Реферат на тему:
Природні горючі гази
Природні горючі гази зустрічаються у вільному виді, у виді скупчень у
гірських породах земної кори, у розчиненому вигляді ( в підземних водах,
нафті), а також у вигляді газових потоків, що переміщаються в земній
корі.
Природні гази, в залежності від їхнього складу, поділяють на наступні
чотири групи: а) вуглеводні, б) вуглекислі, в) азотні і г) змішані.
До вуглеводневих відносять гази, що містять у своєму складі не менш 50%
різних вуглеводнів.
Природні горючі (вуглеводневі) гази, як уже вказувалося, умовно
поділяються на власне природні, тобто гази, що добуваються з чисто
газових родовищ, і попутні, що добуваються попутно з нафтою у
нафтогазових родовищах.
Природні вуглеводневі гази, у залежності від вмісту в них метану,
поділяються на сухі, що містять 95-99% метану, і жирні, що містять, крім
метану, також і його гомологи (етан, пропан, бутан і ін.).
Природні гази, тобто гази, що добуваються з чисто газових родовищ,
відносяться до сухих газів, тому що вміст у них гомологів метану, за
рідкісним винятком, незначний.
Усі попутні гази належать до жирних газів, тому що в їхньому складі,
крім метану, міститься значна кількість етану, пропану, бутану й ін.
Природні вуглеводневі гази накопичуються в гірських породах, що мають
порожнини (піски, вапняки й ін.). В інших породах (глинах, вугіллі) газ
накопичується менше через їхню високу щільність і відсутність порожнин
(пор, тріщин).
Породи, здатні вміщати і віддавати газ, називаються газовими
колекторами. Вони утворюють в товщах гірських порід величезні підземні
природні резервуари, зверху і знизу обмежені непроникними породами.
Такі підземні резервуари мають широке горизонтальне розташування й в
основному заповнені водою. Газові скупчення займають лише незначну
частину таких резервуарів, розташовуючись над водою і притискаючись до
верхнього малопроникної границі (породи) підземного резервуара (Рис.
4.1).
Родовище газу.
Так як газ у підземних резервуарах знаходиться під значним тиском, то
при його розкритті свердловиною газ здатний притікати (фонтанувати) до
поверхні з величезною швидкістю. Деякі газові свердловини здатні дати до
6 млн. м3 газу на добу.
Основними проблемами, що виникають при експлуатації газових свердловин,
є регулювання тиску і встановлення оптимального режиму добору газу.
Досвід експлуатації газових свердловин показав, що зі свердловини
повинна відбиратися тільки частина тієї кількості газу, що вона в стані
дати при вільному фонтануванні.
Як уже вказувалося, природні горючі гази складаються в основному з
метану і його гомологів. Крім цих компонентів, у природних вуглеводневих
газах, як правило, містяться вуглекислота й азот. Вміст вуглекислоти в
більшості випадків не перевищує 6-7%. Однак зустрічаються природні гази,
у яких вміст вуглекислого газу доходить до 35% і більше. Такі гази
називають вуглеводнево-вуглекислими. Наприклад, на Тамані, у районі
Карабетовки, відзначений вихід природного вуглеводневого газу, що
складається з метану (65,6%), вуглекислоти (31,4%) і азоту (3,0%). В
Угорщині є родовище (Тоткомлош), газ якого складається з 50% метану і
50% вуглекислоти.
Вміст азоту в природних вуглеводневих газах, як правило, не перевищує
10%. Однак зустрічаються гази, у яких вміст азоту доходить до 45% вище.
Такі гази називаються вуглеводнево-азотними.
Кисень в вуглеводневих газах міститься в незначних кількостях і, як
правило, не перевищує 2%.
Вміст сірководню в вуглеводневих газах рідко перевищує 5-6%. Оксид
вуглецю і водню в природних газах практично не зустрічається; у деяких
попутних газах ці компоненти є, але в незначних кількостях.
Характерною домішкою природних газів є рідкісні гази і, насамперед гелій
(у деяких газах вміст гелію доходить до 2%); як правило, у природних
газах можна знайти лише сліди рідкісних газів.
Теплота згоряння (Qн) природних газів коливається в межах 25,1-33,5
Мдж/м3, густина по повітрю – у межах 0,56-0,65.
При розгляді закону Генрі видно, що будь-який газ має здатність тією чи
іншою мірою розчинятися в рідині. Відповідно до закону Генрі, кількість
газу, здатного розчинитися, залежить від природи рідини і газу і від
зовнішніх умов (тиску, температури).
Утворившись одночасно нафта і розчинений в ній газ, утворюють
нафтогазові пласти.
Так як температура в покладі нафти змінюється мало, то кількість
розчинених у нафті газів залежить в основному від тиску в пласті і
властивостей розчинених газів.
Розчинність газоподібних вуглеводнів у нафті підвищується зі збільшенням
молекулярної маси газу. Різна розчинність вуглеводневих газів приводить
до того, що в природних умовах, коли нафта і газ укладені в одному
підземному резервуарі, гази сепаруються за рахунок майже повного
розчинення в нафті при високих тисках більш важких вуглеводнів.
