Как добывают природный газ 4 класс кратко

Обновлено: 02.07.2024

Природный газ - это полезное ископаемое. Газ, так же как нефть и уголь, образовался в земных недрах из органических веществ животного происхождения (то есть отложений давно живших организмов) под действием высоких давлений и температур.

Живые организмы, погибшие и опустившиеся на морское дно, попадали в такие условия, где они не могли ни распадаться в результате окисления (ведь на морском дне нет воздуха и кислорода), ни уничтожаться микробами (их там просто не было). Отложения этих организмов образовали илистые осадки. В результате геологических движений эти осадки проникли на большие глубины. Там под влиянием давления и высокой температуры в течение миллионов лет проходил процесс, при котором содержащийся в осадках углерод перешел в соединения, называемые углеводородами. Свое название они получили потому, что их молекулы состоят из углерода и водорода. Углеводороды с большими молекулами (высокомолекулярные) - это жидкие вещества, из них образовалась нефть. А низкомолекулярные углеводороды (у которых маленькие молекулы) - это газы. Они-то и образовали природный газ. Но только газ образовался под воздействием более высоких температур и давлений, чем нефть.

Вот почему в месторождениях нефти всегда имеется и природный газ.

Со временем эти отложения ушли глубоко вниз - их покрыли слои осадочных пород.

Природный газ - это не однородная субстанция. Он состоит из смеси газов. Основную часть природного газа (98%) составляет газ метан. Кроме метана, в состав природного газа входят этан, пропан, бутан, а также немного неуглеводородных веществ - водорода, азота, углекислого газа, сероводорода.

Природный газ находится в земле на глубине от 1 до нескольких километров. В земных недрах газ находится в микроскопических пустотах - порах. Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами. По этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением.

Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Газ выходит из недр через скважины наружу из-за того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой добычи газа с глубин является разность давлений в пласте и системе сбора.

Ваши комментарии:

Спасибо! Но это только одна из теорий. По другой теории газ и нефть образуются ещё глубже из минеральных пород в мантии Земли. Потом они поднимаются в верхние слои где меньше давление.

Природный газ — это ресурс, который пользуется большим спросом, в результате чего его запасы быстро уменьшаются. Страны-лидеры по наличию его залежей — Россия и США. По оценкам ученых, интенсивная добыча этого исчерпываемого ресурса приведет к тому, что его запасы будут истощены через 50–70 лет.

Происхождение

У ученых до сих пор нет единого мнения по поводу возникновения природного газа. Есть 2 теории, объясняющие его появление:

минеральная (неорганическая);
биогенная (органическая).

Сторонники первой, минеральной, теории считают, что химические элементы, присутствующие в составе ископаемого, были заложены в мантии Земли. По мнению ученых, эти соединения располагаются в глубоких слоях горных пород и представляют собой часть процесса дегазации нашей планеты.

Внутренние движения Земли вызывают поднятие углеводородов, которые образовались в ее глубоких слоях в результате действия высоких температур и давления, ближе к поверхности, где давление наименьшее. Результат таких изменений — появление газовых и нефтяных залежей.

Сторонники минеральной теории подчеркивают, что описанный процесс постоянный, поэтому беспокоиться об истощении запасов природного газа не стоит.

Суть органической теории выражается в следующем: газ образовался из остатков животных и растительных организмов, которые под влиянием высоких температур, а также давления и бактерий, превратились в соединение газообразных углеродов. Последние проникали в пустоты земной коры, формируя пласты газа и нефти. Таким образом, биогенная теория подчеркивает, что природный газ — исчерпываемый природный ресурс.

Состав

Химический состав природного газа представлен метаном (CH4) — его содержание достигает 98 %. Допускается присутствие более тяжелых углеводородов, к которым относятся:

бутан (C4H10);
пропан (C3H8);
этан (C2H6);
неуглеводородные вещества: водород (H2), гелий (Не), азот (N2).

Физические свойства вещества:

бесцветное, без запаха (в чистом виде);
плотность — 0,7 кг/м3 (в сухом газообразном виде) либо 400 кг/м3 (в жидком виде);
температура возгорания — 650 градусов.

Природный газ, находящийся в виде пластовых залежей в недрах Земли, имеет газовое состояние в виде отдельных скоплений. В нефти или воде пребывает в растворенном состоянии.

Месторождения

В зависимости от количества запасов, пласты этого природного ресурса классифицируют на:

супергигантские (более 5 триллионов м3);
гигантские (от 1 до 5 триллионов м3);
крупные (100 миллиардов м3 — 1 триллион м3);
средние (10–100 миллиардов м3);
мелкие (до 10 миллиардов м3).

Крупнейшие месторождения природного газа находятся в территориальных водах Катара и Ирана, России, Туркмении и США.

Выделяют несколько разновидностей природного газа.

Сухой

В составе сухого газа преобладает метан, и в относительно небольших количествах содержатся этан и тяжелые углеводороды. Сухой газ также называют нефтяным, так как он является попутным на месторождениях нефти.

Бедный

Бедный газ получают на каждой стадии гидрогенизации. Его очищают от сероводорода и углекислого газа. В нем содержится около 55 % водорода, 30 % метана, до 6 % этана.

Полученная фракция отправляется на установку глубокого охлаждения и разделения газа.

Тощий

Тощий газ — еще одно название сухого газа, в котором преобладает метан на фоне невысокого содержания этана.

Жирный

Это нефтерастворенный газ, в составе которого присутствует большое количество гомологов метана и тяжелых углеводородов (от С3 и выше). Жирный газ в естественном виде не подходит в качестве топлива: он подлежит переработке на заводах.

Сырой

Сырой газ — природное горючее вещество, относящееся к группе углеводородных. Отличительная особенность — повышенное содержание тяжелых углеводородов (более 15 %). К сырым газам относятся попутные газы нефтяных залежей, а также газоконденсатных.

Сырой газ подлежит осушке, отбензиниванию и последующей очистке на газоперерабатывающих заводах.

Компоненты

В составе природного газа присутствуют:

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 ценный элемент в составе газа — метан.

Химический состав природного газа зависит от того, на каком месторождении он был добыт.

Добыча природного газа

Прежде чем приступить к добыче газа, выполняют геологоразведочные работы, которые позволяют оценить объемы и характер залежей.

Основные способы добычи природного 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 добычи газ отправляют на предприятия по очистке и переработке, чтобы избавиться от различных примесей в его составе.

Применение и использование природного газа

Природный газ обеспечивает потребности государства в обеспечении отопления, производства электроэнергии и бытовых нужд населения.

Природный газ используется в следующих отраслях:

металлургическая промышленность (экономит до 15 % кокса, снижает себестоимость стали и чугуна, повышает производительность труда на 10 % и более);
электроснабжение (природный газ, используемый на электростанциях, уменьшает затраты на топливо и тем самым снижает себестоимость электроэнергии);
цементная, текстильная, стекольная, пищевая (газ повышает производительность труда и снижает себестоимость продукции).

На основе газа изготавливают:

моторное топливо;
полимеры и каучуки (сырьем для них становятся выделенные из газа легкие углеводороды);
сложные химические вещества (лаки, краски, изоляционные материалы, формальдегид).

Используемый как топливо, природный газ намного дешевле и безопаснее для экологии, чем нефтепродукты.

Хранение и способы транспортировки добытого топлива

Распространенный и относительно недорогой способ транспортировки добытого природного газа — перемещение по трубам. Предварительно его обязательно очищают от различных примесей, которые отрицательно влияют на оборудование. Также газ освобождают от влаги, которая в процессе транспортировки переходит в состояние кристаллогидратов и становится причиной закупорки труб.

Современные трубопроводы выдерживают давление в 75 атмосфер и более. Крупные магистрали транспортируют газ даже в отдаленные регионы страны.

Преимущества данного способа:

высокая скорость перемещения газа;
бесперебойная работа;
минимальные потери газа в процессе транспортировки;
автоматический режим перемещения ресурса.

Трубопроводы современной конструкции способны перекачивать около 45 миллиардов м3 газа в год.

Также газ перевозят с помощью автоцистерн. Для этого он должен быть в сжиженном состоянии. Этот способ транспортировки требует особой внимательности и осторожности, и оправдан только в том случае, если газ нужно переместить на небольшое расстояние.

Еще один способ перемещения газа — перевозка танкерами (специальными суднами). Вещество в них также транспортируют в сжиженном виде. Его температура должна находиться в пределах 160 градусов. Это безопасный и относительно недорогой, но медленный способ транспортировки.

