Классификация газов состав природного газа

Состав природного газа

Основным углеводородным компонентом природного газа является метан (СН₄), представляющий собой наиболее устойчивое из всех нефтяных углеводородов соединение. В различных, но всегда небольших количествах в природном газе часто присутствуют также другие парафиновые углеводороды, такие, как этан (С₂Н₆), пропан (С₃Н₈), бутан (С₄Н₁₀), пентан (С₅Н₁₂) и гексан (С₆Н₁₄), а в некоторых случаях даже гептан (С₇Н₁₆), октан (С₈Н₁₈) и нонан (С₉Н₂₀). Свободный водород в природном газе встречается очень редко, за исключением некоторых областей развития вулканизма и соляных копей в Германии, геохимики СССР установили более широкое распространение водорода в природных газах. Иногда в очень незначительном количестве в природном газе содержатся окись углерода и непредельные углеводороды.

Фото: «Врата Ада» в центре пустыни Каракум, выход природного газа

Свойства природного газа

При температурах и давлениях, свойственных нефтяным природным резервуарам, метан не переходит в жидкое состояние и поэтому всегда представлен в виде газа; при более высоких давлениях он может растворяться в жидких УВ. Критические температуры других входящих в состав природного газа углеводородов таковы, что последние в обычных условиях нефтяных и газовых природных резервуаров могут существовать как в жидкой, так и в газообразной фазе. Общее содержание углерода в типичном природном газе составляет около 35 фунт/тыс. куб. фут. Около ⅓ этого количества может быть извлечено в виде газовой сажи, состоящей из чрезвычайно мелких частиц, углерода диаметром от 10 до 150 мк, которая образуется при сгорании газа в условиях ограниченного доступа воздуха. Многие крупные месторождения газа можно узнать по видимым еще издалека огромным тучам черного дыма, поднимающегося над сажевыми заводами. Плотность природного газа колеблется от величины плотности метана, равной 0,554 (относительно воздуха) до величины плотности некоторых жирных газов, превышающей плотность воздуха. В большинстве случаев плотность природного газа колеблется в пределах 0,65-0,90 (плотность воздуха = 1,0). Анализы газа из некоторых крупных газовых залежей сведены в табл. 1.

Классификация природного газа

Природный газ при выходе из скважины классифицируется в полевых условиях как сухой, тощий или жирный в зависимости от количества содержащихся в нем газолиновых паров. Сухой газ содержит их менее 0,1 галлона на1000 куб. футов, а жирный ‑0,3 галлонаи более на 1000 куб. футов. Остаточным газом называется природный газ, из которого удалены газолиновые пары. Газ, извлекаемый на поверхность из нефтяной скважины, называется попутным газом. Для отличия газов с относительно низким или высоким содержанием сероводорода используются соответственно термины «пресный газ» и «кислый газ». Природный газ промышленного назначения, перекачиваемый по трубопроводам, характеризуется теплотворной способностью, изменяющейся в пределах от 900 до 1200 британских тепловых единиц, и в основном имеет следующий состав:

Таблица 1. Средний состав различных товарных природных газов

Источник

27. Классификация природных газов.

Состав природных газов. В состав природных газов входят:

а) Углеводороды – алканы CnH2n+2 и цикланы CnH2n.

б) Неуглеводороды – азот N2, углекислый газ СО2, сероводород Н2S, ртуть, меркаптаны RSH.

в) Инертные газы – гелий, аргон, криптон, ксенон.

Классификация природных газов. Природные газы подразделяют на три группы:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они представляют собой сухой газ, практически свободный от тяжелых углеводородов.

2. Газы, добываемые вместе с нефтью. Это физическая смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они состоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции. Кроме того, присутствуют N2, СО2, H2S, Не, Аг и др.

4. Искусственные газы получают из твердых топлив (горючие сланцы, бурый уголь) в газогенераторах, ретортах, тоннельных и прочих печах при высоких температурах, а иногда и при повышенных или высоких давлениях.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

Вопрос генетической классификации газов сложен, так как газы, как правило, благодаря своей миграционной способности обычно не находятся там, где образовались. Образование газов различно и они часто образуют разнообразные смеси.

Первым предложил классификацию газов В. И. Вернадский. Он указывал; что при изучении газов необходимо знать следующие факторы: 1) морфологию природных газов, т. е. формы их нахождения в земной коре; 2) химический состав; 3) историю.

По морфологии природные газы разделяются на:

1. содержащиеся в порах горных пород;
2. свободные (атмосфера),
3. газовые струи — вулканические, тектонические, поверхност­ные;
4. газовые испарения;
5. жидкие растворы газов (газы океанов, морей, рек, различных водных источников);

6) твердые растворы газов (газы, адсорбированные горными породами и минералами).

По истории природные газы В. И. Вернадский подразделил на: 1) газы земной поверхности; 2) газы, связанные с высокой темпе­ратурой; 3) газы, проникающие в земную кору. Под последними подразумеваются газы, проникающие на земную поверхность в связи с тектоническими процессами. Эти тектонические газы В. И. Вернадский подразделил по составу на: азотные; углекислые; ме­тановые; водородные газовые струи; для глубинных зон земной коры — водяные газовые струи, так как вода в условиях больших глубин находится в парообразном состоянии.

A. А. Карцев предложил генетическую классификацию природных газов:

1. космогенные газы,- которые остались от протопланетного облака, из которого образовалась Земля; до наших дней сохранились, по-видимому, только инертные газы — азот и аргон;
2. газы земного генезиса образовались из других веществ в результате различных непрерывно происходящих геохимических процессов; они, в свою очередь, могут быть подразделены на: а) хемогенные; б) радиогенные; в) техногенные — возникшие в резуль­тате деятельности человека; г) биогенные.

Газы различного происхождения образуют разнообразные смеси — газовые ассоциации, определить генезис отдельных компонентов которых не всегда возможно. Поэтому генетическая классификация газов имеет преимущественно теоретическое значение.

Параллельно с процессами образования газов происходят и про­цессы их разрушения, в результате которых вместо газообразных веществ получаются продукты, находящиеся в других фазовых состояниях. Например, при действии кислорода на сероводород образуются твердая свободная сера и жидкая вода.

B. А. Соколовым была предложена классификация природных газов в соответствии с условиями их нахождения в природе и химическим составом (табл.-?).

Газы атмосферы. Свободные газы сосредоточены только в ат­мосфере и в осадочной оболочке Земли. Масса свободных газов атмосферы на порядок превосходит все количество газов стратисферы, в которой масса газов свободных скоплений в залежах составляет лишь небольшую часть.

Таблица 7. Классификация природных газов (по В. А. Соколову)

Источник

§ 3. Состав и классификация природных газов

Природные газы, добываемые из чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений, состоят из углеводородов гомологического ряда метана с общей формулой C_nH_2n+2, a также неуглеводородных компонентов: азота (N₂), углекислого газа (СО₂), сероводорода (H₂S), меркаптанов (RSH), редкозе­мельных (инертных) газов (гелия, аргона, криптона, ксенона,), ртути. Число углеродных атомов в молекуле углеводородов п может достигать 18 и более.

Метан (СН₄), этан (С₂Н₆) и этилен (С₂Н₄) при обычных ус­ловиях давления (р=0,1 МПа) и температуры (Т=288—303 К) являются газами.

Пропан (С₃Н₈), пропилен (С₃Н₆), изобутан (i-C₄H₁₀), нор­мальный бутан (n=С₄Н₁₀), бутилены (С₄Н₈) при атмосфер­ных условиях находятся в парообразном (газообразном) состо­янии, при повышенных давлениях — в жидком состоянии. Они входят в состав жидких углеводородных газов.

Углеводороды, начиная с изопентана (i-C₅H₁₂) и более тя­желые (17п>5), при атмосферных условиях находятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновой фракции.

Углеводороды, в молекулу которых входит 18 атомов угле­рода (от C₁₈H₃₈) и более расположенных в одну цепочку, при атмосферных условиях находятся в твердом состоянии.

В табл. III. 1 приведены составы сухого газа, жидких газов и газового бензина.

Таблица III.I Составы сухого газа, жидких газов и газового бензина

Пропан, пропилен, изобутан, нормальный бутан, бутилен

Изопентан, нормальный пентан, амилены, гексан и др.

Природные газы подразделяются на три следующие группы.

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений и представляющие собой сухой газ, свободный от тяжелых угле­водородов.

2. Газы, добываемые вместе с нефтью. Это физические смеси сухого газа, пропан-бутановой фракции (жидкого газа) и газо­вого бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений,— смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Угле­водородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.

В табл. III.2 III.3, III.4 приведены составы природных газов некоторых чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений.

Таблица III.2- Объемный состав природных газов, добываемых из чисто газовых месторождений (в %)

Источник