Где и когда стали впервые добывать природный газ?
Впервые газ для освещения применили в Древнем Китае – за много веков до того, как его стали использовать для этой и других целей во всем мире.
В1618 г. французский химик Жан Тардье продемонстрировал, как светит лампа на газе, полученном путем нагревания угля. Однако его оборудование оказалось слишком опасным для практического применения, и широкомасштабная добыча газа началась лишь в конце ХУIII в. Первым удачным примером использования угольного газа стала в 1765 г. система освещения конторских помещений каменноугольной шахты в Кумберленде, Англия. Газ получали при сгорании угольного пласта. Следующий важный шаг был сделан в 1792 г., когда английский инженер Уильям Мэрдок получил газ, нагревая уголь в реторте.
Современную систему газоснабжения создал английский предприниматель Ф. Уинсор, совсем не разбиравшийся в добыче газа. Он понял, что разумнее продавать сам газ, а не оборудование для его добычи. Уинсор решил создать централизованное промышленное производство и поставлять газ по сети трубопроводов. В 1812 г. он основал компанию, которая уже через год обеспечила в Лондоне газовое освещение улиц. Этот опыт быстро подхватили в других странах. После централизованного газового освещения пришло время и других применений газа. Первые газовые плиты появились в 1840 г. Три года спустя одна американская компания положила начало промышленной добыче природного газа . Сегодня большинство потребителей пользуются природным газом, но н некоторых регионах газ получают из угля и нефти.
Источник
Тысячелетняя история знакомства с природным газом: из святилищ и земных глубин — в плиты и двигатели
Средние века. Путник ночью возвращается через лес домой из далекого селения. Вдруг за деревьями показываются огоньки — неужели это поселок, где можно переночевать? Человек следует за огоньками, но они то оказываются ближе, то прячутся за кочками. Ноги вязнут в топком мху, а вокруг только темнота, бульканье и уханье. Путник даже не мог представить, что через много лет газ, который зажигал мистические болотные огоньки, станет важнейшим энергоресурсом на планете.
Жители средней полосы России сложили множество легенд вокруг болотных свечений. В старину они считались дурным знаком: следуя за блуждающими огнями, можно было зайти в такую топь и глушь, что выбирался не каждый. В южных землях горение природного газа было окружено другим ореолом. Люди почитали негаснущие огни, танцующие над расщелинами в каменистых горных россыпях, как явление священное и даже божественное. Один из таких естественных выходов газа и сейчас можно увидеть в Турции — он расположен на горе Янарташ, по-турецки — «горящий камень». Огни на берегу Каспийского моря близ будущего Баку служили рыбакам маяками с самых древних времен.
История открытия природного газа уходит в древние времена. Один из персидских царей однажды приказал перенести дворцовую кухню к источнику газа и здорово сэкономил: дрова и уголь в пустыне — товары дефицитные. Китайцы сжигали газ для выпаривания морской воды и получения соли. Возможно, именно они придумали первый газопровод, который подавал топливо от источника к солеварням с помощью десятков километров бамбуковых труб.
Несмотря на третье место в рейтинге потребления энергоресурсов, после нефти и угля, в промышленном масштабе природный газ был приручен сравнительно недавно.
Попадая на дно болота, остатки растений разлагаются анаэробными микроорганизмами. При этом выделяются газообразные продукты — метан и некоторые примеси. Среди них — сероводород, придающий болотному газу неприятный запах, и фосфин, который при контакте с воздухом изредка вызывает самовоспламенение или свечение болотного газа — так и появляются болотные огни.
Когда пласт органических остатков любого происхождения перекрывается толстым слоем горных пород, активность бактерий сменяется воздействием высоких температур и давлений земных недр. Нагрев тоже приводит к образованию газа, но он оказывается запертым в недрах, и в течение миллионов лет накапливается в газоносных пластах на глубине в несколько километров. Нередко газ мигрирует в пределах пластов, стремясь подняться ближе к поверхности по системам пор и трещин. Самые концентрированные месторождения природного газа образуются, когда он скапливается под куполами и складками вышележащих газонепроницаемых пластов — глинистых и сланцевых.
