaz de schiste - de 1,4 à 1,9%. Les types de dépôts les plus courants sont les gaz et les hydrates dissous dans l'eau - dans des proportions à peu près égales (46,9 % chacun)
Étant donné que le gaz est plus léger que le pétrole et que l'eau est plus lourde, la position des fossiles dans le réservoir est toujours la même: le gaz est au-dessus du pétrole et l'eau soutient l'ensemble du champ de pétrole et de gaz par le bas.
Le gaz dans le réservoir est sous pression. Plus le gisement est profond, plus il est élevé. En moyenne, tous les 10 mètres, l'augmentation de pression est de 0,1 MPa. Il existe des formations avec une pression anormalement élevée. Par exemple, sur les gisements Achimov du champ Urengoyskoye, il atteint 600 atmosphères et plus à une profondeur de 3800 à 4500 m.
Faits et hypothèses intéressants
Il n'y a pas si longtemps, on croyait que les réserves mondiales de pétrole et de gaz devraient être épuisées au début du 21e siècle. Par exemple, le géophysicien américain faisant autorité Hubbert a écrit à ce sujet en 1965.
Jusqu'à présent, de nombreux pays continuent d'augmenter le taux de production de gaz. Il n'y a aucun signe réel d'épuisement des réserves d'hydrocarbures.
Selon le docteur en sciences géologiques et minéralogiques V.V. Polevanov, de telles illusions sont causées par le fait que la théorie de l'origine organique du pétrole et du gaz est encore généralement acceptée et domine l'esprit de la plupart des scientifiques. Bien que D.I. Mendeleev a étayé la théorie de l'origine profonde inorganique du pétrole, puis cela a été prouvé par Kudryavtsev et V.R. Larine.
Mais de nombreux faits vont à l'encontre de l'origine organique des hydrocarbures.
En voici quelques-uns :
- des gisements ont été découverts à des profondeurs allant jusqu'à 11 km, dans des socles cristallins, où l'existence de matière organique ne peut même pas être théoriquement;
- à l'aide de la théorie organique, seuls 10 % des réserves d'hydrocarbures peuvent être expliqués, les 90 % restants sont inexplicables ;
- La sonde spatiale Cassini a découvert en 2000 sur le satellite de Saturne, Titan, de gigantesques ressources en hydrocarbures sous forme de lacs, plusieurs ordres de grandeur plus grandes que celles de la Terre.
L'hypothèse d'une Terre initialement hydrure avancée par Larin explique l'origine des hydrocarbures par la réaction de l'hydrogène avec le carbone dans les profondeurs de la terre et le dégazage ultérieur du méthane.
Selon elle, il n'y a pas d'anciens gisements jurassiques. Tout le pétrole et le gaz auraient pu se former il y a entre 1 000 et 15 000 ans. Au fur et à mesure que l'extraction progresse, les réserves peuvent être progressivement reconstituées, ce qui a été remarqué dans les champs pétroliers épuisés et abandonnés depuis longtemps.
Comment vont l'exploitation minière et le transport?
Le processus d'extraction du gaz naturel combustible commence par la construction de puits. Selon l'occurrence de la couche gazeuse, leur profondeur peut atteindre 7 km. Au fur et à mesure que le forage progresse, un tuyau (tubage) est descendu dans le puits. Pour empêcher le gaz de s'échapper à travers l'espace entre le tuyau et les parois du trou de forage, un bouchage est effectué - en remplissant l'espace avec de l'argile ou du ciment.
À la fin de la construction, la plate-forme de forage est rétractée et l'arbre de Noël est installé sur la tête de tubage. Il s'agit d'une conception de vannes et de vannes, et est utilisé pour extraire le gaz du puits.
Le nombre de puits peut être assez important.
Le sapin de Noël a plusieurs fonctions: il le maintient suspendu dans le puits tubulure, contrôle les modes de fonctionnement, mesure les paramètres des pièces externes et internes puits
L'ensemble du cycle de production du gaz naturel combustible se déroule en trois étapes :
- Développement de champs gaziers. À la suite du perçage, une différence de pression est créée. Pour cette raison, le gaz se déplace à travers la formation jusqu'aux puits.
- Exploitation de puits de gaz. A ce stade, le gaz circule le long du tubage.
