Залежи природного газа залегают глубоко в земле на глубине от одного до нескольких километров. Поэтому для добычи необходимо бурение. Самые глубокие скважины находятся на глубине более шести километров.
Что такое природный газ
Природный газ является одним из важнейших видов сырья на планете и широко используется в быту и промышленности. Это концентрация углеводородов, образовавшихся в пределах нашей планеты.
Природный газ при нормальных условиях (0 градусов Цельсия и давление 760 мм рт. ст.) находится в газе. Затем его находят либо в виде отложений в скальных пластах, либо в нефтяных скважинах, когда газ покрывает их. Он также встречается в растворенном (нефть и вода) и твердом состоянии (газовые краны, также известные как «горючий лед»).
Поэтому добыча природного газа может быть довольно тривиальным проектом. Для его извлечения необходимо приложить немало усилий. Основным способом добычи газа является бурение. Она должна быть равномерно распределена по полю. Это необходимо для снижения давления в резервуаре.
Из чего состоит
Химический состав природного газа основан на метане (CH4), третий по распространенности газ во Вселенной. Этот основной углеводород составляет от 80% до 98% от общего количества. Природный газ может также содержать другие более тяжелые углеводороды. Они варьируются от долей 1 процента до 100 процентов.
Кроме того, могут быть включены другие неуглеводороды, такие как водород, водород, диоксид углерода, азот или SUN.
Физические свойства
Метан (и, следовательно, природный газ) бесцветен и не имеет запаха. При концентрации выше 4,4% он взрывоопасен из-за высокой воспламеняемости. По этим причинам газ имеет запах до подачи в квартиру. Определенные вещества (обычно плавуны) усиливают сильный и неприятный запах. Даже 1% таких смесей остается различимым по запаху. Особенно важно то, что они вообще не влияют на горение. Газовая смесь полностью сгорает и имеет ясное голубое пламя. Если для горения недостаточно кислорода, пламя может стать желтым или оранжевым. В данной статье подробно объясняются причины этого.
Природный газ почти в два раза легче воздуха, поэтому в случае утечки он будет скапливаться вверху, а не у пола. По этой причине детекторы утечки газа следует устанавливать как можно выше.
Согласно минеральной теории, углеводороды образуются в результате химических реакций в глубине планеты из неорганических соединений под воздействием высокого давления и температуры. Впоследствии, благодаря динамике земных недр, углеводороды поднимаются в зоны с более низким давлением и образуют месторождения полезных ископаемых, содержащие природный газ.
Происхождение
Ученые продолжают расходиться во мнениях относительно происхождения природного газа. Существуют две теории, объясняющие это.
Минеральная теория, которая поддерживает первую, считает, что ископаемые химические вещества были интегрированы в мантию Земли. Ученые считают, что эти соединения находятся глубоко в слоях горных пород и что они являются частью процессов переработки нашей планеты.
Внутреннее движение Земли заставляет углеводороды образовываться в более глубоких слоях планеты по мере того, как высокие температуры и давление приближают их к поверхности. Эти изменения приводят к появлению месторождений природного газа и нефти.
Сторонники теории полезных ископаемых подчеркивают, что описанные процессы постоянны, поэтому нет необходимости беспокоиться об усталости запасов газа.
Суть органической теории заключается в следующем. Газы образовались из останков животных и растительных организмов. Под воздействием высоких температур, давления и бактерий они превращались в газовые соединения. Последние проникали в полости земли и образовывали газовые и нефтяные месторождения. Поэтому биогенетическая теория подчеркивает, что природный газ — это потенциально захватывающий дух природный ресурс.
Природный газ содержит:.
- Метан — бесцветное горючее вещество, легче воздуха, устойчив к температурам, без характерного запаха. Метан опасен для здоровья. Им заправляют газовые плиты. Газ может находиться в твердом агрегатном состоянии в виде газовых гидратов.
- Этан. Бесцветный газ, без запаха. Немного тяжелее воздуха. Растворяется в спирте. Газ горюч, но не подлежит использованию по назначению. Этан применяют в химической реакции, чтобы в итоге получить этилен. Малотоксичен, представляет опасность для здоровья.