Природный газ может храниться как в сжиженном состоянии, так и в форме гидратов. Практикуется подземное хранение газа в емкостях и газгольдерах низкого, среднего и высокого давления.

Влияние на экологию

Природный газ относится к наиболее чистым веществам по сравнению с остальными видами углеводородного топлива. Его сгорание не сопровождается образованием золы и копоти с последующим выбросом в атмосферу, что характерно для нефтепродуктов.

Но и полностью безопасным для экологии это вещество назвать нельзя. При сгорании природного газа образуется углекислый газ, который в больших объемах вреден и при выбрасывании в атмосферу может стать причиной парникового эффекта и изменения климата.

При использовании газовой плиты на кухне, мы не задумываемся, что это за природный газ, который мы используем на протяжении нескольких десятков лет, для приготовления еды, обогрева наших квартир и домов. Это вещество широко применяется в промышленностях различных отраслей.

Природный газ – это полезное ископаемое. Он не имеет цвета и запаха, является взрыво и огнеопасным. При его сжигании выделяется мало вредных веществ. Экологи считают это большим плюсом.

Россию природа наделила огромными месторождениями газа (Уренгой), богаты природным газом в Казахстане, Канаде и США, поэтому эти страны транспортируют его.

Существует несколько версий о происхождении природного газа. Согласно одной, углеводородные соединения поднимаются ближе к поверхности земли, в сторону меньших давлений и температур, и образуют огромные залежи газа, заполняя пустоты в полых породах земли. Эти соединения образовались много миллионов лет назад, когда вместо суши было сплошное водное пространство, умершие морские жители образовывали ил. Вследствие движения земных плит, под воздействием высоких давлений и температур, происходили реакции, в результате которых образовались новые компоненты – углеводородные соединения.

Природный газ – состоит из различных компонентов, основной – метан.

Кроме метана, природный газ состоит из таких элементов как водород, этан, азот, гелий, сероводород, пропан, бутан. Компоненты природного газа в разных местах его скопления неодинаковы, поэтому нет определенной формулы химического состава данного газа, только примерное процентное содержание, тех или иных веществ.

При наличии более 15% этого газа от общего объема воздуха, то данная смесь становится взрывоопасной.

Перед поставкой в дома, на предприятия, заправочные станции газ подлежит очистке от различных вредных для людей и экологии примесей, поэтому в местах его добычи ставятся очистительные сооружения.

Зная, что природный газ ничем не пахнет, почему мы чувствуем запах газа при его выделении? Во избежание больших концентраций природного газа, перед поставкой потребителю он проходит процесс одоризации, его делают пахучим.

Вариант 2

В мире много полезных ископаемых различного происхождения. Они могут быть твердыми, как алмазы и золото, или жидкими, как нефть. Бывают даже газообразные ископаемые. Например, природный газ. Какова роль газа в жизни людей? Какой бывает природный газ? Да и что в принципе он собой представляет?

Общая характеристика данного ископаемого.

Итак, природный газ – это соединение нескольких газов, полученное под землей при условии анаэробного разложения веществ. Как и любое вещество, газ способен существовать во всех агрегатных состояниях, но привычное для него – это газообразное. Встречается в форме скоплений или газовой шапки. Может растворяться в воде или нефти. В кристаллическом состоянии природный газ возможно найти только как газогидраты.

Строение и свойства природного газа.

Главной составляющей природного газа является метан. Его содержание колеблется от 70 до 98%. Но это не все. Еще газ заключает в себе алканы – этан, пропан и бутан, а также водород, азот, инертные газы, углекислый газ и сернистую кислоту, в газообразной форме, естественно. Нет ни запаха, ни цвета. На вкус никто не проверял, но, думаю, что и он отсутствует. Чтобы найти утечку природного газа (если она произошла), используют вещества с резким запахом. Например, сгнившая капуста или протухшие яйца.

Плотность природного газа как газа меняется от 0,7 до 0,85 кг/м3. В жидком виде плотность природного материала равна 400 кг/м3. Горит при температуре, равная 650 градусам по Цельсию. Примерно в 2 раза легче, чем воздух, потому при случившейся утечке газ пойдет вверх.

Насколько полезен и вреден природный газ для человечества?