- Collecte et préparation pour le transport. Le gaz de tous les arbres de Noël est fourni aux complexes technologiques spéciaux de l'UKPG. Une déshydratation gazeuse a lieu sur eux, nettoyage d'impuretés nocives.
Même de faibles concentrations de sulfure d'hydrogène, de vapeur d'eau ou de particules solides entraînent une corrosion rapide, la formation d'hydrates et des dommages mécaniques à la surface interne de la canalisation.
La préparation finale pour le transport a lieu dans les installations principales. Il comprend le post-traitement et l'élimination des condensats d'hydrocarbures, le refroidissement du gaz pour en réduire le volume.
Le principal type de transport de gaz sur de longues distances est gazoduc principal. Il s'agit d'un système de structures d'ingénierie complexes allant des pipelines eux-mêmes à stockage souterrain.
Il y a des stations de distribution de gaz (GDS) au point final de la ligne principale. Ici, le dernier nettoyage des poussières et des impuretés liquides a lieu, la pression est réduite au niveau requis par les consommateurs, sa stabilisation, la comptabilisation de la consommation de gaz et l'ajout d'un odorant.
Un autre type courant de transport du méthane est le transport maritime par des navires spéciaux - les transporteurs de gaz.
Les énormes réservoirs sphériques ne permettront pas de confondre le méthanier avec d'autres types de navires. Ce sont des thermos qui maintiennent une température requise constante pour le méthane liquide -163°С
La transformation du gaz à l'état liquide est réalisée dans des usines spéciales de GNL. Le processus se déroule en deux étapes: d'abord, le méthane est refroidi à -50 °C, puis à -163 °C. Dans le même temps, son volume diminue 600 fois.
Traitement et portée
La haute inflammabilité du gaz naturel détermine son application principale. Il est utilisé comme combustible dans les usines, les usines, les centrales thermiques, les chaufferies, les bureaux, les bâtiments résidentiels, les installations agricoles et bien d'autres. Nous vous recommandons de lire les règles utilisation du gaz dans la vie quotidienne.
La production et le raffinage du pétrole s'accompagnent toujours de la libération de gaz associé. Dans certains cas, ses volumes peuvent être impressionnants et s'élever à 300 mètres cubes par mètre cube de pétrole brut.
Mais il existe un grand nombre de champs où le gaz naturel associé n'est pas utilisé, mais est brûlé à la torche. Par exemple, jusqu'à 25 % des matières premières utiles sont ainsi perdues dans toute la Russie.
Une partie du gaz associé est fournie aux usines de traitement du gaz. De là, on obtient du gaz sec purifié, qui est utilisé pour le chauffage. Un autre ingrédient précieux est un mélange d'hydrocarbures légers.
Le diagramme montre une image générale du processus de traitement du gaz. On ne saurait trop insister sur le rôle des produits finis pour l'industrie chimique moderne
De plus, il est divisé en fractions dans des installations spéciales. Le résultat est des hydrocarbures tels que le propane, le butane, l'isobutane, le pentane. Pour réduire le volume, la facilité de transport et de stockage liquéfier.
La conversion des véhicules au gaz se rentabilise rapidement et permet des économies de coûts tangibles. L'extension du réseau de stations-services contribue à l'augmentation de la flotte de véhicules au GPL. Non seulement les conducteurs gagnent, mais aussi les piétons qui n'ont pas à respirer des fumées nocives
Le propane et le butane sont utilisés pour chauffer les maisons gaz en bouteille soit pour les voitures. Mais la majeure partie est destinée à un traitement ultérieur dans des usines pétrochimiques.
Au moyen d'un chauffage à haute température (pyrolyse), la principale matière première de tous les matériaux synthétiques en est obtenue - les monomères: éthylène, propylène, butadiène. Sous l'action de catalyseurs, ils se combinent pour former des polymères. Le résultat est des matériaux aussi précieux que le caoutchouc, le PVC, le polyéthylène et bien d'autres.
Conclusions et vidéo utile sur le sujet
Le documentaire raconte le gaz de manière accessible et visuelle :
Ce film pédagogique est consacré aux principaux transports de gaz :
Nous ne savons toujours pas tout sur le gaz naturel - son origine est encore pleine de nombreux mystères. Nous ne pouvons qu'espérer que le carburant bleu est un cadeau vraiment inépuisable qui suffira à nous et à nos descendants.
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