Человечество знает о существовании природного газа давно. По самым осторожным оценкам, природный газ использовался в Китае для отопления и освещения уже к IV веку до н.э. Для его получения бурили скважины, а трубопроводы делались из бамбука. Кроме того, 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, служения в котором проходили вплоть до XIX века.
Само слово «газ» было придумано в начале XVII века фламандским естествоиспытателем Яном Баптистом ван Хельмонтом для обозначения полученного им «мертвого воздуха» (углекислого газа). Хельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних». Но в данном случае мы имеем дело с одной из форм существования вещества.
Относительно происхождения природного газа среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции – биогенная и минеральная – утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли.
- Минеральная теория . Образование полезных ископаемых в пластах горных пород – часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые залежи.
- Биогенная теория . Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе – в природный газ.
Относительно недавно группой ученых из Института проблем нефти и газа РАН под руководством доктора геолого-минералогических наук Азария Баренбаума была разработана новая концепция происхождения нефти и газа . Согласно этой теории, крупные залежи углеводородов могут возникать не за миллионы лет, как ранее считалось, а лишь за десятилетия.
Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде. Также природный газ может находиться в виде газогидратов (гидраты природных газов – это газовые гидраты или клатраты – кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа).
Природный газ имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами топлива и сырья :
- стоимость добычи природного газа значительно ниже, чем других видов топлива; производительность труда при его добыче выше, чем при добыче нефти и угля;
- отсутствие в природных газах оксида углерода предотвращает возможность отравления людей при утечках газа;
- при газовом отоплении городов и населенных пунктов гораздо меньше загрязняется воздушный бассейн;
- при работе на природном газе обеспечивается возможность автоматизации процессов горения, достигаются высокие КПД;
- высокие температуры в процессе горения (более 2000°С) и удельная теплота сгорания позволяют эффективно применять природный газ в качестве энергетического и технологического топлива.
Газ - более молодое топливо чем нефть. Эпоха природного газа, по сути, началась с открытия в 1959 г. месторождения Гронинген в Нидерландах и последовавших за этим открытий газовых запасов Великобританией в южном бассейне Северного моря в середине 60-х гг.
По данным МЭА, с сначала 70-х гг. доля газа в мировом энергобалансе выросла с 16 до 21% в 2008 г. По данным ВР Statistical Review of World Energy, данная доля в 2008-2010 гг. в мировом потреблении энергии оказалась еще выше - около 24%. В прогнозном исследовании ВР по развитию Мировой энергетики до 2030 года говорится, что природный газ будет самым быстрорастущим видом топлива в ближайшие 25 лет. При этом эксперты Международного энергетического агентства считают, что доля газа в мировом энергобалансе к 2035 году увеличится с 21% до 25%, газ станет вторым после нефти энергоносителем, сместив на третье место уголь.
Химический состав
Химический состав природного газа достаточно прост. Основную часть этого вида газа составляет метан (CH4) – простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода), его доля превышает 92%.
В зависимости от содержания метана выделяются две основные группы природного газа:
- Природный газ группы H (Н–газ, т.е. высококалорийный газ) в связи с высоким содержанием метана (от 87% до 99%) является самым высококачественным. Российский природный газ относится к группе Н и отличается высокой теплотворной способностью. Ввиду высокого содержания метана (~ 98%) он является самым высококачественным природным газом мира.
- Природный газ группы L (L–газ, т.е. низкокалорийный газ) – это природный газ с менее высоким содержанием метана – от 80% до 87%. Если требования по качеству не выполняются (11,1 кВт-ч/куб.м), то часто газ нельзя поставлять непосредственно конечному потребителю без дополнительной переработки.
Помимо метана в состав природного газа могут входить более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси. В то же время важно, что состав природного газа не постоянен и меняется от месторождения к месторождению.
Физические свойства
Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):
- Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м3 (сухой газообразный, при нормальных условиях) либо 400 кг/м3 (жидкий).
- Температура возгорания: t = 650°C .
- Теплота сгорания одного м3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28-46 МДж, или 6,7-11,0 Мкал.
- Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
- Легче воздуха в 1,8 раз, поэтому при утечке не собирается в низинах, а поднимается вверх.
Применение
Обладая такими преимуществами перед другими энергоносителями как, например, экономичность и экологичность, природный газ приобретает все большее значение в промышленности и бытовых хозяйствах.
Природный газ как ископаемый энергоноситель используется главным образом для отопления жилых и промышленных помещений, для приготовления пищи, выработки электроэнергии, а также в промышленно-производственном секторе для выработки тепловой энергии.
В небольшом объеме природный газ используется в качестве моторного топлива. В связи с ростом цен на бензин за последние годы и месяцы возросло количество частного транспорта, переоснащенного на газовые двигатели. Кроме того, осуществляется переоснащение грузовых автомобилей и автобусов для работы на природном газе. Наряду с фактором затрат важным аргументом в пользу природного газа является более низкий уровень выделения в атмосферу вредных веществ.
20 ведущих стран мира по доказанным запасам газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Запасы
(трлн куб. м) | Доля от общемировых (%) | |
| 1 | РФ | 44,76 | 23,9 |
| 2 | Иран | 29,61 | 15,8 |
| 3 | Катар | 25,32 | 13,5 |
| 4 | Туркменистан | 8,03 | 4,3 |
| 5 | Саудовская Аравия | 8,01 | 4,3 |
| 6 | США | 7,71 | 4,1 |
| 7 | ОАЭ | 6,43 | 3,4 |
| 8 | Венесуэла | 5,45 | 2,9 |
| 9 | Нигерия | 5,29 | 2,8 |
| 10 | Алжир | 4,50 | 2,4 |
| 11 | Ирак | 3,16 | 1,7 |
| 12 | Индонезия | 3,06 | 1,6 |
| 13 | Австралия | 2,92 | 1,6 |
| 14 | Китай | 2,80 | 1,5 |
| 15 | Малазия | 2,39 | 1,3 |
| 16 | Египет | 2,21 | 1,2 |
| 17 | Норвегия | 2,04 | 1,1 |
| 18 | Казахстан | 1,84 | 1 |
| 19 | Кувейт | 1,78 | 1 |
| 20 | Канада | 1,72 | 0,9 |
Источник
20 ведущих стран мира по потреблению газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Потребление (млрд куб.м) | Доля от общемирового (%) | |
| 1 | США | 683,4 | 21,7 |
| 2 | РФ | 414,1 | 13 |
| 3 | Иран | 136,9 | 4,3 |
| 4 | Китай | 109,0 | 3,4 |
| 5 | Япония | 94,5 | 3 |
| 6 | Великобритания | 93,8 | 3 |
| 7 | Канада | 93,8 | 3 |
| 8 | Саудовская Аравия | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Германия | 81,3 | 2,6 |
| 10 | Италия | 76,1 | 2,4 |
| 11 | Мексика | 68,9 | 2,2 |
| 12 | Индия | 61,9 | 1,9 |
| 13 | ОАЭ | 60,5 | 1,9 |
| 14 | Украина | 52,1 | 1,6 |
| 15 | Франция | 46,9 | 1,5 |
| 16 | Узбекистан | 45,5 | 1,4 |
| 17 | Египет | 45,1 | 1,4 |
| 18 | Таиланд | 45,1 | 1,4 |
| 19 | Нидерланды | 43,6 | 1,4 |
| 20 | Аргентина | 43,3 | 1,4 |
Источник : BP Statistical Review of World Energy 2011
20 ведущих стран мира по добыче газа (по итогам 2010 г.)