Чем же помогает людям природный газ? Ну, для начала, это топливо для некоторых видов техники и горючее в некоторых жилищах. При помощи газа производят пластмассы. При сжигании природного газа в атмосферу выделяется в разы меньше вредных соединений, нежели из других источников энергии.

Но есть и проблема. Использование любого топлива в принципе увеличивает содержание углекислого газа в воздухе. Это приводит к усилению парникового эффекта. Кто не знает, он позволяет удерживать солнечное тепло. Именно благодаря данному эффекту, Венера горячее всех остальных планет солнечной системы. Если продолжать и дальше, то на Земле дойдет все до такой степени, что Аляска вернется в промежуток времени, когда там росли бананы!

Классификация и свойства

Природный газ подразделён на 3 основные категории. Они описываются следующими характеристиками:

Исключает присутствие углеводородов, в которых более 2 углеродных соединений. Их называют сухими и получают только в тех местах, которые предназначаются для добычи.
Добывается наряду с первичным сырьём сжиженный и сухой газ и газообразный бензин, смешанные между собой.
Присутствует в составе большое количество тяжёлых углеводородов и сухой газ. Имеется и незначительный процент примесей. Добывают из месторождений газоконденсатного типа.

Природный газ считается смешанным составом, в котором присутствуют несколько подвидов вещества. Именно по этой причине нет точной формулы компонента. Главным является метан, которого содержится более 90%. Он наиболее устойчив к температуре. Легче воздуха и малорастворим в воде. При горении на открытом воздухе образуется пламя голубого цвета. Мощнейший взрыв происходит в том случае, если соединить метан с воздухом в пропорции 1:10. Если человек вдыхает большую концентрацию этого элемента, то его здоровью может быть нанесён вред.

Применяют его как сырьё и промышленное топливо. Также его активно используют, чтобы получить нитрометан, муравьиную кислоту, фреоны и водород. При распаде углеводородных связей под влиянием тока и температур получается применяемый в промышленности ацетилен. При окислении аммиака с метаном образуется синильная кислота.

В составе природного газа имеет такой список компонентов:

Этан — газообразное вещество, не имеющее цвета. При горении освещает слабо. В воде практически не растворяется, а в спирте может при соотношении 3:2. В качестве топлива его не нашёл применения. Основной целью использования считается производство этилена.
Пропан — хорошо применяемый тип топлива, который в воде не растворяется. При сгорании выделяется большое количество тепла.
Бутан — со специфическим запахом, небольшую токсичность. Отрицательно воздействует на здоровье человека: может поражать нервную систему, вызывает аритмию и асфиксию.
Азот может использоваться для того, чтобы в буровых скважинах поддерживать соответствующее давление. Чтобы получить этот элемент, необходимо сжижать воздух и разделить его путём разгонки. Применяется для изготовления аммиака.
Диоксид углерода — соединение может переходить в газообразное из твёрдого состояния при атмосферном давлении. Находится в воздухе и в минеральных источниках, а также выделяется при дыхании существ. Является пищевой добавкой. является довольно токсичным элементом. Он может негативно отразиться на работе нервной системы человека. Имеет запах протухших яиц, сладковатый привкус и является бесцветным. Отлично растворяется в этаноле. С водой не реагирует. Необходим для получения сульфитов, серной кислоты и серы.
Гелий считается уникальным веществом. Он может скапливаться в земной коре. Получают его путём заморозки газов, в состав которых он входит. При нахождении в газообразном состоянии никак себя внешне не проявляет, в жидком — может поражать живые ткани. Он не способен взрываться и воспламеняться. Но если в воздухе будет присутствовать большая его концентрация, то это может привести к удушью. Применяют для заполнения дирижаблей и воздушных шаров, при работе с металлическими поверхностями.
Аргон — это не имеющий внешних характеристик газ. Его применяют при резке и сварке металлических деталей, а также для того чтобы увеличить срок хранения пищевых продуктов (благодаря этому веществу вытесняется вода и воздух).

Физические свойства природного ископаемого следующие: температура самовозгорания составляет 650 градусов по шкале Цельсия, плотность природного газа — 0,68−0,85 (в газообразном состоянии) и 400 кг/м3 (жидкий). При смешении с воздухом взрывоопасными считаются концентрации 4,4−17%. Октановое число ископаемого составляет 120−130. Рассчитывают его исходя из соотношения легковоспламеняющихся компонентов к трудно окисляющимся при сжатии. Теплотворность приблизительно равна 12 тысячам калорий на 1 метр кубический. Теплопроводность газа и нефти одинаковая.

При добавлении воздуха природный источник может быстро воспламеняться. В бытовых условиях он поднимается к потолку. Именно оттуда и начинается возгорание. Связано это с лёгкостью метана. А вот воздух примерно в 2 раза тяжелее этого элемента.

В соответствии с химическими характеристиками, ресурс может вступать в реакции дегидрирования, пиролиза и замещения. Когда в составе будет присутствовать более 4% тяжёлых углеводородов, свойства начнут меняться.

Месторождение и добыча

Газ сжижают уже после его добычи. Именно по этой причине мировые запасы считают в кубических метрах. В год может достигаться до 3,6 миллиарда кубометров. Основными странами поставщиками являются Россия, Аравия, Иран, Туркмения, Катар, США, Венесуэла и Объединённые Эмираты.

Мировым лидером по добыче считается Российская Федерация. Основная часть залежь приходится на Уренгой. Там находится приблизительно 16 триллионов кубических метров газа. Также гигантским является и Ямбургское месторождение, где насчитывается 8,2 триллиона газа.

На важность природного ископаемого указывает расход. Скважины бурят по вечной мерзлоте. Для добычи ямбургского топлива необходимо преодолеть 1−3 километра. Из них примерно 50 метров приходится на мерзлоту.

Имеется ещё и Бованенковское месторождение, запасы которого составляют 4,9 триллиона кубических метров. Для местного населения предприятие по добыче и переработке считается местом занятости и дохода.

На днище Баренцева моря были обнаружены залежи ископаемого. Глубина его зарождений — не более 400 метров. На этой местности добыча в полном объёме не разрабатывается. Примерный объём залежей составляет 4 триллиона.

На юге Карского моря тоже имеются источники газа. Там было открыто Ленинградское (примерно 3 триллиона кубометров) и Русановское (779 миллиардов кубов топлива) месторождения.

Транспортировка топлива

Природный газ из недр в скважины поставляется обычным путём. Лёгкая субстанция имеет свойство просачиваться через имеющиеся в породе поры. Область низкого давления создают в скважине. В местах скопления ресурса оно высокое. На крупные залежи бурят несколько скважин, которые располагаются на равном друг от друга расстоянии.

К окончательной транспортировке топливо следует хорошо подготовить. Это обусловлено наличием примесей, которые могут вызывать осложнения с перемещением или же последующим применением. К примеру, из-за водяных паров при определённых условиях могут получаться гидраты, которые будут оседать в различных местах. Это вызовет затруднительное передвижение. Из-за сероводорода на оборудовании может возникать коррозия.

Кроме того, следует произвести тщательную подготовку трубопровода. Широкое применение получили азотные установки, благодаря которой получается инертная среда.

Трубопроводный способ на сегодняшний день обладает большой популярностью. Обслуживание и монтаж труб является довольно дорогой процедурой. Но несмотря на высокую стоимость, такой метод является наиболее выгодным для транспортировки на ближние и средние дистанции.

Помимо трубопровода, газ могут перевозить в специальных газовозах. Это суда со специальными изотермическими ёмкостями, температурный показатель в которых может составлять -160 градусов. Этот способ на расстояния более 2 тысяч километров считается экономически выгодным.

Применение в различных сферах деятельности

Топливо является основной областью применения. Для транспортировки источника по трубопроводу, необходимо ресурс осушить, в противном случае он может вызвать коррозию на поверхности. Также следует из состава убрать углекислый газ и сероводород.

Чтобы избежать неприятных ситуаций, ископаемое одоризируют — добавляют пахучие элементы, которые будут свидетельствовать про утечку. Без обработки могут быть большие потери топлива, так как, с точки зрения химии, запаха оно не имеет.

Помимо этого, газ является горючим веществом для работы кухонных плит и отопительных котлов. Уже появились и газовые лампы для освещения улиц и помещений.

Из метана в химической промышленности добывают аммиак и некоторые пластификаторы. Из него синтезируются цианистый водород, ацетилен и метанол. Из метана производят и синтетический каучук. Происхождение полиэтилена было открыто при работе с природным газом.

Читайте также: