Totul despre gazul natural: compoziția și proprietățile gazului natural, producția și domeniul de aplicare al acestuia

Datorită eficienței energetice ridicate și respectării mediului, gazul natural, împreună cu petrolul, sunt de o importanță capitală. Este utilizat pe scară largă ca combustibil și servește, de asemenea, ca materie primă valoroasă pentru industria chimică.

Și, deși utilizarea gazului a devenit cotidiană și obișnuită, rămâne totuși dificilă în compoziție și o substanță destul de periculoasă - pentru a intra în arzătorul unui aparat cu gaz, trece printr-o lungă și dificilă cale.

În acest articol, vom analiza principalele probleme legate de gazul natural combustibil - vom vorbi despre compoziția și proprietățile acestuia, vom descrie etapele de producție, transport și prelucrare a gazului, domeniul său de aplicare. Să luăm în considerare ideile moderne despre originea rezervelor de hidrocarburi, fapte și ipoteze interesante.

Ce este gazul natural combustibil?

Există opinia că gazul se află sub pământ în cavități și este ușor extras de acolo, pentru care este suficient să găuriți o fântână. Dar, în realitate, totul este mult mai complicat: gazul poate fi în interiorul unei roci poroase, poate fi dizolvat în apă, hidrocarburi lichide, petrol.

Pentru a înțelege de ce se întâmplă acest lucru, este suficient să ne amintim că cuvântul „gaz” provine din greaca „haos", Care reflectă principiul comportamentului substanței. În starea gazoasă, moleculele se mișcă haotic, încercând să umple uniform întregul volum posibil. Datorită acestui fapt, sunt capabili să pătrundă și să se dizolve în alte substanțe, inclusiv lichide și minerale mai dense. Presiunea și temperatura ridicate sporesc mult procesul de difuzie. Adesea, sub forma unui astfel de „cocktail” gazul natural este conținut în intestine.

Dar, mai întâi, să vorbim despre ce constă și ce este gazul - ia în considerare compoziția chimică și proprietățile fizice ale gazului natural combustibil.

Caracteristicile compoziției chimice

Gazul extras din subsol, care se numește „natural”, este un amestec de diverse gaze.

Conform compoziției sale, este împărțit în trei grupe de componente:

• combustibil - hidrocarburi;
• non combustibil (balasturi) - azot, dioxid de carbon, oxigen, heliu, vapori de apă;
• dăunătoareimpurităţi - hidrogen sulfurat și mercaptani.

Primul și principalul grup este un set de hidrocarburi metanice (omologi) cu un număr de atomi de carbon de la 1 la 5. Cel mai mare procent din amestec este metanul (70-98%), care are un atom de carbon. Conținutul altor gaze (etan, propan, butan, pentan) variază de la unități la zecimi de procent.

În plus față de hidrocarburi, cantități mici de substanțe incombustibile pot fi prezente în amestec: hidrogen sulfurat, azot, dioxid de carbon, monoxid de carbon, hidrogen și altele. Dar, în funcție de câmp, proporțiile hidrocarburilor, precum compoziția altor gaze, pot varia semnificativ.

Proprietățile fizice ale gazului

Conform proprietăților fizice, metanul СН₄incolor și inodor, foarte inflamabil. La concentrații în aer de peste 4,5% - exploziv. Această proprietate, combinată cu lipsa mirosului său, reprezintă o mare amenințare și problemă. Mai ales în mine, deoarece metanul este absorbit de cărbune.

Am scris despre cauzele exploziei de gaz în condițiile casnice din acest material.

Pentru a da miros gazului, pentru a-i detecta scurgerile, se adaugă substanțe speciale cu miros neplăcut înainte de transport - substanțe odorante. Cel mai adesea, aceștia sunt compuși care conțin sulf - etanetiol sau etil mercaptan. Proporția impurității este selectată astfel încât să se simtă o scurgere la o concentrație de gaz de 1%.

De unde vine gazul în măruntaiele pământului?

Deși oamenii au învățat să folosească gazul cu mai mult de 200 de ani în urmă, nu există încă un consens cu privire la de unde provine gazul în intestinele pământului.