| Страна | Добыча
(млрд куб.м) | Доля от общемирового (%) | |
| 1 | США | 611 | 19,3 |
| 2 | Россия | 588,9 | 18,4 |
| 3 | Канада | 159,8 | 5 |
| 4 | Иран | 138,5 | 4,3 |
| 5 | Катар | 116,7 | 3,6 |
| 6 | Норвегия | 106,4 | 3,3 |
| 7 | Китай | 96,8 | 3 |
| 8 | Саудовская Аравия | 83,9 | 2,6 |
| 9 | Индонезия | 82 | 2,6 |
| 10 | Алжир | 80,4 | 2,5 |
| 11 | Нидерланды | 70,5 | 2,2 |
| 12 | Малайзия | 66,5 | 2,1 |
| 13 | Египет | 61,3 | 1,9 |
| 14 | Узбекистан | 59,1 | 1,8 |
| 15 | Великобритания | 57,1 | 1,8 |
| 16 | Мексика | 55,3 | 1,7 |
| 17 | ОАЭ | 51 | 1,6 |
| 18 | Индия | 50,9 | 1,6 |
| 19 | Австралия | 50,4 | 1,6 |
| 20 | Тринидад и Тобаго | 42,4 | 1,3 |
Источник : BP Statistical Review of World Energy 2011
Помню в детстве в возрасте "почемучки" 3-4 лет папа рассказывал мне,откуда берется уголь,нефть,газ и прочие природные ресурсы. Почитал недавно пост о "больших дырках земли" . "Как выглядит гигантская дыра в земле с высоты птичьего полёта".Под влиянием от прочитанного,спустя десятки лет снова заинтересовала эта тема.Для начала предлагаю ознакомится с этой статьей (см. ниже)
Деревья,трава=уголь. Звери=нефть,газ. Краткая формула создания угля,нефти,газа.
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.
Необходимое время "создания" угля,нефти.
Лабораторные исследования, проведенные в последние несколько десятилетий, показали, что уголь и нефть могут образовываться быстро. В мае 1972 года Джордж Хилл - декан Шахтно-рудного колледжа - написал статью, опубликованную в «Джорнал оф кемикал текнолоджи», известного сейчас под названием «Кемтек». На странице 292 он прокомментировал:
«По счастливой случайности это вылилось в довольно поразительное открытие... Данные наблюдения наводят на мысль, что в процессе формирования высокосортные угли... вероятно, подверглись действию высоких температур на определенном этапе своей истории. Возможно, механизмом формирования этих высокосортных углей стало некое событие, вызвавшее кратковременное резкое нагревание».
Дело в том, что Хиллу просто удалось изготовить уголь (неотличимый от природного). И у него ушло на это шесть часов.
Более 20 лет назад британские исследователи изобрели способ превращения бытового мусора в нефть, пригодную для отопления домов и использования в качестве топлива электростанций.
Природный уголь также может образовываться быстро. Аргоннская национальная лаборатория сообщила о результатах научных исследований, доказывающих, что при естественных условиях уголь может образоваться всего за 36 недель. Согласно этому сообщению, для образования угля необходимо лишь, чтобы древесина и каолиновая глина в качестве катализатора были захоронены достаточно глубоко (для исключения доступа кислорода); и чтобы температура окружающих пород составляла 150 градусов Цельсия. При таких условиях уголь получается всего за 36 месяцев. Далее в сообщении отмечалось, что при более высоких температурах уголь образуется еще быстрее.
Нефть-возобновляемый природный ресурс.
Большая интрига заключена в том, что запасы нефти и природного газа могут оказаться не такими уж ограниченными и конечными, какими их многие себе представляют. 16 апреля 1999 года штатный репортер «Уолл-Стрит джорнал» написал статью «Совсем не шутка: нефтяное месторождение растет прямо в процессе добычи нефти». Она начинается так:
«Хьюстон - что-то загадочное творится на "Юджин-Айленд-330".
Считалось, что продуктивность этого месторождения, расположенного в Мексиканском заливе далеко от побережья Луизианы, снизились уже много лет назад. И какое-то время оно вело себя, как обычное месторождение: вслед за его открытием в 1973 году объемы добычи нефти на "Юждин-Айленд-330" достигли пиковых значений - порядка 15.000 баррелей в день. К 1989 году объемы добычи снизились до примерно 4.000 баррелей в день.
Затем, неожиданно... судьба вновь улыбнулась "Юджин-Айленд". Месторождение, добычу на котором ведет "Пенц-Энерджи Ко.", выдает сегодня 13.000 баррелей в день, а вероятные запасы взлетели с 60 до более 400 миллионов баррелей. Еще страннее то, что, по словам ученых, изучающих месторождение, геологический возраст текущей из трубы нефти довольно сильно отличается от возраста нефти, бившей из под земли 10 лет назад».
Итак, похоже, что нефть все еще образуется в земных недрах; и ее качество выше найденной первоначально. Чем больше исследований проводится, тем больше мы узнаем, что природные силы, производящие новую нефть, по-прежнему в действии!
Выводы.
Разглядывая фото громадных карьеров по добыче угля,осознавая данные о запасах месторождений нефти,можно предположить,что:
Нефть в древние времена образовалась на месте существовавших ранее обширных лесов,джунглей. Т.е. там,где сейчас находятся самые большие запасы нефти,угля в мире,раньше были непроходимые леса с исполинскими деревьями. И все эти леса в один момент оказались свалены в одну громаднейшую кучу,в последствии заваленную землей,под которой без доступа воздуха и образовался уголь,нефть. На месте Сибири - джунгли, пустынный Кувейт,Ирак,ОАЭ,Мексика много тысяч лет назад были покрыты непроходимыми лесами.
В случае будущего апокалипсиса наши потомки, так же как и мы,через несколько тысяч лет имеют шанс обладать богатейшими залежами полезных ископаемых. Помимо тех,которые мы не успеем извлечь и переработать,появятся новые.И с уверенностью можно сказать,что находится географически они будут на месте нынешних густых лесов - опять же наша Сибирь), джунгли Амазонки и прочие лесистые места нашей планеты.
Зажигая горелку на кухне, мало кто из хозяек задумывается, как давно люди стали использовать природный газ в качестве топлива. Эта история насчитывает не века, а тысячелетия: в IV веке до н. э. китайцы обогревались и освещали жилища при помощи бездымного голубоватого огня.
В России промышленная разработка месторождений природного газа началась в прошлом веке, а до этого его находили только при добыче нефти или бурении скважин для воды.
Русская смекалка всегда помогала людям с пользой применять все, что встречается на пути. Когда в Саратовской губернии один купец начал бурить артезианскую скважину и обнаружил не воду, а огонь, он с выгодой воспользовался ситуацией и организовал там стекольное и кирпичное производство.
Другие промышленники переняли его опыт, и бесполезный подземный газ стал постепенно превращаться в ценное топливо.
Что такое природный газ
Одно из важнейших полезных ископаемых – природный газ, который используют и как топливо, и для нужд химической промышленности. Это бесцветное и не имеющее запаха вещество бывает очень опасным.
Без специальных приборов невозможно определить, что в воздухе присутсвует огнеопасный компонент, который может оказаться причиной пожара.
С точки зрения экологии газ – самое чистое природное топливо, ведь при горении он выделяет намного меньше вредных соединений, чем дрова, уголь или нефть.Это качество делает его востребованным во всех странах мира. Государства, имеющие на своей территории крупные месторождения, используют его и для своих нужд, и для продажи другим народам. Природа подарила России богатейший Уренгой, Казахстану – Карачаганакское месторождение, не обделила она и страны Персидского залива, США, Канаду.
Недра земли создали не только огромные подземные резервуары природного газа – его запасы хранятся и в более компактном виде. В холодных регионах и под дном океана, где гидростатическое давление доходит до 250 атмосфер, происходит соединение газа с пластовой водой и образуется твердое вещество – газогидрат. В небольших объемах находится огромное количество природного топлива, в связанном виде газ уменьшается до 220 раз.
Происхождение природного газа
Сотни миллионов лет назад на месте сегодняшних материков плескался океан. Погибшие обитатели водной стихии падали на дно и превращались в ил. Они не могли разлагаться, поскольку там не было ни воздуха для окисления, ни бактерий, вызывающих гниение. Движение земной коры способствовало погружению этих масс все дальше вглубь. Высокое давление и температура вызывали химические реакции, при которых углерод органических остатков соединялся с водородом, и образовывались новые вещества – углеводороды.
Если давление и температура были не очень высокими, получались высокомолекулярные жидкости, которые со временем превратились в нефть. Когда эти параметры достигали больших величин, образовывались низкомолекулярные газы.
Соединения покрывались осадочными породами и оказались глубоко под поверхностью земли. Геологи находят эти полезные ископаемые на глубине от одного до шести километров.
Существует и другая теория образования природных газов. Некоторые ученые считают, что углеводороды в результате тектонических движений постепенно поднимаются наверх, где давление не так велико, и образуют большие скопления нефти и
Земные породы не монолитны – в них есть мелкие трещины и поры. Газообразные вещества заполняют эти пустоты, поэтому природный газ есть не только в , но и в камнях, находящихся на большой глубине.
Свойства природного газа
Природный газ не обособленное вещество – это смесь разных компонентов, основной из которых – метан.
Невозможно найти два абсолютно идентичных образца из разных месторождений: в каждом из них состав индивидуален.
Для его образования были использованы разные органические остатки, условия протекания химических реакций тоже не были одинаковыми.
Ни один ученый не сможет дать вам химическую формулу природного газа – он может только сообщить процентный состав входящих в него веществ. Дополнительными составляющими кроме метана являются углеводороды:
- этан;
- пропан;
- бутан;
- водород;
- сероводород;
- диоксид углерода;
- азот;
- гелий.
Из химического состава вытекают и физические свойства природного топлива. Точных параметров тоже нет, ведь они зависят от процентного соотношения компонентов:
- плотность – 0,68–0,85 кг/м3 в газообразном и 400 кг/м3 в жидком виде;
- самовозгорание – при температуре 650 °C;
- удельная теплота сгорания – 28–46 МДж/м³.
Поскольку природный газ почти в два раза легче воздуха, он поднимается вверх. Человек не может задохнуться, оказавшись на дне низины. Но есть другая опасность: если в воздухе присутствует от 5 до 15 % объема природного газа, смесь становится взрывоопасной.
На его основе разработана газотопливная система, применяемая в автомобилях. Октановое число природного газа, используемого в двигателях, – от 120 до 130.
Горение природного газа процесс достаточно сложный, при котором химическая энергия преобразуется в тепло. Горение бывает полным и неполным.
Необходимость очистки
На первый взгляд, в использовании газа нет ничего сложного. Проложить трубы, пробурить скважину – и голубое топливо, находящееся в недрах под большим давлением, само потечет к котлам и плитам. Но не все так просто – природный газ содержит примеси, которые могут причинить вред трубопроводам, приборам или здоровью людей.
В глубине земли много влаги, которая может вступать в химические реакции или создавать конденсат, а большое количество его мешает проходу газа. Сероводород вызывает ржавление металла, и оборудование быстро приходит в негодность. Чтобы удалить из сырья вредные компоненты, на месторождениях устанавливают специальные станции очистки.
Доставка
Газопроводы имеют протяженность много тысяч километров, начальной энергии потока не хватит, чтобы преодолеть такие расстояния.
Какими бы гладкими ни были внутренние поверхности, все равно возникает сила трения, газ теряет скорость и нагревается.
Существуют и другие способы транспортировки газа, но пока трубопроводы являются самыми экономичными.
Запах газа
Природный газ не имеет запаха, так почему же жильцы квартир сразу чувствуют, если где-то происходит утечка? Для нашей безопасности в голубое топливо добавляют специальные одоранты, малейшее присутствие которых чувствительно для обоняния человека. Обычно в этой роли выступают меркаптаны, имеющие настолько неприятный запах, что не заметить его невозможно.
На всем протяжении своей истории человечество обогревалось, сжигая различные виды топлива.
Если так подумать, то жить вообще опасно)
Надеюсь, что в скором времени популярными станут альтернативные источники энергии.. Запасы Земли не вечны – это следует помнить тоже, всему есть свое начало и конец.
А вот про парниковый эффект вообще штука интересная – ведь некоторые и опровергают, что это влияние антропогенных факторов, как вот деятельность производств и станций. Лично я не согласна с ними, все же человечество свою лепту в разгром планеты вносит ежеминутно..
