הכל על גז טבעי: הרכב ותכונות גז טבעי, ייצור והיקף יישומו

הודות ליעילות האנרגיה הגבוהה והידידותיות לסביבה, לגז טבעי, יחד עם נפט, יש חשיבות עליונה. הוא נמצא בשימוש נרחב כדלק ומשמש גם כחומר גלם בעל ערך לתעשייה הכימית.

ולמרות שהשימוש בגז הפך ליומיומי ולרגיל, הוא עדיין נשאר קשה בהרכב וב חומר מסוכן למדי - כדי להיכנס למבער של מכשיר גז, הוא עובר ארוך וקשה דֶרֶך.

במאמר זה ננתח את הנושאים העיקריים הקשורים לגז דליק טבעי - נדבר על הרכבו ותכונותיו, נתאר את שלבי הייצור, ההובלה והעיבוד של הגז, היקפו. הבה נבחן רעיונות מודרניים לגבי מקור עתודות הפחמימנים, עובדות מעניינות והשערות.

מהו גז דליק טבעי?

יש דעה כי גז מונח מתחת לאדמה בחללים ומוציא אותו משם בקלות, בשביל זה מספיק לקדוח באר. אבל במציאות, הכל הרבה יותר מסובך: גז יכול להיות בתוך סלע נקבובי, הוא יכול להיות מומס במים, פחמימנים נוזליים, שמן.

כדי להבין מדוע זה קורה, מספיק לזכור שהמילה "גז" באה מיוונית "אי סדר", המשקף את עקרון התנהגות החומרים. במצב הגזי המולקולות נעות באופן כאוטי, ושואפות למלא באופן אחיד את כל הנפח האפשרי. בשל כך, הם מסוגלים לחדור ולהתמוסס בחומרים אחרים, כולל נוזלים ומינרלים צפופים יותר. לחץ וטמפרטורה גבוהים משפרים מאוד את תהליך הדיפוזיה. לעתים קרובות בצורת "קוקטייל" כזה גז טבעי נמצא במעיים.

אך ראשית, בואו נדבר על מה מורכב הגז ומהו - שקול את ההרכב הכימי והמאפיינים הפיזיים של גז דליק טבעי.

תכונות של ההרכב הכימי

גז המופק מהתת -קרקע, הנקרא "טבעי", הוא תערובת של גזים שונים.

בהתאם להרכבו, הוא מחולק לשלוש קבוצות של רכיבים:

• דָלִיק - פחמימנים;
• לא דליק (נטל) - חנקן, פחמן דו חמצני, חמצן, הליום, אדי מים;
• מַזִיקזיהומים - מימן גופרתי ומרקפטנים.

הקבוצה הראשונה והעיקרית היא קבוצת פחמימנים מתאן (הומולוגים) עם מספר אטומי הפחמן מ -1 עד 5. האחוז הגדול ביותר בתערובת הוא מתאן (70 עד 98%), בעל אטום פחמן אחד. תוכן הגזים האחרים (אתאן, פרופן, בוטאן, פנטאן) נע בין יחידות לעשיריות האחוזים.

בנוסף לפחמימנים, עשויות להימצא בתערובת כמויות קטנות של חומרים בלתי דליקים: מימן גופרתי, חנקן, פחמן דו חמצני, פחמן חד חמצני, מימן ואחרים. אבל, בהתאם לתחום, הפרופורציות של פחמימנים, כמו הרכב גזים אחרים, יכולות להשתנות באופן משמעותי.

תכונות פיזיות של גז

על פי המאפיינים הפיזיים, מתאן СН₄חסר צבע וחסר ריח, דליק מאוד. בריכוזים באוויר מעל 4.5% - חומר נפץ. נכס זה, בשילוב עם חוסר הריח שלו, מהווה איום ובעיה גדולה. במיוחד במכרות, מכיוון שהמתאן נספג בפחם.

כתבנו על הגורמים לפיצוץ גז בתנאים ביתיים ב החומר הזה.

כדי לתת לגז ריח, על מנת לזהות את דליפותיו, מתווספים אליו חומרים מיוחדים בעלי ריח לא נעים לפני ההובלה - חומרי ריח. לרוב מדובר בתרכובות המכילות גופרית - אתנתיול או אתיל מרקפן. שיעור הטומאה נבחר בצורה כזו שמורגשת דליפה בריכוז גז של 1%.

מאיפה מגיע הגז במעיים של כדור הארץ?

למרות שאנשים למדו להשתמש בגז לפני יותר מ -200 שנה, עדיין אין הסכמה לגבי מקור הגז במעיים של כדור הארץ.