Тому в підземному резервуарі, у якому нафта залягає разом з газом,
частина вуглеводневих газів (більш важких) буде знаходитися в
розчиненому вигляді, а частина (головним чином, більш легка: метан,
етан) буде знаходитися над нафтою, утворюючи так звану газову шапку
(Рис. 3.2). При розкритті пласта свердловиною спочатку починає
фонтанувати газ газової шапки, а потім уже, унаслідок падіння тиску,
буде виділятися газ з розчину (нафти).
Рис.4.2 Родовище нафти з газовим прошарком.
При цьому спочатку з’являться гази, що мають найменшу розчинність, а при
значному зниженні тиску почнуть виділятися гази з максимальною
розчинністю.
Деяка частина цих газів виділяється з нафти тільки після виходу її на
поверхню. Газова шапка є складовою частиною нафтового покладу, що
експлуатується з урахуванням максимального використання пластової
енергії газу (його тиску) для фонтанного видобутку. Іншими словами,
газові шапки газонафтових родовищ не є самостійними об’єктами видобутку
газу.
У деяких випадках газ цілком розчинений у нафті; цей газ експлуатується
(добувається) разом з нею. Звичайно газу міститься 200 – 400 м3 на 1 т
нафти (цю величину називають газовим фактором). Найбільш часто
зустрічаємо прості форми нафтогазових покладів показані на рис. 4.3.
Рис. 4.3 Газонафтові родовища
Наявність у нафті розчиненого газу є позитивним чинником, тому що цей
газ трохи збільшує обсяг нафти, знижує її питому і в’язкість, сприяє
більш швидкому її припливу до вибою свердловини.
Орієнтовно можна прийняти, що на кожну атмосферу тиску при розчиненні
газу в нафті питома вага її зменшується на 0.0001- 0.0002, а обсяг
збільшується на 0.1-0.15%.
Газовий фактор видобутку для різних родовищ неоднаковий і залежить від
природи родовища і режиму його експлуатації.
Газ, що надходить на поверхню землі разом з нафтою, відокремлюється від
неї в декількох пунктах нафтовидобувного і нафтопереробного
господарства. Найбільш легкі компоненти вуглеводневих газів
відокремлюються від нафти в нафтових трапах, колонках і мерніках.
Найважчі вуглеводневі гази відокремлюються від нафти в газових
сепараторах. Трап призначений для відділення (сепарації) нафти і газу і
для очищення газу від нафтового пилу.
Відділення газу від нафти і пилу в трапі відбувається в результаті зміни
тиску і швидкості газонафтового потоку, що рухається.
Для поліпшення процесу сепарації суміш, що надходить у трап,
розприскують, для чого в трапі встановлюють ґрати, відбійники, тарілки й
інші пристосування.
Але навіть після проходження трапа в нафті залишається деяка кількість
газу, вміст якого буде тим більшим, чим вище тиск у трапі.
Для поділу продукції фонтанів високого тиску (вище 20 атм.) застосовують
східчасту сепарацію.
Склад попутних газів залежить від природи нафти, у якій вони укладені в
природних підземних резервуарах, а також від прийнятої схеми відділення
газу від нафти при виході з свердловини. Застосування чотири ступінчатої
системи сепарації дозволяє в значній мірі звільнитися від більш важких
газоподібних гомологів метану й одержати попутний газ, близький за
складом до природного. Застосування менш опрацьованих схем сепарації і
поганий режим їхньої роботи приводить до одержання жирних попутним
газом, тобто газів, багатих гомологами метану — пропаном, бутаном.
Тип нафти і природа розчинених у ній чи газів, що залягають разом з нею,
також впливає на склад одержуваних попутних газів.
Попутні гази, отримані з газових шапок нафтового покладу, як правило,
будуть містити менше важких вуглеводневих газів, ніж гази, отримані з
чисто нафтових родовищ, де вони були цілком розчинені в нафті.
Багато попутних газів є цінною сировиною для одержання зріджених газів і
для хімічної переробки. Густина побіжних газів, як і всіх вуглеводневих
газів, зменшується з підвищенням вмісту метану. Теплота згоряння
попутних газів значно вище ніж газів з чисто газових родовищ і
коливається від 39 до 58 МДж/м3.
ЛІТЕРАТУРA
Саранчук В.И., Айруни А.Т., Ковалев К.Е. Надмолекулярная организация,
структура и свойства углей.- К.: Наукова думка.
Саранчук В.И., Бутузова Л.Ф., Минкова В.Н. Термохимическая деструкция
бурых углей.- К.: Наукова думка, 1984.
Нестеренко Л.Л., Бирюков Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики
горючих ископаемых.- К.: Вища шк., 1987.-359с.
Бухаркина Т.В., Дигуров Н.Г. Химия природных энергоносителей и
углеродных материалов.-Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева,-1999.-195с.
Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива.– М. Недра
1980.– 256 с.
Глущенко И. М. Теоретические основы технологии твердых горючих
ископаемых.– К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980.– 255 с.
Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические
свойства углей. — М. : Недра, 1980. — 266 с.
Касаточкин В. И., Ларина Н. К. Строение и свойства природных углей.– М
: Недра, 1975.– 159 с.
Раковский В. Е., Пигулееская Л. В. Химия и генезис торфа.–М. : Недра,
1978.–231 с.
Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля.– К. : Наук. думка,
1982.– 166 с.
Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных
соединений.– 3-е изд., перераб. и доп.– М. : Химия, 1976.– 436 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter