Todo sobre el gas natural: composición y propiedades, producción y uso del gas natural.

Debido a su alta eficiencia energética y respeto al medio ambiente, el gas natural, junto con el petróleo, es de suma importancia. Es ampliamente utilizado como combustible y también sirve como materia prima valiosa para la industria química.

Y aunque el uso de gas se ha convertido en algo cotidiano y habitual, sigue siendo difícil en su composición y sustancia bastante peligrosa; para entrar en el quemador de un dispositivo de gas, es un camino largo y difícil.

En el artículo analizaremos los principales problemas asociados con el gas combustible natural: hablaremos sobre su composición y propiedades, describiremos las etapas de producción, transporte y procesamiento de gas, su alcance. Considere ideas modernas sobre el origen de las reservas de hidrocarburos, hechos interesantes e hipótesis.

¿Qué es el gas combustible natural?

Existe la opinión de que el gas se encuentra bajo tierra en los vacíos y se extrae fácilmente de allí, para lo cual es suficiente perforar un pozo. Pero en realidad, todo es mucho más complicado: el gas puede ubicarse dentro de una roca porosa, puede disolverse en agua, hidrocarburos líquidos y petróleo.

Para entender por qué sucede esto, solo recuerde que la palabra "gas" viene del griego "caos", Que refleja el principio de comportamiento de la sustancia. En el estado gaseoso, las moléculas se mueven al azar, tratando de llenar uniformemente todo el volumen posible. Debido a esto, pueden penetrar y disolverse en otras sustancias, incluidos líquidos y minerales más densos. La alta presión y temperatura mejoran enormemente el proceso de difusión. A menudo es en forma de un "cóctel" que el gas natural está contenido en los intestinos.

Pero primero, hablemos sobre en qué consiste el gas y en qué consiste: considere la composición química y las propiedades físicas del gas combustible natural.

Características quimicas

El gas extraído de los intestinos, que se llama "natural", es una mezcla de varios gases.

En composición, se divide en tres grupos de componentes:

• combustible- hidrocarburos;
• incombustible (balastos) - nitrógeno, dióxido de carbono, oxígeno, helio, vapor de agua;
• nocivo impurezas - sulfuro de hidrógeno y mercaptanos.

El primer y principal grupo es un conjunto de hidrocarburos de metano (homólogos) con un número de átomos de carbono de 1 a 5. El mayor porcentaje en la mezcla es metano (del 70 al 98%) que tiene un átomo de carbono. El contenido de otros gases (etano, propano, butano, pentano) varía de unidades a décimas de porcentaje.

El gas producido en los campos se caracteriza por una alta concentración de metano. En el asociado, extraído del aceite, la proporción de metano es mucho menor: 30 - 60%, y los homólogos más altos: 10 - 20%

Además de los hidrocarburos, las sustancias no combustibles en pequeñas cantidades pueden estar presentes en la mezcla: sulfuro de hidrógeno, nitrógeno, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y otros. Pero, dependiendo del campo, las proporciones de hidrocarburos, así como la composición de otros gases, pueden fluctuar significativamente.

Propiedades físicas del gas

De acuerdo con las propiedades físicas del metano CH₄ incoloro e inodoromuy combustible A concentraciones en el aire de más del 4.5% - explosivo. Esta propiedad, combinada con la falta de olor, plantea una gran amenaza y problema. Especialmente en minas, ya que el metano es absorbido por el carbón.

Escribimos sobre las causas de una explosión de gas en condiciones domésticas en estas cosas.

Para darle un olor al gas, para detectar sus fugas, se le agregan sustancias especiales con un olor desagradable, odorizantes, antes del transporte. Muy a menudo, estos son compuestos que contienen azufre: etanetiol o etilmercaptano. La fracción de impurezas se selecciona de modo que la fuga sea notable a una concentración de gas del 1%.

La principal ventaja del combustible azul es su alto calor específico de combustión: 39 MJ / kg. En este caso, se liberan sustancias inofensivas: agua y dióxido de carbono. Este también es un factor importante que permite el uso de metano en la vida cotidiana.

¿De dónde viene el gas de las entrañas de la tierra?

Aunque la gente aprendió a usar el gas hace más de 200 años, hasta ahora no hay consenso sobre el origen del gas en las entrañas de la tierra.

Teorías básicas de origen

Hay dos teorías principales de su origen:

• mineral, explicando la formación de gas por los procesos de desgasificación de hidrocarburos de las capas más profundas y densas de la tierra y elevándolos a áreas con menor presión;
• orgánico (biogénico), según el cual el gas es producto de la descomposición de los restos de organismos vivos en condiciones de alta presión, temperatura y falta de aire.

En el campo, el gas puede estar en forma de un grupo separado, tapa de gas, solución en aceite o agua, o hidratos de gas. En el último caso, los depósitos se encuentran en rocas porosas entre capas de arcilla herméticas a los gases. Muy a menudo, tales rocas son arenisca compactada, carbonatos, calizas.

La participación de los campos de gas convencionales es solo del 0,8%. Un porcentaje ligeramente mayor cae en el gas profundo, el carbón y el esquisto: de 1, 4 a 1.9%. Los tipos más comunes de depósitos son gases e hidratos disueltos en agua, en proporciones aproximadamente iguales (46,9% cada uno)

Dado que el gas es más liviano que el petróleo y el agua es más pesada, la posición de los fósiles en el depósito es siempre la misma: el gas está encima del petróleo, y el agua soporta todo el campo de petróleo y gas desde abajo.

El gas en el depósito está bajo presión. Cuanto más profundos son los depósitos, más alto es. En promedio, por cada 10 metros, el aumento de presión es de 0.1 MPa. Existen formaciones anormalmente altas de presión. Por ejemplo, en los depósitos Achimov del depósito Urengoy, alcanza 600 atmósferas y más con una profundidad de 3800 a 4500 m.

Hechos e hipótesis interesantes

No hace mucho tiempo se creía que las reservas mundiales de petróleo y gas ya deberían estar agotadas a principios del siglo XXI. Por ejemplo, el autorizado geofísico estadounidense Hubbert escribió sobre esto en 1965.

Hasta la fecha, muchos países continúan aumentando la producción de gas. No hay señales reales de que las reservas de hidrocarburos se estén agotando.

Según el doctor en ciencias geológicas y mineralógicas V.V. Polevanova, tales conceptos erróneos son causados ​​por el hecho de que la teoría del origen orgánico del petróleo y el gas todavía es generalmente aceptada y es propiedad de la mayoría de los científicos. Aunque todavía D.I. Mendeleev fundamentó la teoría del origen inorgánico profundo del petróleo, y luego Kudryavtsev y V.R. Larin

Pero muchos hechos hablan en contra del origen orgánico de los hidrocarburos.

Aquí hay algunos de ellos:

• los depósitos se descubren a profundidades de hasta 11 km, en cimientos cristalinos, donde la existencia de materia orgánica ni siquiera puede ser teóricamente;
• utilizando la teoría orgánica, solo se puede explicar el 10% de las reservas de hidrocarburos, el 90% restante son inexplicables;
• la sonda espacial Cassini descubierta en 2000 en el satélite de los recursos de hidrocarburos gigantes de Saturno Titán en forma de lagos, varios órdenes de magnitud más altos que la tierra.

La hipótesis presentada por Larin de la Tierra inicialmente hidrurada explica el origen de los hidrocarburos por la reacción del hidrógeno con el carbono en las profundidades de la tierra y la posterior desgasificación del metano.

Según ella, no hay depósitos jurásicos antiguos. Todo el petróleo y el gas podrían formarse en el rango de 1 a 15 mil años atrás. A medida que avanza la selección, las existencias pueden reponerse gradualmente, como se ve en los campos petroleros abandonados y de largo desarrollo.

¿Cómo es la minería y el transporte?

El proceso de extracción de gas combustible natural comienza con la construcción de pozos. Dependiendo de la ocurrencia del estrato portador de gas, su profundidad puede alcanzar los 7 km. A medida que avanza la perforación, se baja una tubería (carcasa) al pozo. Para evitar el escape de gas a través del espacio entre la tubería y las paredes del pozo, se realiza la lechada, llenando el espacio con arcilla o cemento.

Al final de la construcción, se retira la plataforma de perforación y se instalan accesorios de fuente en el cabezal de la carcasa. Es un diseño de válvulas y válvulas, sirve para seleccionar gas del pozo.

El número de pozos puede ser bastante grande.

Se asignan varias funciones a los accesorios de la fuente: mantiene los tubos suspendidos en el pozo, controla los modos de operación, mide los parámetros de las partes externas e internas del pozo

Todo el ciclo de producción de gas natural se lleva a cabo en tres etapas:

1. Desarrollo de yacimientos de gas.. Como resultado de la perforación, se crea una diferencia de presión. Debido a esto, el gas se mueve a través del depósito hacia los pozos.
2. Operación de pozos de gas. En esta etapa, el gas pasa a través de la carcasa.
3. Recogida y preparación para el transporte.. El gas de todos los accesorios de la fuente se suministra a complejos tecnológicos especiales de plantas de tratamiento de gas. Son gas seco limpieza de impurezas nocivas.

Incluso pequeñas concentraciones de sulfuro de hidrógeno, vapor de agua o material particulado provocan corrosión rápida, formación de hidratos y daños mecánicos en la superficie interna de la tubería.

La preparación final para el transporte se lleva a cabo en la sede. Incluye el tratamiento posterior y la eliminación del condensado de hidrocarburos, enfriando el gas para reducir su volumen.

El principal tipo de transporte de gas a largas distancias es tubería de gas. Es un sistema de estructuras de ingeniería complejas desde las propias tuberías hasta almacenamiento subterráneo.

En el punto final de la carretera se encuentran las estaciones de distribución de gas (GDS). Aquí, se realiza la última limpieza de impurezas de polvo y líquidos, se reduce la presión al nivel requerido por los consumidores, se estabiliza, se toma en cuenta el consumo de gas y se agrega olor.

Otro tipo común de transporte de metano es el transporte marítimo por embarcaciones especiales: transportistas de gas.

Los enormes tanques esféricos no permitirán que el portador de gas se confunda con otros tipos de recipientes. Son termos que mantienen una temperatura constante requerida para el metano líquido -163 ° С

La conversión de gas en estado líquido se lleva a cabo en plantas especiales de GNL. El proceso se lleva a cabo en dos etapas: primero, el metano se enfría a -50 ° C, y luego a -163 ° C. Al mismo tiempo, su volumen disminuye 600 veces.

Procesamiento y alcance

La alta combustibilidad del gas natural determina su aplicación principal. Se utiliza como combustible en fábricas, fábricas, centrales térmicas, calderas, instituciones, edificios residenciales, instalaciones agrícolas y muchos otros. Le recomendamos que lea las reglas uso doméstico de gas.

La producción y refinación de petróleo siempre va acompañada de la liberación de gas asociado. En algunos casos, sus volúmenes pueden ser impresionantes y hasta 300 metros cúbicos por metro cúbico de petróleo crudo.

Pero hay una gran cantidad de campos donde el gas natural asociado no se usa, sino que se quema. Por ejemplo, en toda Rusia, se pierde hasta el 25% de las materias primas útiles.

Parte del gas asociado se suministra a las plantas de procesamiento de gas. A partir de él, se obtiene gas seco purificado, que se utiliza para calentar. Otro componente valioso es una mezcla de hidrocarburos ligeros.

El diagrama muestra una imagen general del proceso de procesamiento de gas producido. El papel de los productos finales para la industria química moderna es difícil de sobreestimar

Luego se divide en fracciones en instalaciones especiales. El resultado son hidrocarburos como propano, butano, isobutano, pentano. Para reducir el volumen, facilidad de transporte y almacenamiento. licuar.

La conversión de automóviles a gasolina se amortiza rápidamente y ofrece ahorros tangibles en los costos. La expansión de la red de estaciones de servicio contribuye a aumentar la flota de automóviles con HBO. No solo ganan los conductores, sino también los peatones que no tienen que respirar gases nocivos

El propano y el butano se usan para calentar hogares. gas embotellado ya sea para autos. Pero la mayor parte se destina a un mayor procesamiento en las plantas petroquímicas.

Por calentamiento a alta temperatura (pirólisis), las principales materias primas para todos los materiales sintéticos se obtienen de ellos: monómeros: etileno, propileno, butadieno. Bajo la acción de catalizadores, se combinan en polímeros. La salida produce materiales tan valiosos como el caucho, el PVC, el polietileno y muchos otros.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

En el documental sobre el gas es accesible y claro:

Esta película de capacitación está dedicada al transporte de troncos de gas:

Todavía no sabemos todo sobre el gas natural; su origen todavía está lleno de muchos misterios. Se espera que el combustible azul sea de hecho un regalo inagotable que será suficiente para nosotros y nuestros descendientes.

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