Естественно, что природный газ оказывает меньшее влияние на планету при горении, нежели все те же дрова или уголь, но отрицать его вред и непосредственную опасность тоже не стоит. Прежде всего газ – это летучее вещество и неудачное его хранение или распространение может привести к ужасным, пагубным последствиям как для человека, так и для окружающего мира. Вся надежда на ученых, что вскоре они найдут решение, позволяющее защитить Землю от медленной гибели, предотвратив парниковый эффект…
Горение природного газа
Природный газ – это полезное ископаемое в газообразном состоянии. Оно используется в очень широких пределах в качестве топлива . Но сам природный газ как таковой не используется как топливо, из него выделяют его составляющие для отдельного использования. Часто является попутным газом при добыче нефти . Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газовом состоянии в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений – это свободный газ ; либо в растворённом состоянии в нефти или воде (в пластовых условиях), а в стандартных условиях – только в газовом состоянии. Также природный газ может находиться в виде газогидратов.
Почти на 90% он состоит из углеводородов , главным образом метана (СН 4). Содержит и более тяжёлые углеводороды - этан , пропан , бутан , а так же меркаптаны и сероводород (обычно эти примеси вредны), азот и углекислый газ (они в принципе бесполезны, но и не вредны), пары воды, полезные примеси гелия и других инертных газов.
Химический состав
Основную часть природного газа составляет метан (CH 4) - до 98%. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды - гомологи метана:
- этан (C 2 H 6),
- пропан (C 3 H 8),
- бутан (C 4 H 10),
- и другие алканы – от С 5 и выше
А также другие неуглеводородные вещества:
- более тщательный анализ, позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия (Не).
Физические свойства
Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):
- Плотность :
- от 0,7 до 1,0 кг/м 3 - сухой газообразный, при н. у.
- 400 кг/м 3 -жидкий.
- Теплота сгорания одного м 3 природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28-46 МДж, или 6,7-11,0 Мкал.
- Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120-130.
- Концентрационные границы воспламенения (взрыва) природного газа (метана) находятся в диапазоне от 5 до 15 %. Вне этих границ газовоздушная смесь не способна к распространению пламени. При взрыве давление в замкнутом объеме повышается до 0,8... 1 МПа.
- Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество одорантов (чаще всего в качестве одоранта применяется этил-меркаптан), имеющих сильный неприятный запах, это - одоранты .
- Природный газ быстро улетучивается и рассеивается в атмосфере, что важно с точки зрения безопасности.
Запасы природного газа
Карта запасов природного газа в мире
Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан - третий по распространённости газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило, не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.
Огромные залежи природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при больших температурах и давлениях, чем нефть . С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.
Огромными запасами природного газа обладает Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада. Из других европейских стран стоит отметить Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Советского Союза большими запасами газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение).
Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что запасы природного газа в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.
| Страна | 2010 | 2006 | ||
| Добыча, млрд куб.м | Доля мирового рынка (%) | Добыча, млрд куб.м | Доля мирового рынка (%) |
|
| Российская Федерация | 647 | 673,46 | 18 | |
| Соединенные Штаты Америки | 619 | 667 | 18 | |
| Канада | 158 | |||
| Иран | 152 | 170 | 5 | |
| Норвегия | 110 | 143 | 4 | |
| Китай | 98 | |||
| Нидерланды | 89 | 77,67 | 2,1 | |
| Индонезия | 82 | 88,1 | 2,4 | |
| Саудовская Аравия | 77 | 85,7 | 2,3 | |
| Алжир | 68 | 171,3 | 5 | |
| Узбекистан | 65 | |||
| Туркменистан | 66,2 | 1,8 | ||
| Египет | 63 | |||
| Великобритания | 60 | |||
| Малайзия | 59 | 69,9 | 1,9 | |
| Индия | 53 | |||
| ОАЭ | 52 | |||
| Мексика | 50 | |||
| Азербайджан | 41 | 1,1 | ||
| Остальные страны | 1440,17 | 38,4 | ||
| Мировая добыча газа | 100 | 3646 | 100 | |
Добыча и обработка природного газа
Газовые месторождения
Залежь нефти или газа представляет собой скопление углеводородов , которые заполняют поры проницаемых пород. Если скопление велико и его эксплуатации экономически целесообразна, залежь считают промышленной. Залежи, занимающие значительные площади, образуют месторождения.
Осушка газа
Содержание влаги в газе при его транспортировании часто вызывает серьезные эксплуатационные затруднения. При определенных внешних условиях (температуре и давлении) влага может конденсироваться , образовывать ледяные пробки и кристаллогидраты , а в присутствии сероводорода и кислорода вызывать коррозию трубопроводов и оборудования. Во избежание перечисленных затруднений газ осушают, снижая температуру точки росы на 5...7 °С ниже рабочей температуры в газопроводе.
Очистка газа от сероводорода и углекислого газа
В горючих газах используемых для газоснабжения городов, содержание сероводорода не должно превышать 2 г на 100 м 3 газа. Содержание углекислого газа нормы не лимитируют, однако по технико-экономическим соображениям в транспортируемом газе оно не должно превышать 2%.
Одоризация газа
Природный газ не имеет запаха. Поэтому для своевременного выявления утечек газа ему придают запах - газ одорируют. В качестве одоранта применяют этил-меркаптан (С 2 Н 5 SН). По токсичности качественно и количественно он идентичен сероводороду, имеет резкий неприятный запах.
Траспортировка
Основным видом транспорта газа, в настоящее время, является трубопроводный . Газ движется по трубам большого диаметра под давлением 75 атмосфер (7,5 МПа). Продвигаясь по трубопроводу газ, теряет энергию, она тратится на преодоление силы трения как между стенкой трубы и газом, так и между слоями самого газа. Чтобы давление в трубопроводе поддерживалось на заданном уровне, на определённом расстоянии друг от друга необходимо наличие компрессорных станций (КС), которые должны поддерживать давление в трубопроводе на уровне 75 атмосфер. Обслуживание и сооружение трубопровода стоит не малых денег, но, тем не менее, трубопровод является наиболее дешёвым способом транспортировки нефти и газа.
Другим способом транспортировки газа является использование специальных танкеров – газовозов. Это специально оборудованные корабли, для перевозки газа в сжиженном состоянии при определённых условиях. Для транспортировки газа этим способом необходимо кроме самих танкеров провести ряд подготовительных мероприятий для возможности их использования. Нужно протянуть газопровод к берегу моря, построить порт для танкеров, завод для сжижения газа, и сами танкеры. Тем не менее, этот вид транспортировки газа является экономически обоснованным при отдалённости потребителя от мест добычи более 3000 км.
Синтез природного газа
Существуют множество способов получения природного газа из других органических веществ, например отходов сельскохозяйственной деятельности, деревообрабатывающей и пищевой промышленности и т. д.
Природный газ относится к числу невосполнимых полезных ископаемых. Согласно одной из наиболее популярных теорий они образуются в ходе длительного процесса анаэробного разложения живых организмов в толщах почвы под действием высоких температуры и давления. В составе добываемого сырья встречается метан, бутан, этан, пропан и другие соединения. Природный газ не имеет запаха и цвета. В России добыча и переработка этого ископаемого начались около 200 лет назад. В первое время газ считался побочным продуктом нефтедобычи (оба вида топлива обычно залегают рядом друг с другом). Однако впоследствии добывать данные ископаемые начали отдельно.
Газовые месторождения
Российская Федерация имеет крупнейшие запасы газа в мире. Вторым по запасам этого ископаемого считаются США. Следом за ним идут некоторые страны с постсоветского пространства (Азербайджан, Узбекистан, Казахстан) и государства, расположенные на территории Персидского залива. Добыча природного газа ведется по всему миру. Причем разработка залежей голубого топлива не ограничивается территорией суши. Его активно добывают с морского дна. В России месторождения газа в основном располагаются за Уральскими горами. Также они встречаются на Северном Кавказе и Черном море. Самые большие запасы голубого топлива обнаружены в следующих месторождениях:
- Уренгойское. Оно находится в Ямало-Ненецком АО. По объему запасов природного газа это месторождение является вторым в мире.
- Находкинское. Это месторождение также относится к ЯНАО. К его разработке приступили в 2004 году. По оценкам, запасы газа в нем достигают 275 миллиардов куб.м.
- Ангаро — Ленское. Находится в Иркутской области. Разведывательные данные свидетельствуют, что в месторождении скопилось порядка 1,4 триллиона куб.м. газа.
- Ковыктинское. Расположено неподалеку от Иркутска. Относится к числу наиболее сложных с точки зрения добычи месторождений, так как часть территории покрыта слоем вечной мерзлоты. По предварительным оценкам, здесь залегает около 2-х триллионов куб.м. газа и примерно 120 миллионов тонн жидкого конденсата.
- Штокманское. Еще одно месторождение, относящееся к категории крупнейших. Оно находится примерно 600 км от Мурманска и включает в себя порядка 3,8 триллиона куб.м. газа. Из-за большой глубины залегания ископаемых добыча на этом месторождении пока не ведется.
Все крупные и большинство мелких месторождений в РФ принадлежит Газпрому. Газовый монополист, добывающий и перерабатывающий более 74% всех российских запасов топлива, занимает 20-процентную долю мирового рынка. Газпром помимо основных своих задач проводит также газификацию страны.
Разведка газовых месторождений и методы добычи
Перед началом добычи проводится геологическая разведка территории, где, возможно, имеются залежи голубого топлива. Они позволяют определить примерные запасы газа и перспективность разработки месторождения. Разведка местности проводится одним из следующим методов:
- Гравитационная. В ходе которой специалисты оценивают силу тяжести горных пород. О наличие газа свидетельствуют области, обладающие более низкой плотностью.
- Магнитная. Она основывается на разной магнитной проницаемости пород.
- Сейсмическая. Такая геологическая разведка предполагает использование специальной аппаратуры, которая посылает сквозь земные слои волны различной длины и улавливает отраженное эхо.
- Геохимическая. Проводится изучение подземных вод на уровень концентрации в них определенных химических соединений.
- Бурение. Считается наиболее точным методом геологоразведки. Однако бурение является и самым дорогостоящим способом исследования месторождений.
Существует несколько достаточно эффективных методов добычи природного газа. К ним относятся:
- Одно из самых основных направлений это конечно же, бурение. Природный газ заполняет множество пустот в земных породах, соединяясь между собой каналами. При бурении скважины топлива под естественным давлением начинает подниматься вверх. Чтобы обеспечить равномерную добычу, саму скважину создают в виде «лесенки», а ее стенки укрепляются обсадными трубами.
- Гидроразрыв пласта. Такой метод также предполагает бурение скважин, в которые затем нагнетается большое количество водного или воздушного потока. Этот подход позволяет разрушить перегородки, образовавшиеся в горной породе, благодаря чему весь газ под давлением выходит наружу.
- Добыча под водой. Добыча газа под водой ведется со специальных платформ, бетонное основание которых упирается в дно. Именно в последние встраиваются колонны, посредством которых ведется бурение скважин, и резервуары для временного хранения топлива. Далее газ по трубопроводу отправляется на сушу, где его обрабатывают традиционным способом.
Добываемый газ содержит множество разнообразных примесей. Поэтому его оправляются на специальную станцию, которую обычно строят рядом с месторождением. Перерабатывать ископаемые необходимо, так как нужно удалить из них примеси и разные включения такие как песок и вода.
Впоследствии голубое топливо отправляется на хранение. Для этого его предварительно охлаждают до температуры в -160 градусов и заполняют им емкости из алюминиевых сплавов или стали. В основном газохранилища возводят под землей.
Для транспортировки газа конечным потребителям и экспортных поставок используются специальные магистральные трубопроводы, по которым газ поставляется на газораспределительные станции, где проводится снижение давления, но и добавление одоранта (этил меркаптан) вещество которое придает газу характерный запах и позволяет предотвратить незаметную утечку газа.
Сегодня добыча газа – это одна из важнейших отраслей промышленности России. Она формирует значительную часть бюджета страны.