- Пропан. Газ без запаха и цвета, обладает высокой степенью токсичности, плохо растворяется водой. Имеет свойство сжижаться, если показатели температуры находятся в пределах комнатной, а также в условиях невысокого давления. Благодаря этому он без труда транспортируется и хранится. Пропан используют в качестве топлива в некоторых автомобилях.
- Бутан. Бесцветный газ, который имеет специфический запах. Токсичен. Тяжелее воздуха в 2 раза. Плотность его выше, чем у пропана. Используется для заправки некоторых автомобилей.
- Углекислый газ. Без цвета, практически не имеет запаха. Не горюч. В 1,5 раза тяжелее воздуха. Опасен для здоровья человека, хотя является одним из наименее токсичных газов.
- Гелий. Бесцветный газ, очень легкий и инертный, специфического запаха не имеет. В нормальных условиях не вступает в реакцию ни с одним из веществ. В отличие от любого другого газа, не существует в твердом состоянии. Не горюч, не токсичен. Представляет опасность для здоровья. Гелием заполняют дирижабли, аэростаты.
- Сероводород. Тяжелый бесцветный газ, имеет специфический запах тухлых яиц. Горючий, взрывоопасный, опасен для здоровья.
Наиболее ценным элементом в составе газа является метан.
Химический состав природного газа зависит от месторождения, из которого он добывается.
Добыча природного газа
Перед добычей природного газа проводятся исследования для определения новообразований и свойств отложений.
Основные методы добычи газа:.
- Бурение. После разведочных работ скважины бурят на глубину, где размещаются пласты полезного ископаемого, а затем укрепляют при помощи обсадных труб и цементирования. Подъем газа на поверхность осуществляется естественным путем: он перемещается к зоне меньшего давления.
- Метод гидроразрыва. В этом случае бурят скважины, а затем нагнетают в них мощный водный или воздушный поток, который разрушает перегородки в горной породе. В результате газ под действием давления выходит наружу. В некоторых государствах такой способ добычи природного газа запрещен, так как гидроразрыв может стать причиной сейсмической неустойчивости разрушенных пород.
- Подводная добыча. Если газовые запасы находятся под водой, то для их добычи прибегают к использованию гравитационных платформ с бетонным основанием, которое упирается в дно. Оно содержит колонны, с помощью которых осуществляется бурение. На этих же платформах есть резервуары для временного хранения добытого газа. После завершения работ топливо подают на сушу через трубопровод.
После извлечения газ направляется в блок очистки и блок обработки для удаления различных примесей, входящих в его состав.
Именно это и решили сделать специалисты компании Ariston, доставив самый современный отопительный котел к Полярному кругу и установив его на месте проведения исследований. Благодаря этому котлу в нем тепло и комфортно.
Минеральная теория
Образование минералов в слоях горных пород является частью избирательного процесса Земли. Благодаря внутренней динамике Земли углеводороды на глубине поднимаются в зоны с более низким давлением, образуя таким образом месторождения природного газа и нефти.
Биогенная теория
Живые организмы, которые умирают и опускаются на дно резервуаров, разлагаются в безвоздушном пространстве. В результате геологических движений остатки разложившихся организмов под воздействием термических агентов (температуры и давления) превращаются в углеводородные минералы, включая природный газ.
Довольно распространенным заблуждением является то, что газ находится под землей в некоторых щелях, откуда его можно легко экспортировать. На самом деле, газ задерживается в породах с пористой структурой, настолько тонкой, что она незаметна для человеческого глаза. Если вы держите в руках кусок песчаника, извлеченный с большой глубины, очень трудно представить, что в нем есть природный газ.
Поклонение газу
Люди давно знают о наличии газа. Китайцы научились использовать его для отопления и освещения с IV века до н.э., но долгое время пламя огня, никогда не покидающее пепел, было для некоторых стран мистическим и религиозным поклонением. Например, на Абсалонском полуострове (современный Азербайджан) храм огнепоклонника Атешги был построен в VII веке и функционировал до XIX века.
Кстати, недалеко от храма Атешуга в 1859 году была предпринята первая (недолговечная) попытка в России использовать природный газ в промышленных целях на Бакинском нефтеперерабатывающем заводе.
С наступлением 20-го века российская газовая промышленность начала активно развиваться. Впервые были разработаны газовые месторождения и начата добыча (петро)газа.
Происхождение
Существуют две теории происхождения природного газа: минеральная и биологическая.
Согласно минеральной теории, углеводороды образуются в результате химических реакций в глубине планеты из неорганических соединений под воздействием высокого давления и температуры. Впоследствии, благодаря динамике земных недр, углеводороды поднимаются в зоны с более низким давлением и образуют месторождения полезных ископаемых, содержащие природный газ.
Согласно биогенетической теории, природный газ образуется в недрах Земли в результате анаэробного разложения растений и животных при высоких температурах и давлении.
Несмотря на продолжающиеся споры о происхождении углеводородов, биогенетическая теория завоевывает все большую популярность в научном сообществе.
Транспортировка
Подготовка газа к транспортировке
В некоторых месторождениях газ является отличным качеством, но в целом газ не является конечным продуктом. Помимо содержания целевых компонентов (а целевые компоненты могут отличаться у разных конечных пользователей), газ содержит примеси, которые трудно транспортировать и нежелательно применять.
Например, водяной пар может конденсироваться и скапливаться в различных участках трубопровода, обычно на поворотах, тем самым препятствуя движению газа. Сероводород является мощным коррозионным агентом и может повредить трубы, оборудование и резервуары для хранения.
Поэтому перед отправкой в магистральный трубопровод или на нефтехимический завод газ проходит обработку на газоперерабатывающем заводе (ГПЗ).
Первым этапом лечения является удаление нежелательных загрязнений и сушка. Затем газ сжимается до давления, необходимого для переработки. Обычно природный газ сжимается до 200-250 бар, что уменьшает его объем в 200-250 раз.
Далее следует этап зачистки. В специальных установках газ разделяется на нестабильный бензин и отбензиненный газ. Затем отбензиненный газ направляется в магистральные трубопроводы и на нефтехимические заводы.
Нестабильный бензин направляется на газофракционирующие установки, где разделяется на легкие углеводороды (этан, пропан, бутан и пентан). Эти вещества также являются ценным сырьем, особенно для производства полимеров. Смесь бутана и пропана затем используется в качестве конечного продукта, особенно в качестве бытового топлива.
Газопровод
Трубопроводы являются основным средством транспортировки природного газа.
Типичный диаметр газопровода составляет 1,42 метра. Газ в трубопроводе перекачивается под давлением 75 бар. При движении газа по трубе он преодолевает силы трения и постепенно теряет энергию, которая распространяется в виде тепла. По этой причине вдоль трубопровода через равные промежутки строятся специальные компрессорные усилительные станции. Здесь газ сжимается и охлаждается до необходимого давления.
Для обеспечения немедленной доставки потребителю от основного газопровода отходят трубы меньшего диаметра (газораспределительная сеть).
Транспортировка СПГ
Как быть с труднодоступными районами вдали от магистрального газопровода? Газ транспортируется в эти районы по морю и суше в сжиженном виде (СПГ) в специальных криогенных резервуарах.
В море сжиженный природный газ перевозится на танкерах для сжиженного природного газа (СПГ-танкерах), оборудованных изотермическими резервуарами.
Сжиженный природный газ транспортируется по суше как железнодорожным, так и автомобильным транспортом. Для этого используются специальные резервуары с двойными стенками, которые могут поддерживать необходимую температуру в течение определенного периода времени.
Применение природного газа
Природный газ в основном используется для отопления, производства электроэнергии и бытовых нужд. В России, например, около 50 % поставок приходится на энергетические компании и коммунальные предприятия. Он также используется в качестве сырья для производства пластмасс и других органических веществ, а также в качестве топлива для транспортных средств.
Дополнительная информация: что такое природный газ?
Химический состав природного газа представлен метаном (CH4) — до 98%. Могут присутствовать более тяжелые углеводороды, такие как
Дело — труба. А на том конце трубы.
Как бы ни была закручена труба, на конце всегда находится газосжигающий агрегат. Это не имеет к этому никакого отношения. Теперь, когда мы поговорили о кухнях, давайте перейдем к системам водяного отопления. Они, как и любой газ, должны быть удобными, экономичными и экологически чистыми.
Современные водонагревательные котлы должны обеспечивать горячей водой как систему водоснабжения, так и систему отопления. Вода должна быть нагрета и подана быстро — за считанные минуты, а если сработает, то и меньше.
Было бы здорово, если бы автоматика котла обеспечивала дистанционное управление, чтобы помещение отапливалось до прихода хозяина. Двухконтурный котел Alteas X от Ariston — это хороший пример реализации такого удобного управления. Поскольку один из его контуров отвечает за подачу воды, а другой — за отопление и специальные приложения, вы можете не только управлять чудом техники дистанционно, но и вызвать специалистов, если что-то пойдет не так.
Примечательной особенностью метана является то, что его относительно легко сжижать, а затем хранить и переливать в бутылки. Современное газовое оборудование позволяет чередовать источники топлива без добавок, как в случае с Alteas One Gas, одной из компаний.
Около года назад мы уже писали о конкурсе Ariston Comfort Challenge. Там трое отважных монтажников доставили газовый котел Alteas 1 на полярную станцию Disco в Гренландии. Живущий там ученый изучает полярные биокомпозиции: рыб, птиц и растений. Это Северный полюс, где он заморожен. Животным в Гренландии тоже холодно, но они по-прежнему чувствуют себя как дома, потому что миллионы лет развития позволили им приспособиться к климату. Люди, с другой стороны, родом из тропиков и должны тепло одеваться для более высоких широт. Что им действительно нужно, так это теплый, уютный дом, несмотря на вьюги и метели.
Именно это и решили сделать специалисты компании Ariston, доставив самый современный отопительный котел к Полярному кругу и установив его на месте проведения исследований. Благодаря этому котлу в нем тепло и комфортно.
Ветряные турбины и солнечные батареи прочно вошли в нашу жизнь, но считать традиционное углеводородное топливо остатками прошлого пока преждевременно. По крайней мере, возможность их использования означает свободу выбора. Вполне вероятно, что их использование в нашей жизни станет символом устойчивости, как сегодня ветряные турбины. Сады расцветают, белые медведи возвращаются со свалки во льды, а Грета Торнбург возвращается в школу.
Они предназначены для сжигания газа — больше они ничего с ним не делают. Предположительно, в странах, производящих эти водонагреватели, нет мощных химических и нефтегазоперерабатывающих предприятий. Хотя более вероятно, что специализация будет близка к автору статьи (
У ламп не один изобретатель. История лампы — это ряд открытий, сделанных разными людьми в разное время (см. Лампы: история изобретений). Однако особенно выдающимися являются заслуги Родигина в создании лампы накаливания. Родигин первым предложил использовать в лампочке вольфрамовую нить (в современных лампочках нить сделана из вольфрама) и скручивать нить в виде спирали. Родигин также первым удалил воздух из колбы, многократно продлив срок ее службы. Еще одно изобретение Родигина для продления срока службы лампочки заключалось в заполнении лампочки инертным газом. Молибденовые и вольфрамовые лампы Родигина были представлены на Всемирной выставке 1900 года в Париже. В прошлом году Санкт-Петербургский электротехнический институт присвоил изобретателю звание «Почетный электрик». В 1906 году патент на вольфрамовую лампочку был приобретен известной компанией GeneralElectricCompany, позже объединенной Эдисоном. В то время Эдисон все еще экспериментировал с углеродной нитью. Поэтому именно Родигин, а не Эдисон, создал сегодняшнюю лампу накаливания.
