Tout sur le gaz naturel: composition et propriétés, production et utilisation du gaz naturel

En raison de son efficacité énergétique élevée et de son respect de l'environnement, le gaz naturel et le pétrole sont d'une importance capitale. Il est largement utilisé comme carburant et sert également de matière première précieuse pour l'industrie chimique.

Et bien que l'utilisation du gaz soit devenue quotidienne et habituelle, sa composition et sa substance plutôt dangereuse restent difficiles - pour entrer dans le brûleur d'un appareil à gaz, cela va très loin et est difficile.

Dans l'article, nous analyserons les principaux problèmes associés au gaz combustible naturel - nous parlerons de sa composition et de ses propriétés, décrirons les étapes de la production, du transport et du traitement du gaz, sa portée. Considérez les idées modernes sur l'origine des réserves d'hydrocarbures, les faits intéressants et les hypothèses.

Qu'est-ce que le gaz combustible naturel?

Il existe une opinion selon laquelle le gaz se trouve sous terre dans les vides et en est facilement extrait, pour lequel il suffit de forer un puits. Mais en réalité, tout est beaucoup plus compliqué: le gaz peut être situé à l'intérieur d'une roche poreuse, peut être dissous dans l'eau, les hydrocarbures liquides et le pétrole.

Pour comprendre pourquoi cela se produit, n'oubliez pas que le mot "gaz" vient du grec "chaos", Qui reflète le principe de comportement de la substance. À l'état gazeux, les molécules se déplacent de manière aléatoire, essayant de remplir uniformément tout le volume possible. Pour cette raison, ils sont capables de pénétrer et de se dissoudre dans d'autres substances, y compris des liquides et des minéraux plus denses. La pression et la température élevées améliorent considérablement le processus de diffusion. C'est souvent sous la forme d'un tel «cocktail» que le gaz naturel est contenu dans les intestins.

Mais d'abord, parlons de ce qu'est le gaz et de ce qu'il est - considérons la composition chimique et les propriétés physiques du gaz combustible naturel.

Caractéristiques chimiques

Le gaz extrait des intestins, appelé "naturel", est un mélange de différents gaz.

En composition, il est divisé en trois groupes de composants:

• combustible- hydrocarbures;
• incombustible (ballasts) - azote, dioxyde de carbone, oxygène, hélium, vapeur d'eau;
• nuisible impuretés - sulfure d'hydrogène et mercaptans.

Le premier et principal groupe est un ensemble d'hydrocarbures de méthane (homologues) avec le nombre d'atomes de carbone de 1 à 5. Le plus grand pourcentage dans le mélange est le méthane (de 70 à 98%) ayant un atome de carbone. La teneur en autres gaz (éthane, propane, butane, pentane) va des unités aux dixièmes de pour cent.

Le gaz produit par les champs est caractérisé par une forte concentration de méthane. Dans les associés, extraits du pétrole, la proportion de méthane est beaucoup plus faible: 30 - 60%, et les homologues plus élevés: 10 - 20%

En plus des hydrocarbures, des substances non combustibles en petites quantités peuvent être présentes dans le mélange: sulfure d'hydrogène, azote, dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, hydrogène et autres. Mais, selon le domaine, les proportions d'hydrocarbures, ainsi que la composition des autres gaz, peuvent fluctuer considérablement.

Propriétés physiques du gaz

Selon les propriétés physiques du méthane CH₄ incolore et inodoretrès combustible. À des concentrations dans l'air supérieures à 4,5% - explosif. Cette propriété, combinée au manque d'odeur, pose une grande menace et un grand problème. Surtout dans les mines, car le méthane est absorbé par le charbon.

Nous avons écrit sur les causes d'une explosion de gaz dans les conditions domestiques ce truc.

Pour donner une odeur au gaz, afin de détecter ses fuites, des substances spéciales à l'odeur désagréable, des substances odorantes, y sont ajoutées avant le transport. Le plus souvent, ce sont des composés contenant du soufre - l'éthanethiol ou l'éthylmercaptan. La fraction d'impuretés est choisie de manière à ce que la fuite soit perceptible à une concentration de gaz de 1%.

Le principal avantage du carburant bleu est sa chaleur de combustion spécifique élevée - 39 MJ / kg. Dans ce cas, des substances inoffensives sont libérées: l'eau et le dioxyde de carbone. C'est également un facteur important qui permet l'utilisation du méthane au quotidien.

D'où vient le gaz des entrailles de la terre?

Bien que les gens aient appris à utiliser le gaz il y a plus de 200 ans, jusqu'à présent, il n'y a pas de consensus sur la provenance du gaz dans les entrailles de la terre.

Théories de base de l'origine

Il existe deux théories principales de son origine:

• minéral, expliquant la formation de gaz par les processus de dégazage des hydrocarbures des couches plus profondes et plus denses de la terre et les élevant vers des zones à plus basse pression
• organique (biogénique), selon lequel le gaz est un produit de décomposition des restes d'organismes vivants dans des conditions de haute pression, de température et de manque d'air.

Sur le terrain, le gaz peut se présenter sous la forme d'un cluster séparé, d'un bouchon de gaz, d'une solution dans le pétrole ou l'eau ou d'hydrates de gaz. Dans ce dernier cas, les dépôts sont situés dans des roches poreuses entre des couches d'argile étanches aux gaz. Le plus souvent, ces roches sont du grès compacté, des carbonates, des calcaires.

La part des gisements de gaz conventionnels n'est que de 0,8%. Un pourcentage légèrement supérieur tombe sur le charbon profond et le gaz de schiste - de 1, 4 à 1,9%. Les types de dépôts les plus courants sont les gaz et les hydrates dissous dans l'eau - dans des proportions à peu près égales (46,9% chacune)

Étant donné que le gaz est plus léger que le pétrole et que l'eau est plus lourde, la position des fossiles dans le réservoir est toujours la même: le gaz est au-dessus du pétrole et l'eau soutient tout le champ de pétrole et de gaz par le bas.

Le gaz dans le réservoir est sous pression. Plus les dépôts sont profonds, plus ils sont élevés. En moyenne, pour tous les 10 mètres, l'augmentation de pression est de 0,1 MPa. Des formations anormalement élevées existent. Par exemple, sur les gisements Achimov du gisement Urengoy, il atteint 600 atmosphères et plus avec une profondeur de 3800 à 4500 m.

Faits et hypothèses intéressants

Il n'y a pas si longtemps, on pensait que les réserves mondiales de pétrole et de gaz devaient déjà être épuisées au début du XXIe siècle. Par exemple, le géophysicien américain faisant autorité Hubbert a écrit à ce sujet en 1965.

À ce jour, de nombreux pays continuent d'augmenter la production de gaz. Rien n'indique vraiment que les réserves d'hydrocarbures s'épuisent.

Selon le docteur en sciences géologiques et minéralogiques V.V. Polevanova, ces idées fausses sont causées par le fait que la théorie de l'origine organique du pétrole et du gaz est encore généralement acceptée et appartient à la plupart des scientifiques. Bien que toujours D.I. Mendeleev a étayé la théorie de l'origine profonde inorganique du pétrole, puis cela a été prouvé par Kudryavtsev et V.R. Larin.

Mais de nombreux faits parlent contre l'origine organique des hydrocarbures.

En voici quelques uns:

• des gisements sont découverts à des profondeurs allant jusqu'à 11 km, dans des fondations cristallines, où l'existence de matière organique ne peut même pas être théoriquement;
• en utilisant la théorie organique, seulement 10% des réserves d'hydrocarbures peuvent être expliquées, les 90% restants sont inexplicables;
• la sonde spatiale Cassini découverte en 2000 sur le satellite des ressources géantes d'hydrocarbures de Saturne Titan sous forme de lacs, plusieurs ordres de grandeur supérieurs à la terre.

L'hypothèse avancée par Larin de la Terre initialement hydrurée explique l'origine des hydrocarbures par la réaction de l'hydrogène avec le carbone dans les profondeurs de la terre et le dégazage ultérieur du méthane.

Selon elle, il n'y a pas d'anciens gisements jurassiques. Tout le pétrole et le gaz pouvaient se former il y a de 1 à 15 mille ans. Au fur et à mesure de la sélection, les stocks peuvent se reconstituer progressivement, comme on le voit dans les champs pétroliers développés et abandonnés depuis longtemps.

Comment sont les mines et les transports?

Le processus d'extraction du gaz combustible naturel commence par la construction de puits. Selon l'occurrence de la strate gazeuse, leur profondeur peut atteindre 7 km. À mesure que le forage progresse, un tuyau (tubage) est abaissé dans le puits. Pour empêcher la fuite de gaz à travers l'espace entre le tuyau et les parois du puits, le jointoiement est effectué - en remplissant l'espace avec de l'argile ou du ciment.

À la fin de la construction, l'appareil de forage est retiré et des raccords de fontaine sont installés sur la tête du tubage. C'est une conception de vannes et de vannes, sert à sélectionner le gaz du puits.

Le nombre de puits peut être assez important.

Plusieurs fonctions sont attribuées aux raccords de fontaine: il maintient les tuyaux tubulaires suspendus dans le puits, contrôle les modes de fonctionnement, mesure les paramètres des parties externes et internes du puits

L'ensemble du cycle de production de gaz naturel se déroule en trois étapes:

1. Développement du champ gazier. À la suite du forage, une différence de pression est créée. Pour cette raison, le gaz se déplace à travers le réservoir vers les puits.
2. Exploitation de puits de gaz. À ce stade, le gaz traverse le boîtier.
3. Collecte et préparation au transport. Le gaz de tous les raccords de fontaine est fourni aux complexes technologiques spéciaux des usines de traitement du gaz. Ce sont des gaz secs nettoyage des impuretés nocives.

Même de petites concentrations de sulfure d'hydrogène, de vapeur d'eau ou de particules entraînent une corrosion rapide, la formation d'hydrates et des dommages mécaniques à la surface interne du pipeline.

La préparation finale du transport a lieu au siège. Il comprend le post-traitement et l'élimination des condensats d'hydrocarbures, le refroidissement du gaz pour réduire son volume.

Le principal type de transport de gaz sur de longues distances est conduite de gaz. Il s'agit d'un système de structures d'ingénierie complexes, des pipelines eux-mêmes aux stockage souterrain.

Au dernier point de l'autoroute se trouvent les stations de distribution de gaz (GDS). Ici, le dernier nettoyage des impuretés de la poussière et des liquides a lieu, la pression est réduite au niveau requis par les consommateurs, elle est stabilisée, la consommation de gaz est prise en compte et l'odorant est ajouté.

Un autre type courant de transport de méthane est le transport maritime par navires spéciaux - transporteurs de gaz.

Les énormes réservoirs sphériques ne permettront pas de confondre le transporteur de gaz avec d'autres types de navires. Ce sont des thermos qui maintiennent une température constante requise pour le méthane liquide -163 ° С

La conversion du gaz à l'état liquide est réalisée dans des usines spéciales de GNL. Le processus se déroule en deux étapes: d'abord, le méthane est refroidi à -50 ° C, puis à -163 ° C. Dans le même temps, son volume diminue de 600 fois.

Traitement et portée

La haute combustibilité du gaz naturel détermine son application principale. Il est utilisé sous forme de combustible dans les usines, les usines, les centrales thermiques, les chaufferies, les institutions, les bâtiments résidentiels, les installations agricoles et bien d'autres. Nous vous recommandons de lire les règles usage domestique de gaz.

La production et le raffinage du pétrole s'accompagnent toujours de la libération de gaz associé. Dans certains cas, ses volumes peuvent être impressionnants et jusqu'à 300 mètres cubes par mètre cube de pétrole brut.

Mais il existe un grand nombre de champs où le gaz naturel associé n'est pas utilisé, mais torché. Par exemple, dans toute la Russie, jusqu'à 25% des matières premières utiles sont ainsi perdues.

Une partie du gaz associé est fournie aux usines de traitement de gaz. De celui-ci, on obtient du gaz sec purifié, qui est utilisé pour le chauffage. Un autre composant précieux est un mélange d'hydrocarbures légers.

Le diagramme montre une image générale du processus de traitement du gaz produit. Le rôle des produits finis dans l'industrie chimique moderne est difficile à surestimer

Il est ensuite divisé en fractions dans des installations spéciales. Le résultat est des hydrocarbures tels que le propane, le butane, l'isobutane, le pentane. Pour réduire le volume, la facilité de transport et de stockage liquéfier.

La conversion des voitures au gaz est rapidement rentable et permet des économies de coûts tangibles. L'expansion du réseau de stations-service contribue à l'augmentation du parc de voitures avec HBO. Non seulement les conducteurs gagnent, mais aussi les piétons qui n'ont pas à respirer les gaz d'échappement nocifs

Le propane et le butane sont utilisés pour chauffer les maisons. gaz en bouteille soit pour les voitures. Mais la majeure partie est destinée à un traitement ultérieur dans les usines pétrochimiques.

Par chauffage à haute température (pyrolyse), les principales matières premières de toutes les matières synthétiques sont obtenues à partir d'eux - monomères: éthylène, propylène, butadiène. Sous l'action de catalyseurs, ils sont combinés en polymères. La sortie produit des matériaux précieux tels que le caoutchouc, le PVC, le polyéthylène et bien d'autres.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Dans le film documentaire sur le gaz est accessible et clair:

Ce film de formation est dédié au transport de troncs de gaz:

Nous ne savons toujours pas tout sur le gaz naturel - son origine est encore pleine de mystères. On espère que le carburant bleu est en effet un cadeau inépuisable qui suffira pour nous et nos descendants.

Avez-vous des questions après avoir lu le matériel ci-dessus? Ou souhaitez-vous compléter l'article par des commentaires utiles, des faits intéressants ou des photographies? Écrivez vos commentaires, posez des questions, participez à la discussion - le formulaire de commentaires se trouve ci-dessous.