תיאוריות מוצא בסיסיות

יש שתי תיאוריות עיקריות על מוצאו:

• מִינֵרָלִיהסבר על היווצרות הגז על ידי תהליכי הפחתת פחמימנים של גז משכבות עמוקות וצפופות יותר של כדור הארץ והעלאתם לאזורים עם לחץ נמוך יותר;
• אורגני (ביוגני), לפיו גז הוא תוצר פירוק של שרידי אורגניזמים חיים בתנאים של לחץ מוגבר, טמפרטורה וחוסר אוויר.

בשדה, גז יכול להיות בצורה של הצטברות נפרדת, מכסה גז, תמיסה בשמן או במים, או גזי הידרטים. במקרה האחרון, הפיקדונות ממוקמים בסלעים נקבוביים בין שכבות חרס אטומות לגז. לרוב, סלעים אלה הם אבן חול דחוסה, פחמתי, אבני גיר.

מכיוון שהגז קל יותר מהנפט והמים כבדים יותר, מיקומם של המאובנים במאגר תמיד זהה: הגז נמצא על גבי הנפט, והמים תומכים בכל שדה הנפט והגז מלמטה.

הגז במאגר נמצא בלחץ. ככל שההפקדה עמוקה יותר היא גבוהה יותר. בממוצע, על כל 10 מטרים, עליית הלחץ היא 0.1 MPa. ישנם תצורות עם לחץ גבוה באופן חריג. לדוגמה, על מרבצי אחימוב בשדה אורנגויסקויה, הוא מגיע ל -600 אטמוספרות ומעלה בעומק של 3800 עד 4500 מ '.

עובדות והשערות מעניינות

לפני זמן לא רב האמינו כי יש לרוקן את עתודות הנפט והגז בעולם בתחילת המאה ה -21. לדוגמה, הגיאופיסיקאי האמריקאי הסמכותי האברט כתב על כך בשנת 1965.

לדברי הרופא למדעי הגיאולוגיה והמינרלוגיה V.V. פולבנוב, אשליות כאלה נגרמות מהעובדה ש התיאוריה של המוצא האורגני של נפט וגז עדיין מקובלת בדרך כלל ושולטת בראשם של רובם מדענים. למרות ש- D.I. מנדלייב ביסס את התיאוריה של מקורו העמוק הבלתי אורגני של הנפט, ואז הוכח זאת על ידי קודריאבצב ו -ו.ר. לארין.

אבל עובדות רבות מדברות נגד המוצא האורגני של פחמימנים.

להלן כמה מהם:

• נתגלו מצבורים בעומקים של עד 11 ק"מ, במרתפים גבישים, בהם קיומם של חומר אורגני לא יכול להיות אפילו תיאורטית;
• בעזרת התיאוריה האורגנית ניתן להסביר רק 10% ממאגרי הפחמימנים, 90% הנותרים אינם מוסברים;
• בדיקת החלל קאסיני שהתגלתה בשנת 2000 על הלוויין של שבתאי, טיטאן, משאבי פחמימנים ענקיים בצורת אגמים, גדולים בכמה סדרי גודל מאלה בכדור הארץ.

ההשערה של כדור הארץ בהתחלה הידרדית שהוצגה על ידי לארין מסבירה את מקורם של הפחמימנים על ידי תגובת המימן עם הפחמן במעמקי כדור הארץ והפחתת המתאן לאחר מכן.

לדבריה, אין מצבורי יורה קדומים. כל הנפט והגז היו יכולים להיווצר לפני 1 עד 15 אלף שנה. ככל שהמיצוי מתקדם, ניתן לחדש את העתודות בהדרגה, אשר הבחינו בשדות הנפט המדולדלים והנטושים.

איך מתנהל כרייה ותחבורה?

תהליך מיצוי הגז הטבעי הדליק מתחיל בבניית בארות. בהתאם להתרחשות השכבה נושאת הגז, עומקם יכול להגיע ל -7 ק"מ. עם התקדמות הקידוח, צינור (מעטפת) יורד לתוך הבאר. כדי למנוע את בריחת הגז דרך החלל שבין הצינור לקירות הקידוח, נעשה סתימה - מילוי הפער בחימר או במלט.

עם סיום הבנייה, אסדת הקידוח נסוגה ועץ חג המולד מותקן על ראש המעטפת. זהו עיצוב של שסתומי שער ושסתומים, ומשמש להפקת גז מהבאר.

מספר הבארות יכול להיות די גדול.

כל מחזור הייצור של גז דליק טבעי מתרחש בשלושה שלבים:

1. פיתוח שדות גז. כתוצאה מהקידוחים נוצר הבדל לחץ. בשל כך, הגז עובר דרך המבנה אל הבארות.
2. הפעלת בארות גז. בשלב זה הגז עובר לאורך המעטפת.
3. איסוף והכנה להובלה. גז מכל עץ חג המולד מסופק למתחמים טכנולוגיים מיוחדים של ה- UKPG. התייבשות גזים מתרחשת עליהם, ניקיון מפני זיהומים מזיקים.

אפילו ריכוזים קטנים של מימן גופרתי, אדי מים או חלקיקים מוצקים מביאים לקורוזיה מהירה, להיווצרות הידרט ופגיעה מכנית במשטח הפנימי של הצינור.

הכנה אחרונה להובלה מתקיימת במתקני הראש. הוא כולל לאחר טיפול והסרה של מעובה פחמימני, קירור גז להפחתת נפחו.

הסוג העיקרי של הובלת גז למרחקים ארוכים הוא צינור הגז הראשי. זוהי מערכת של מבנים הנדסיים מורכבים מהצינורות עצמם ועד אחסון תת קרקעי.

ישנן תחנות הפצת דלק (GDS) בנקודת הסיום של הקו הראשי. כאן מתקיים הניקוי האחרון של אבק וזיהומים נוזליים, הלחץ מצטמצם לרמה הנדרשת מהצרכנים, ייצובו, מדידת צריכת הגז ותוספת של ריח.

סוג נפוץ נוסף של הובלת מתאן הוא הובלה ימית על ידי כלי שיט מיוחדים - נושאות גז.

הפיכת הגז למצב נוזלי מתבצעת במפעלי LNG מיוחדים. התהליך מתרחש בשני שלבים: ראשית, המתאן מקורר ל -50 ° C, ולאחר מכן ל -163 ° C. במקביל, עוצמת הקול שלו יורדת פי 600.

עיבוד והיקף

הדליקות הגבוהה של הגז הטבעי קובעת את היישום העיקרי שלו. הוא משמש כדלק במפעלים, מפעלים, תחנות כוח תרמיות, בתי דוד, משרדים, בנייני מגורים, מתקנים חקלאיים ועוד רבים אחרים. אנו ממליצים לקרוא את החוקים שימוש בגז בחיי היום יום.

ייצור ועיבוד נפט מלווה תמיד בשחרור גז נלווה. במקרים מסוימים, נפחיו יכולים להיות מרשימים ולהסתכם ב -300 קוב לכל מטר מעוקב של נפט גולמי.

אך ישנם מספר רב של שדות בהם אין שימוש בגז טבעי הקשור, אלא נשרף בהתלקחויות. לדוגמה, עד 25% מחומרי הגלם השימושיים הולכים לאיבוד בדרך זו ברחבי רוסיה.

חלק מהגז הנלווה מסופק למפעלי עיבוד גז. מתוכו מתקבל גז יבש מטוהר, המשמש לחימום. מרכיב בעל ערך נוסף הוא תערובת של פחמימנים קלים.

יתר על כן, הוא מחולק לשברים בהתקנות מיוחדות. התוצאה היא פחמימנים כגון פרופאן, בוטאן, איזובוטאן, פנטאן. כדי להפחית את עוצמת הקול, קלות ההובלה והאחסון שלהם לְנַזֵל.

פרופאן ובוטאן משמשים לחימום בתים גז בבקבוקים או למכוניות. אבל רובו הולך לעיבוד נוסף במפעלים פטרוכימיים.

באמצעות חימום בטמפרטורה גבוהה (פירוליזה) מתקבל מהם חומר הגלם העיקרי לכל החומרים הסינתטיים - מונומרים: אתילן, פרופילן, בוטדיאן. תחת הפעולה של זרזים, הם משתלבים ויוצרים פולימרים. התפוקה היא חומרים כה יקרים כמו גומי, PVC, פוליאתילן ועוד רבים אחרים.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

הסרט התיעודי מספר על גז בצורה נגישה ויזואלית:

סרט חינוכי זה מוקדש לתחבורה המרכזית של הגז:

אנחנו עדיין לא יודעים הכל על גז טבעי - מקורו עדיין כרוך בתעלומות רבות. נותר רק לקוות שדלק כחול הוא מתנה בלתי נדלית באמת שתספיק גם לנו וגם לצאצאינו.

האם יש לך שאלות לאחר קריאת החומר הנ"ל? או שתרצה להשלים את המאמר בהערות שימושיות, עובדות מעניינות או צילומים? כתוב את הערותיך, שאל שאלות, השתתף בדיון - טופס המשוב נמצא למטה.