Teorii de bază ale originii

Există două teorii principale despre originea sa:

• mineralexplicarea formării gazului prin procesele de degazare a hidrocarburilor din straturi mai adânci și mai dense ale pământului și ridicarea acestora în zone cu presiune mai mică;
• organic (biogen), conform căruia gazul este un produs de descompunere a resturilor organismelor vii în condiții de presiune crescută, temperatură și lipsă de aer.

Într-un câmp, gazul poate fi sub formă de acumulare separată, un capac de gaz, o soluție în petrol sau apă sau hidrați de gaz. În ultimul caz, depozitele sunt situate în roci poroase între straturi de argilă etanșe la gaze. Cel mai adesea, aceste roci sunt gresie compactată, carbonați, calcare.

Deoarece gazul este mai ușor decât petrolul și apa este mai grea, poziția fosilelor din rezervor este întotdeauna aceeași: gazul este deasupra petrolului, iar apa susține întregul câmp de petrol și gaze de dedesubt.

Gazul din rezervor este sub presiune. Cu cât depozitul este mai adânc, cu atât este mai mare. În medie, la fiecare 10 metri, creșterea presiunii este de 0,1 MPa. Există formațiuni cu presiune anormal de mare. De exemplu, pe zăcămintele Achimov din câmpul Urengoyskoye, acesta atinge 600 de atmosfere și mai mult la o adâncime de 3800 - 4500 m.

Fapte și ipoteze interesante

Nu cu mult timp în urmă se credea că rezervele mondiale de petrol și gaze ar trebui epuizate la începutul secolului 21. De exemplu, autorul geofizician american Hubbert a scris despre asta în 1965.

Potrivit doctorului în științe geologice și mineralogice V.V. Polevanov, astfel de amăgiri sunt cauzate de faptul că teoria originii organice a petrolului și gazului este încă general acceptată și domină mintea majorității oamenii de știință. Deși D.I. Mendeleev a fundamentat teoria originii profunde anorganice a petrolului și apoi acest lucru a fost dovedit de Kudryavtsev și V.R. Larin.

Dar multe fapte vorbesc împotriva originii organice a hidrocarburilor.

Aici sunt câțiva dintre ei:

• zăcămintele au fost descoperite la adâncimi de până la 11 km, în subsoluri cristaline, unde existența materiei organice nici măcar nu poate fi teoretic;
• cu ajutorul teoriei organice, doar 10% din rezervele de hidrocarburi pot fi explicate, restul de 90% sunt inexplicabile;
• Sonda spațială Cassini a descoperit în 2000 pe satelitul lui Saturn, Titan, resurse gigantice de hidrocarburi sub formă de lacuri, cu câteva ordine de mărime mai mari decât cele de pe Pământ.

Ipoteza unui Pământ inițial hidrură prezentat de Larin explică originea hidrocarburilor prin reacția hidrogenului cu carbonul în adâncurile pământului și degajarea ulterioară a metanului.

Potrivit acesteia, nu există depozite antice jurasice. Tot petrolul și gazul s-ar fi putut forma între 1 și 15 mii de ani în urmă. Pe măsură ce extracția continuă, rezervele pot fi completate treptat, ceea ce a fost observat în câmpurile petroliere epuizate de mult timp și abandonate.

Cum merge mineritul și transportul?

Procesul de extragere a gazului natural combustibil începe cu construcția puțurilor. În funcție de apariția stratului gazos, adâncimea lor poate ajunge la 7 km. Pe măsură ce forajul progresează, o țeavă (carcasă) este coborâtă în fântână. Pentru a preveni scurgerea gazului prin spațiul dintre țeavă și pereții găurii, se face înfundarea - umplerea golului cu lut sau ciment.

La finalizarea construcției, instalația de foraj este retrasă și pomul de Crăciun este instalat pe capul carcasei. Este un design al supapelor și supapelor de poartă și este utilizat pentru extragerea gazului din fântână.

Numărul de puțuri poate fi destul de mare.

