Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Природний газ



План:


Введення

Природний газ - суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин.

Природний газ відноситься до корисних копалин. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) знаходиться в газоподібному стані - у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ, або в розчиненому стані в нафти або воді. При стандартних умовах (101,325 до Па і 20 C) природний газ знаходиться тільки в газоподібному стані. Також природний газ може знаходитися в кристалічному стані у вигляді природних газогідратів.


1. Хімічний склад

Основну частину природного газу складає метан (CH 4) - від 92 до 98%. До складу природного газу можуть також входити більш важкі вуглеводні - гомологи метану :

а також інші невуглеводневих речовини:

Чистий природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, в газ додають невелику кількість речовин, що мають сильний неприємний запах (гнилої капусти, прілого сіна) (т. зв. одорантів). Найчастіше в якості одоранту застосовується етілмеркаптан (16г на 1000 куб.м.пріродного газу).

Для полегшення транспортування та зберігання природного газу його зріджують, охолоджуючи при підвищеному тиску.


2. Фізичні властивості

Орієнтовні фізичні характеристики (залежать від складу; при нормальних умовах, якщо не вказано інше):

  • Щільність:
    • від 0,68 до 0,85 кг / м щодо повітря (сухий газоподібний);
    • 400 кг / м (рідкий).
  • Температура самозаймання: 650 C;
  • Вибухонебезпечні концентрації суміші газу з повітрям від 5% до 15% об'ємних;
  • Питома теплота згоряння : 28-46 М Дж / м (6,7-11,0 М кал / м ) [1];
  • Октанове число при використанні в двигунах внутрішнього згоряння: 120-130.
  • Легше повітря в 1,8 разів, тому при витоку не збирається в низинах, а піднімається вгору [2].

2.1. Властивість газу перебувати в твердому стані

У науці довгий час вважалося, що скупчення вуглеводнів з молекулярною вагою більше 60 перебувають в земній корі в рідкому стані, а більш легкі - в газоподібному. Однак російські вчені А. А. Трофимук, Н. В. Черський, Ф. А. Требін, Ю. Ф. Макогон, В. Г. Васильєв виявили властивість природного газу в певних термодинамічних умов переходити в земній корі в твердий стан і утворювати газогідратних поклади. Це явище було визнано як наукове відкриття і занесено до Державний реєстр відкриттів СРСР під № 75 з пріоритетом від 1961 р.

Газ переходить у твердий стан в земній корі, з'єднуючись з пластовою водою при гідростатичних тисках (до 250 атм) і порівняно низьких температурах (до 295 К). Газогідратних поклади володіють незрівнянно більш високою концентрацією газу в одиниці об'єму пористого середовища, ніж в звичайних газових родовищах, т.к. один об'єм води при переході її в гідратної стан пов'язує до 220 об'ємів газу. Зони розміщення газогідратних покладів зосереджені головним чином в районах розповсюдження многолетнемерзлих порід, а також під дном Світового океану. [3]


3. Родовища природного газу

Глибоке розвідувальне буріння на нафту і газ в Росії, за даними Росстату.

У осадової оболонці земної кори зосереджені величезні поклади природного газу. Відповідно до теорії біогенного (органічного) походження нафти, вони утворюються в результаті розкладання останків живих організмів. Вважається, що природний газ утворюється в осадової оболонці при великих температурах і тисках, ніж нафта. З цим узгоджується той факт, що родовища газу часто розташовані глибше, ніж родовища нафти.

Величезними запасами природного газу мають Росія ( Уренгойське родовище), Іран, більшість країн Перської затоки, США, Канада. З європейських країн варто відзначити Нідерланди, і іноді згадують Норвегію, але її запаси невеликі. Серед колишніх республік Радянського Союзу великими запасами газу володіє Туркменія, Азербайджан, Узбекистан а також Казахстан ( Карачаганакського родовища)

У другій половині XX століття в університеті ім.І. М. Губкіна були відкриті природні газогідрати (або гідрати метану). Пізніше з'ясувалося, що запаси природного газу в даному стані величезні. Вони розташовуються як під землею, так і на незначній поглибленні під морським дном.

Метан і деякі інші вуглеводні широко поширені в космосі. Метан - третій за поширеністю газ всесвіту, після водню і гелію. У вигляді метанового льоду він бере участь у будові багатьох віддалених від сонця планет і астероїдів, однак такі скупчення, як правило, не відносять до покладів природного газу, і вони до цих пір не знайшли практичного застосування. Значна кількість вуглеводнів присутня в мантії Землі, однак вони теж не представляють інтересу.


4. Видобуток і транспортування

Природний газ знаходиться в землі на глибині від 1000 метрів до декількох кілометрів. Надглибокої свердловиною недалеко від міста Новий Уренгой отриманий приплив газу з глибини більше 6000 метрів. У надрах газ знаходиться в мікроскопічних порожнечах (порах). Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами - тріщинами, по цих каналах газ надходить з пір з високим тиском у пори з більш низьким тиском доти, поки не виявиться в свердловині. Рух газу в пласті підпорядковується певними законами.

Газ добувають з надр землі за допомогою свердловин. Свердловини намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в поклади. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а також передчасне обводнювання покладу.

Газ виходить з надр внаслідок того, що в пласті знаходиться під тиском, багаторазово перевищує атмосферний. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків у шарі і системі збору.

В 2005 в Росії обсяг видобутку природного газу склав 548 млрд м . Внутрішнім споживачам було поставлено 307 млрд м через 220 регіональних газорозподільних організацій. На території Росії розташовано 24 сховища природного газу. Протяжність магістральних газопроводів Росії становить 155 тис. км.

В 2009 США вперше обігнали Росію не тільки за обсягом видобутого газу (624 млрд м проти 582 300 000 000 м ), а й за обсягом видобутку товарного газу, тобто йде на продаж контрагентам [4]. Це пояснюється зростанням видобутку сланцевого газу [5]

Найбільші світові газодобувачі
Країна 2009 2006
Видобуток, млрд куб.м Частка світового ринку (%) Видобуток, млрд куб.м Частка світового ринку (%)
Російська Федерація 582,3 673,46 18
Сполучені Штати Америки 624 667 18
Алжир 171,3 5
Іран 170 5
Норвегія 143 4
Індонезія 88,1 2,4
Саудівська Аравія 85,7 2,3
Нідерланди 77,67 2,1
Малайзія 69,9 1,9
Туркменістан 66,2 1,8
Азербайджан 41 1,1
Решта країн 1440,17 38,4
Світовий видобуток газу 100 3646 100

4.1. Підготовка природного газу до транспортування

Завод для підготовки природного газу.

Газ, що надходить зі свердловин, необхідно підготувати до транспортування кінцевому користувачу - хімічний завод, котельня, ТЕЦ, міські газові мережі. Необхідність підготовки газу викликана присутністю в ньому, крім цільових компонентів (цільовими для різних споживачів є різні компоненти), також і домішок, що викликають труднощі при транспортуванні або застосуванні. Так, пари води, що міститься в газі, за певних умов можуть утворювати гідрати або, конденсуючись, скупчуватися в різних місцях (наприклад, вигин трубопроводу), заважаючи просуванню газу; сірководень викликає сильну корозію газового обладнання (труби, ємності теплообмінників і т. д.). Крім підготовки самого газу, необхідно підготувати і трубопровід. Широке застосування тут знаходять азотні установки, які застосовуються для створення інертного середовища в трубопроводі.

Газ готують за різними схемами. Згідно з однією з них, в безпосередній близькості від родовища споруджується установка комплексної підготовки газу (УКПГ), на якій проводиться очищення і осушення газу в абсорбційних колонах. Така схема реалізована на Уренгойському родовищі.

Якщо газ містить у великій кількості гелій або сірководень, то газ обробляють на газопереробному заводі, де виділяють гелій і сірку. Ця схема реалізована, наприклад, на Оренбурзькому родовищі.


4.2. Транспортування природного газу

В даний час основним видом транспорту є трубопровідний. Газ під тиском 75 атм прокачується по трубах діаметром до 1,4 м. У міру просування газу по трубопроводу він втрачає кінетичну енергію, долаючи сили тертя як між газом і стінкою труби, так і між шарами газу, яка розсіюється у вигляді тепла. Тому через певні проміжки необхідно споруджувати компресорні станції (КС), на яких газ дотискає до 75 атм і охолоджується. Спорудження і обслуговування трубопроводу досить дорогі, але тим не менше - це найбільш дешевий з точки зору початкових вкладень і організації спосіб транспортування газу на невеликі і середні відстані.

Крім трубопровідного транспорту широко використовують спеціальні танкери - газовози. Це спеціальні судна, на яких газ перевозиться в зрідженому стані в спеціалізованих ізотермічних ємностях при температурі від -160 до -150 С. При цьому ступінь стиснення досягає 600 разів залежно від потреб. Таким чином, для транспортування газу цим способом, необхідно протягнути газопровід від родовища до найближчого морського узбережжя, побудувати на березі термінал, який значно дешевше звичайного порту, для скраплення газу і закачування його на танкери, і самі танкери. Звичайна місткість сучасних танкерів складає від 150 000 до 250 000 м . Такий метод транспортування є значно економічнішим, ніж трубопровідний, починаючи з відстаней до споживача скрапленого газу більш 2000-3000 км, тому що основну вартість становить не транспортування, а вантажно - розвантажувальні роботи, але вимагає більш високих початкових вкладень в інфраструктуру, ніж трубопровідний. До його переваг відноситься також той факт, що зріджений газ куди більш безпечний при перевезенні та зберіганні, чим стислий.

У 2004 р. міжнародні поставки газу по трубопроводах склали 502 млрд м , скрапленого газу - 178 млрд м .

Також є й інші технології транспортування газу, наприклад за допомогою залізничних цистерн.

Були так само проекти використання дирижаблів або в газогідратних стані, але ці розробки не знайшли застосування в силу різних причин.


5. Екологія

В екологічному відношенні природний газ є найчистішим видом мінерального палива. При згорянні його утворюється значно меншу кількість шкідливих речовин в порівнянні з іншими видами палива. Однак спалювання людством величезної кількості різних видів палива, в тому числі природного газу, за останні півстоліття привело до деякого незначного збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері, який є парниковим газом. Деякі вчені на цій підставі роблять висновок про небезпеку виникнення парникового ефекту і як наслідок - потепління клімату. У зв'язку з цим в 1997 році деякими країнами був підписаний Кіотський протокол щодо обмеження парникового ефекту. Станом на 26 березня 2009 Протокол був ратифікований 181 країною світу (на ці країни сукупно припадає більше ніж 61% загальносвітових викидів).

Наступним кроком було впровадження в дію з весни 2004 року негласної альтернативної глобальної програми прискореного подолання наслідків техноекологічної кризи. Основою програми стало встановлення адекватного ціноутворення на енергоносії їх паливної калорійності. Ціна визначається виходячи з вартості одержуваних енергій на кінцевому споживанні з одиниці виміру енергоносія. З серпня 2004 року по серпень 2007 року було рекомендовано і підтримувалося регуляторами співвідношення 0,10 доларів США за кіловат-годину (середня вартість нафти - 68 доларів за барель). З серпня 2007 року була проведена ревальвація співвідношення до 0,15 доларів за кіловат-годину (середня вартість нафти - 102 долари за барель). Фінансово-економічна криза внесла свої корективи, але зазначене співвідношення буде відновлено регуляторами. Відсутність керованості на ринку газу затримує встановлення адекватного ценобразованія. Середня вартість газу при вказаному співвідношенні - 648 доларів за 1000 м .


6. Застосування

Автобус, що працює на природному газі

Природний газ широко застосовується в якості пального у житлових, приватних та багатоквартирних будинках для опалення, підігріву води та приготування їжі; як паливо для машин ( газопаливних система автомобіля), котелень, ТЕЦ та ін Зараз він використовується в хімічній промисловості як вихідна сировина для отримання різних органічних речовин, наприклад, пластмас. В XIX столітті природний газ використовувався в перших світлофорах і для освітлення (застосовувалися газові лампи)


7. Вартість

На Жовтень місяць 2011 року вартість 1 м природного газу в Орловської області склала 3,38 рублів [6], якщо лічильник знаходиться в не опалювальному приміщенні застосовується коефіцієнт 1,02.

Примітки

  1. Гази природні горючі - slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00016/27600.htm? text = природний газ - БСЕ
  2. Молярна маса метану - 16 г / моль, середня молярна маса повітря - 29 г / моль.
  3. Державний реєстр наукових відкриттів СРСР. - ross-nauka.narod.ru/02/02-075.html / Наукове відкриття № 75 "Властивість природних газів перебувати в твердому стані в земній корі".
  4. США перехопили у Росії лідерство у видобутку природного газу - www.dw-world.de/dw/article/0,, 5123009,00. html - Deutsche Welle, 13.01.2010
  5. Природний сланцевий газ - proza.ru/2010/02/06/468
  6. Наказу Управління по тарифам - www.gazprom-mrg57.ru/public_echo.php?id=33 Орловської області № 866-т від 20.12.2010 р.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Зріджений природний газ
Природний камінь
Природний приріст
Природний приріст
Природний відбір
Природний парк
Природний спад
Казантипський природний заповідник
Опілля (природний район)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru