Сообщение о полезном ископаемом природный газ
Природный газ – полезное ископаемое группы осадочных горных пород, которое являет собой смесь газов.
Этот ресурс возник в результате разложения органических веществ в недрах Земли. Экологи признают природный газ самым чистым видом органического топлива.
Характеристики и виды природного газа
Характеристика природного газа зависит от его состава. Он легче воздуха в 1,8 раза, температура самовозгорания 650°C. Сухой газ имеет плотность от 0,68 кг/м3 до 0,85 кг/м3, а жидкий 400 кг/м3. Смесь газа с воздухом от 5% до 15% объёма – является взрывоопасной. Удельная теплота сгорания от 8-12 квт-ч/м3. При использовании природного газа в двигателях внутреннего сгорания октановое число равняется от 120 до 130.
Большая часть природного газа – это смесь газоподобных углеводородов. Основную часть составляет метан (СН4- до 98%), а также тяжелые углеводороды – этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10. В состав входят и другие неуглеродные вещества: водород Н2, сероводород Н2S, диоксид углерода СО2, азот N2, гелий Не.
В чистом виде природный газ не имеет ни цвета, ни запаха. Для облегчения определения места утечки, к нему подмешивают одоранты, вещества с неприятным запахом.
Виды природного газа:
- сжиженный (СУГ);
- болотный;
- нефтяной;
- угольный;
- газовые гидраты;
- сланцевый;
- светильный;
- коксовый;
- компримированный или сжатый (КПГ);
- попутный нефтяной;
- по ярусам и подъярусам земляного пласта мелового периода, откуда он добывается сегодня – туронский, сеноманский, валанжинский, ачимовский.
Месторождение природного газа
В основном, залежи природного газа находятся в осадочной оболочке земной коры. Огромными запасами природного газа владеет Россия (Уренгойское месторождение), в Европе – Норвегия, Нидерланды, большинство стран Персидского залива, Иран, Канада, США, большие залежи есть в Азербайджане, Узбекистане, Туркмении и Казахстане. Газовые гидраты в огромном количестве присутствуют на большой глубине под морским дном, также и под землей.
Добыча природного газа
Перед проведением добычи, сначала проводят разведку – гравитациоанную, магнитную, сейсмическую или геохимическую. Однако единственный достоверный способ выяснить, есть ли под вами запас газа, – бурение скважины. Природный газ находится на глубине от одного километра. В недрах Земли газ находится в микроскопических порах, которые соединены между собой каналами – трещинами, по них под высоким давлением этот важный ресурс проникает в поры более низкого давления до тех пор, пока не окажется внутри скважин. Все это осуществляется в соответствии с законом Дарси – фильтрации газов и жидкостей в пористой среде. Газ выходит из недр в результате того, что в скважинах он находится под давлением, что в несколько раз превышает атмосферное.
Газ добывают с помощью скважин, которые равномерно распределяют по всей площади месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Добытый газ подготавливают к транспортировке. Транспортируют газ трубопроводами, специальными танкерами-газовозами, железнодорожными цистернами.
Использование природного газа
Природный газ используют как высокоэкономичное топливо для электростанций, для цементной и стеклянной промышленности, черной и цветной металлургии, производства стройматериалов, получения различных органических соединений. Этот важный ресурс используется для и для коммунально-бытовых нужд. Источник энергии для мегаполисов, моторное топливо, краска, клей, уксус, аммиак – все это мы имеем благодаря природному газу.
- Доклады и сообщения
- География
- Природный газ
Понятие «природный газ» – обобщенный термин для сочетания газов, образующихся в результате разрушения всевозможных органических веществ в толще земной коры под высоким давлением.
1. Основные свойства
Физические качества определяются агрегатным состоянием смеси. 1 кубический метр сухого газа весит меньше 1 кг, а сжиженного газа— около полутонны. Температура самовозгорания — порядка 650 градусов Цельсия.
В составе обнаруживаются как простые углеводороды (преобладает метан), так и другие газы (водород, азот, сероводород.). При содержании кислорода выше 5% смесь становится взрывоопасной.
В естественном состоянии газ бесцветный и не имеет характерного запаха. Примеси, которые добавляются чуть позже, могут обладать цветом или запахам и помогают своевременно обнаружить утечку.
2. Залежи
Крупнейшие запасы этого природного ископаемого обнаружены на территории РФ, территории африканских государств. Среди европейских стран лидерами являются Нидерланды и Норвегия. Огромное количество месторождений скрыты под толщей мирового океана.