Процесс образования природного газа можно воспроизводить, перерабатывая биомассу в замкнутых реакторах с помощью специальных бактериальных культур. Этот процесс занимает несколько суток, а не миллионы лет, как в земных недрах. Заменить таким образом весь природный газ — дело далекого будущего, а в более близкой перспективе производство биогаза может стать экологичным и полезным способом утилизации органических отходов.
Первые углеводородные месторождения находили случайно, когда бурили недра в поисках воды — это было широко распространено уже в девятнадцатом веке. Иногда из скважины выходила не вода, а горючая субстанция. Купцы и промышленники догадывались, что энергию горения можно использовать. В 1907-м году купец Мельников организовал рядом со скважиной кирпичное и стекольное производство, — так началось использование природного газа в России.
Позже к делу подключились геологи, которые составляли карты залегания пластов, изучали сейсмические данные и указывали: «вот тут может быть газ». Разведывательные и опорные скважины бурились в Сибири и на Крайнем Севере, оборудование доставляли «на себе» через десятки километров бездорожья и тайги. Ничто не гарантировало находку, — все сведения были гораздо менее надежными, чем сейчас, а в случае успеха предстояла долгая работа по обустройству площадки добычи и протягиванию газопроводов.
Сейчас в поиске и добыче газа людям помогают наукоемкие технологии. Газоносные пласты менее плотные, чем окружающие их горные породы, поэтому в таких пластах сейсмические волны замедляются. Это приводит к задержке регистрации волн на сейсмографе. Записывая волны в различных точках земной поверхности и анализируя задержки, можно с хорошей точностью определить местоположение и характеристики пласта, который замедляет волны. Еще один метод современной геологоразведки — гравитационный. Ускорение свободного падения над месторождением чуть меньше, чем было бы в отсутствие газоносного пласта, и чувствительные приборы позволяют это обнаружить.
Когда наличие газоносного пласта установлено, разведчиков сменяют добытчики. Скважины равномерно распределяют по полю добычи, достигая полноты извлечения и избегая преждевременного наполнения пласта водой, которая может перекрыть газу путь к скважине изнутри. При разработке месторождений, где газ захвачен внутри плотной породы, ему, наоборот, «помогают» выйти из пласта, закачивая туда воду под давлением. Этот же метод под названием «гидроразрыв пласта» применяется и для извлечения остатков газа из разработанных месторождений.
Сразу после добычи природный газ очищают от сероводорода и других примесей, а затем закачивают в газопроводы или сжижают для перевозки в танкерах. При этом отделяется гелий — газ, который образуется в недрах Земли при радиоактивном распаде, но почти отсутствует в атмосфере. Гелий в воздушных шариках тоже родом из газовых месторождений.
Необычным источником газа являются клатраты. Под давлением метан может входить в кристаллическую решетку водяного льда и образовывать «горючий лед» — вещество, очень похожее на обычный водяной лед, но загорающееся при поднесении спички. Объем метана в клатратных залежах на морском дне сравним с традиционными месторождениями, но пока возможности его добычи изучены недостаточно.
Природный газ в энергетике
Природный газ, бензин, дизельное топливо и даже парафин — близкие родственники: все они являются смесью так называемых предельных углеводородов — соединений, обладающих наибольшим возможным соотношением водорода и углерода в составе.
Атом углерода (C) может образовывать четыре химических связи, а водорода (H) — только одну. Если атом углерода один — получается метан, CH4, главный компонент природного газа. В молекуле пропана три углеродных атома образуют цепочку. Средний атом углерода в ней связан с двумя крайними, и у него остается только два места для атомов водорода. У крайних для водорода есть три места. Получается формула C3H8. В эту цепочку можно вставлять дополнительные звенья состава CH2, получая молекулы бутана C4H10 и других предельных углеводородов CnH2n+2.
Углеводороды от метана до бутана — газообразные, от пентана до гептадекана, молекулы которого содержат 17 атомов углерода и 36 атомов водорода, — жидкие, а еще более тяжелые — твердые. Легкие и летучие жидкие углеводороды входят в состав бензина, а из более тяжелых делают керосин и дизельное топливо.
Согласно теории биогенного (органического) происхождения, все эти углеводороды образуются в результате одного процесса — разложения органических остатков в недрах Земли. Если в составе органических остатков было много водорода — образуется природный газ, а если много углерода — нефть. В промежуточных случаях образуется и метан, и более тяжелые углеводороды. Метан, растворенный в нефти и отделяемый при ее добыче, называется попутным газом. Он очень похож на природный по составу и свойствам, но в нем содержится больше тяжелых газообразных углеводородов — от этана до бутана.
Какие углеводороды сгорают с выделением большего количества тепла (калорийностью)? Теплота сгорания растет с увеличением атомов водорода в составе молекул. В молекулах метана атомов водорода больше, чем в молекулах тяжелых углеводородов. Если сравнивать по массе, природный газ — самое теплотворное ископаемое топливо. Но на практике измеряют объем природного газа, а не его массу, и на единицу объема газ выделяет меньше тепла, чем более тяжелые «родственники».
Источник
Первые упоминания о природном горючем газе
Горючие газы, издавна свободно выходившие и ныне выходящие во многих местностях на поверхность Земли, привлекали к себе внимание человека и, поражая его воображение внешней эффектностью своего появления из недр земной коры (литосферы), служили даже предметом обожествления (в Бенгалии, Иране, Индии, в Азербайджане и других местностях).
Авторы материала
Кроме горючих газов нередко наблюдаются свободные выходы газов, не обладающих свойством гореть, но по тем или иным свойствам привлекающих внимание людей и также издавна им известных (углекислота — мофетты, сероводород — сольфатары и др.). В настоящее время и эти газы играют важную роль в промышленности.
Газ горючий, как и нефть, вероятно, является одним из самых титулованных видов полезных ископаемых. Неслучайно природный газ именуют голубым золотом, нефть — черным золотом. Теплотехнические, экологические свойства и экономические преимущества природного газа превратили его в идеальный продукт для газохимии и энергообеспечения в большинстве развитых стран.
Много или мало запасов горючего газа на планете Земля? Хватит ли его на наш век и век наших потомков? Это в конечном счете будет зависеть от того, как рачительно и бережно это богатство будет использоваться сегодня, и что останется будущим поколениям.
История природного газа насчитывает тысячи лет, но только недавно, в начале ХХ в., газ стал широко использоваться в качестве топлива и химического сырья и приобрел важное значение в повседневной жизни.
О знакомстве древнего человека с горючим газом свидетельствует газовая сажа на потолках пещер в Азербайджане и в Ираке. Свободные выходы газа, названные позже «вечными огнями», у «подножия Малого Кавказа были известны человеку еще за 6000 лет до нашей эры». В Ираке древнейшие выходы газа, описанные еще в Ветхом Завете, а также Геродотом и Плутархом, известные более 4000 лет, именуются теперь месторождением Баба-Гургур, г. Киркук (иногда Баба-Джур-Джур, дословно «Отец Огня»).
В древности внимание человека привлекали места, где по непонятной причине наблюдалось пламя, которое либо подымалось в виде свечи кверху, либо стелилось над небольшим участком земли или водной поверхностью.
Еще в Древнем Китае природный газ, выделявшийся из «огненных колодцев» — соляных скважин, направляли по полым бамбуковым трубам для выпаривания соли из рассолов и освещения территорий, иногда на расстояние в один день пути.
Другие древние цивилизации также знали, что из-под земли выходит газ и что он способен гореть (Северная Америка, Индонезия, Италия, Ближний Восток, Персия). В более поздних литературных источниках упоминаются столбы пламени и пузырящаяся волшебная вода, которая горит, как масло. Выходы газа в большинстве случаев трудно заметить, так как горючий природный газ бесцветен, почти не обладает запахом и не оставляет никаких следов на поверхности.
Там же, где газ выделяется вместе с водой и грязью, на поверхности земли образуются углубления, кипящие газом (грязевые вулканы). Если же газ струится из сухой почвы, его вообще можно обнаружить лишь после дождя по образованию пузырьков на поверхности воды.
Однако прошло еще очень много времени, прежде чем эти явления привели к повсеместному практическому применению природного газа.
Источник