Întregul ciclu de producție a gazului natural combustibil are loc în trei etape:

1. Dezvoltarea câmpului de gaz. Ca rezultat al forajului, se creează o diferență de presiune. Datorită acestui fapt, gazul se deplasează prin formație către puțuri.
2. Funcționarea puțurilor de gaz. În acest stadiu, gazul circulă de-a lungul carcasei.
3. Colectare și pregătire pentru transport. Gazul din tot arborele X-mas este furnizat complexelor tehnologice speciale din UKPG. Deshidratarea gazelor are loc pe ele, curatenie de impurități dăunătoare.

Chiar și concentrații mici de hidrogen sulfurat, vapori de apă sau particule solide duc la coroziune rapidă, formarea de hidrați și deteriorarea mecanică a suprafeței interioare a conductei.

Pregătirea finală pentru transport are loc la facilitățile principale. Include posttratarea și îndepărtarea condensului de hidrocarburi, răcirea gazului pentru a reduce volumul acestuia.

Principalul tip de transport de gaze pe distanțe mari este conducta principală de gaz. Este un sistem de structuri complexe de inginerie, de la conducte în sine depozitare subterană.

Există stații de distribuție a gazelor (GDS) la punctul final al liniei principale. Aici are loc ultima curățare a prafului și a impurităților lichide, presiunea este redusă la nivelul cerut de consumatori, stabilizarea acestuia, contabilitatea consumului de gaz și adăugarea unui miros.

Un alt tip comun de transport al metanului este transportul maritim cu nave speciale - transportatori de gaze.

Transformarea gazului în stare lichidă se realizează în instalații speciale de GNL. Procesul are loc în două etape: mai întâi, metanul este răcit la -50 ° C și apoi la -163 ° C. În același timp, volumul său scade de 600 de ori.

Prelucrare și domeniu de aplicare

Inflamabilitatea ridicată a gazelor naturale determină principala sa aplicare. Este folosit ca combustibil în fabrici, fabrici, centrale termice, centrale termice, birouri, clădiri rezidențiale, instalații agricole și multe altele. Vă recomandăm să citiți regulile utilizarea gazului în viața de zi cu zi.

Producția și prelucrarea petrolului este întotdeauna însoțită de eliberarea de gaze asociate. În unele cazuri, volumele sale pot fi impresionante și se pot ridica la 300 de metri cubi pe un metru cub de țiței.

Dar există un număr mare de câmpuri în care gazul asociat natural nu este utilizat, ci este ars în flăcări. De exemplu, până la 25% din materiile prime utile se pierd astfel în toată Rusia.

O parte din gazul asociat este furnizat instalațiilor de prelucrare a gazelor. Din acesta se obține gaz uscat purificat, care este utilizat pentru încălzire. Un alt ingredient valoros este un amestec de hidrocarburi ușoare.

Mai mult, este împărțit în fracțiuni în instalații speciale. Rezultatul este hidrocarburi precum propan, butan, izobutan, pentan. Pentru a reduce volumul, ușurința de transport și depozitare lichefia.

Propanul și butanul sunt utilizate pentru încălzirea caselor gaz îmbuteliat fie pentru mașini. Dar cea mai mare parte este destinată prelucrării ulterioare la fabricile petrochimice.

Prin încălzirea la temperaturi ridicate (piroliză), se obține din ele materia primă principală pentru toate materialele sintetice - monomeri: etilenă, propilenă, butadienă. Sub acțiunea catalizatorilor, aceștia se combină pentru a forma polimeri. Producția este de materiale valoroase precum cauciuc, PVC, polietilenă și multe altele.

Concluzii și videoclip util pe această temă

Documentarul povestește despre gaz într-un mod accesibil și vizual:

Acest film educativ este dedicat principalului transport de gaze:

Încă nu știm totul despre gazele naturale - originea sa este încă plină de multe mistere. Nu putem decât să sperăm că combustibilul albastru este un cadou cu adevărat inepuizabil, care va fi suficient atât pentru noi, cât și pentru descendenții noștri.

Aveți întrebări după ce ați citit materialul de mai sus? Sau doriți să completați articolul cu comentarii utile, fapte interesante sau fotografii? Scrieți comentariile dvs., puneți întrebări, participați la discuție - formularul de feedback este situat mai jos.