3. Добыча и транспортировка
В среднем глубина месторождений природного газа порядка 1 км, но есть и исключения. Глубина залегания газосодержащих слоев коры может достигать порядка 10 км (так были обнаружены некоторые месторождения на территории Ямало-Ненецкого автономного округа).
Залежи газа представляет собой миллиарды мельчайших пор, сообщенных между собой. Содержимое находится в них под высоким давлением. При бурении скважины начинается поступление (из области высокого давления в область низкого).
Дальнейшая транспортировка может быть различной. В сжиженном состоянии удобным способом будет использование газовозов, но большая часть добываемого газа перемещается через газопроводы.
4. Применение
Экологическая безопасность и невысокая себестоимость обуславливает практически повсеместную распространенность в виде топлива как для бытовых нужд, так и в промышленности.
Изначально природный газ относился к побочным продуктам нефтедобычи. Позднее были разработаны технологии транспортировки и химическая промышленность тоже не обошла вниманием это полезное ископаемое. Углеводороды, входящие в состав, служат отличным источником материала для производства различных видов пластмасс, резины.
Вариант №2
Природный газ является одним из представителей полезных ископаемых, он представляет собой смесь различных газов. В большинстве случаев его используют как горючее, реже в качестве сырья в химической промышленности. Он образуется глубоко под землей из органических веществ в результате действия высоких температур, а также давления.
При нормальных внешних условиях данный газ находится в газообразном состоянии. Но его можно найти и в кристаллическом состоянии в порах горных пород. Природный газ не имеет ни цвета, ни запаха. Можно отметить, что в быту газ имеет неприятный запах. Данная мера используется для того, чтобы граждане смогли обнаружить наличие газа в воздухе и своевременно принять меры. Чаще всего для придания газу резкого и неприятного запаха используют этилмеркаптан.
В состав природного газа входит метан, его часть составляет более 90%. Помимо метана, в составе данного газа присутствуют: пропан, бутан, этан, также есть и часть других газов – водорода, азота и углекислого газа.
Природный газ образовался в природных условиях из низкомолекулярных углеводородов, которые в свою очередь получились на больших глубинах в результате воздействия высоких температур и большого давления на илистые осадки. С течением времени эти осадки ушли глубоко под землю из-за осадков и деятельности живых организмов.
Добыча природного газа происходит из земли на глубине более километра. Глубоко под землей данный газ находится в порах горных пород. Также данный газ добывают из месторождений, скоплений газа в пустотах, с помощью скважин. Газ выходит через скважину из-за разницы давления, глубоко под землей, которое в несколько раз превышает атмосферное.
В современном мире данный газ широко используют для отопления домов, как частных, так и многоквартирных, а также нагрева воды и так далее. Данный газ получил широкое применение в промышленности, в большинстве случаев его используют как топливо, а также широко применяется и в химической промышленности, с помощью него получают пластмассы и другие органические вещества.
Одним из главных плюсов использования данного вида топлива является то, что его транспортировка на значительные расстояния относительно дешевая. Для улучшения транспортировки газ сжижают и охлаждают при повышенном давлении, в результате чего увеличивается поток вещества.
Для хранения природного газа создают подземные газохранилища, но нередко используют и природные естественные пещеры, что сокращает расходы.
3, 4, 10 класс, окружающий мир по химии
Природный газ
Популярные темы сообщений
- Жизнь в средневековом замке
Жизнь и быт людей в средние века отличался от теперешней жизни. Для многих сегодня жизнь средневековых людей в замке покажется дикой или смешной, но образ жизни, который будет изложен ниже, в средние века был обычным делом.
- Творчество Тургенева
Иван Сергеевич Тургенев был одним из самых выдающихся и талантливых русских писателей. Он занял свое достойное место летописца, среди всех имеющихся талантливых людей того времени. Родился будущий писатель в дворянской семье.
- Ядовитые животные России
Ядовитые животные – это те животные, организм которых вырабатывает опасные для человека и других животные ядовитые вещества. Некоторые ядовитые вещества накапливаются в организме животного, если он долгий период своей жизни живет
Природный газ – полезное ископаемое, представляющее собой смесь газообразных углеводородов природного происхождения, состоящую главным образом из метана и примесей других алканов. Иногда в составе также присутствует некоторое количество углекислого газа, азота, сероводорода и гелия.
Вследствие своего состава природный газ представляет собой чрезвычайно ценное сырье, из которого выделяют отдельные компоненты или более простые смеси.
Месторождения природного газа
В природе газ может находиться в следующих формах:
- Газовые залежи в пластах некоторых горных пород. Залежи газообразных углеводородов как правило сосредоточены на глубине от 1000 м. Вопреки распространенному мнению, газ в таких залежах находится не в объемных пустотах, а преимущественно в мелких трещинах, микроскопических порах и каналах горных пород, например, песчаника. В составе такого газа преобладают низшие алканы: метан и этан. Крупнейшие запасы природного газа сосредоточены в России (Уренгойское месторождение), большинстве стран Персидского залива, США и Канаде.
- Газовые шапки над нефтью и растворенный в нефти газ. Такие газообразные скопления называют Попутный нефтяной газ (ПНГ). В отличие «традиционного» природного газа, ПНГ в своем составе помимо метана и этана содержит значительное количество пропана, бутана и других более тяжелых углеводородов.
- Газогидратные залежи. Газовые гидраты – это кристаллические соединения, которые образованы путем растворения газообразных углевоородов в пластовой воде при определенных термодинамических условиях – высоких давлениях и относительно низких температурах. 1 объем воды при переходе в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа. Такая форма накопления природного газа была открыта во второй половине 20-го века. Газогидратные залежи находятся преимущественно в районах распространения многолетней мерзлоты, а также на относительно небольшой глубине под океанических дном.
Доказано, что большое количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса.
Помимо залежей газа в недрах планеты, необходимо упомянуть, что углеводороды встречаются и в космосе. В частности, метан является третьим по распространенности газом во Вселенной после водорода и гелия. В форме метанового льда он входит в структуру планет и других космических тел. Однако такие образования не относят к залежам природного газа и при настоящем уровне развития технологий не могут быть извлечены.
Химический состав природного газа
Пространственная модель молекулы метана
Основным компонентом природного газа является метан (CH4) – его содержание варьируется в диапазоне 70 – 98%. Кроме него в состав могут входить более тяжелые насыщенные углеводороды – гомологи метана:
- этан
- пропан
- бутан
Помимо углеводородной составляющей, природный газ может содержать неорганические газообразные соединения:
- водород
- сероводород
- углекислый газ
- азот
- инертные газы (преимущественно гелий)
Физические свойства природного газа
Вследствие своего состава природный газ горюч. Чистый газ горит голубым пламенем, поэтому его иногда называют «голубым топливом». Примеси же могут окрашивать пламя в различные цвета. Также пламя начинает желтить при недостатке кислорода, что приводит к неполному сгоранию газа и образованию копоти и угарного газа.
Смесь с воздухом в диапазоне концентраций от 4,4 до 17% взрывоопасна. Поэтому важно контролировать содержание газа в окружающей атмосфере, а также вовремя принимать соответствующие меры в случае его утечки.
Природный газ бесцветен и не имеет запаха, за исключением случаев повышенного содержания в его составе сероводорода. В связи с этим, для облегчения обнаружения утечек газа, к нему в небольших концентрациях добавляют специальные одоранты – вещества с резким неприятным запахом. В качестве одорантов преимущественно используются серосодержащие соединения, например, тиолы (меркаптаны). Стандартная концентрация таких добавок составляет 16 г на 1000 м3. Однако человек способен уловить присутствие одного из самых распространенных одорантов – этилмеркаптана, даже при его концентрации в воздухе 2*10-6 % по объему.
Физические свойства природного газа зависят от его компонентного состава, однако в большинстве случаев основные параметры укладываются в диапазоны, приведенные в таблице ниже.
| ©PetroDigest.ru | ||
|---|---|---|
| Плотность | 0,65…0,85 кг/м³ (сухой газообразный); 400…500 кг/м³ (сжиженный) | |
| Температура самовоспламенения | Около 650 °C | |
| Удельная теплота сгорания: | 28…46 МДж/м³ (6,7…11,0 Мкал/м³ или 8…12 кВт·ч/м³) | |
Добыча природного газа
Методы добычи газообразных углеводородов схожи с добычей нефти – газ извлекают из недр с помощью скважин. Для того, чтобы пластовое давление залежи падало постепенно, скважины размещают равномерно по всей территории месторождения. Такой метод также препятствует возникновению перетоков газа между областями месторождения и преждевременному обводнению залежи.
Более подробнов статье: Добыча природного газа.
Согласно отчету BP в 2017 год мировая добыча природного газа составила 3680 млрд м3. Лидером по добыче стала США – 734,5 млрд м3, или 20% от общего мирового показателя. Россия заняла вторую строчку с 635,6 млрд м3.
Происхождение
Существует две теории происхождения природного газа: минеральная и биогенная.
По минеральной теории, углеводороды образуются в результате химической реакции глубоко в недрах нашей планеты из неорганических соединений под действием высоких давлений и температур. Далее вследствие внутренней динамики Земли, углеводороды поднимается в зону наименьшего давления, образуя залежи полезных ископаемых, в том числе газа.
Согласно биогенной теории, природный газ образовался в недрах Земли в результате анаэробного разложения органических веществ растительного и животного происхождения под действием высоких температур и давлений.
Несмотря на продолжающиеся споры относительно происхождения углеводородов, в научном сообществе выигрывает биогенная теория.
Транспортировка
Подготовка газа к транспортировке
Несмотря на то, что на некоторых месторождениях газ отличается исключительно качественным составом, в общем случае природный газ – это не готовый продукт. Помимо целевого содержания компонентов (при этом целевые компоненты могут различаться в зависимости от конечного пользователя), в газе содержаться примеси, которые затрудняют транспортировку и являются нежелательными при применении.
Например, пары воды могут конденсироваться и скапливаться в различных местах трубопровода, чаще всего, изгибах, мешая таким образом продвижению газа. Сероводород – сильный коррозионный агент, пагубно влияющий на трубопроводы, сопоуствуеющее оборудование и емкости для хранения.
В связи с этим, перед отправкой в магистральный нефтепровод или на нефтехимический завод газ проходит процедуру подготовки на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).
Первый этап подготовки – очистка от нежелательных примесей и осушка. После этого газ компримируют – сжимают до давления, необходимого для переработки. Традиционно природный газ сжимают до давления 200 — 250 бар, что приводит к уменьшению занимаемого объема в 200 — 250 раз.
Далее идет этап отбензинивания: на специальных установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ. Именно отбензиненный газ направляется в магистральные газопроводы и на нефтехимические производства.
Нестабильный газовый бензин подается на газофракционирующие установки, где из него выделяют легкий углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Данные вещества также являются ценным сырьем, в частности для производства полимеров. А смесь бутана и пропана – уже готовый продукт, используемый, в частности, в качестве бытового топлива.
Газопровод
Основным видом транспортировки природного газа является его прокачка по трубопроводу.
Стандартный диаметр трубы магистрального газопровода составляет 1,42 м. Газ в трубопроводе прокачивается под давлением 75 атм. По мере продвижения по трубе, газ, за счет преодоления сил трения, постепенно теряет энергию, которая рассеивается в виде тепла. В связи с этим, через определенные промежутки на газопроводе сооружаются специальные компрессорные станции подкачки. На них газ дожимается до необходимого давления и охлаждается.
Для доставки непосредственно до потребителя от магистрального газопровода отводят трубы меньшего диаметра — газораспределительные сети.
Газопровод
Транспортировка СПГ
Что делать с труднодоступными районами, находящимися вдали от основных магистральных газопроводов? В такие районы газ транспортируется в сжиженном состоянии (сжиженный природный газ, СПГ) в специальных криогенных емкостях по морю, и по суше.
По морю сжиженный газ перевозится на газовозах (СПГ-танкерах), судах оборудованных изотермическими емкостями.
СПГ перевозят также и сухопутным транспортом, как железнодорожным, так и автомобильными. Для этого используются специальных цистерны с двойными стенками, способными поддерживать необходимую температуру определенное время.
Применение природного газа
Главным образом природный газ используется для обеспечения отопления, производства электроэнергии, и для бытовых нужд населения. Например, в России около 50% поставок приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Кроме этого, он находит применение в качестве топлива для транспортных средств, сырья при производстве пластмасс и других органических веществ.
Более подробно: Что делают из природного газа?
Экология
Природный газ является самым чистым среди углеводородных ископаемых топлив. В идеале, при его сгорании образуется только вода и углекислый газ, в то время как сгорание нефтепродуктов сопровождается образованием копоти и золы.
Конечно, сами по себе выбросы большого количества углекислого газа в атмосферу не безопасны. По мнению некоторых ученых, они могут привести к возникновению парникового эффекта, и как следствие, – к существенному потеплению климата. Однако стоит отметить, что и в этом отношении природный газ выигрывает – эмиссия CO2 при его сжигании существенно ниже, чем у нефтяного топлива.