Попутный и природный нефтяные газы
Газы нефтяные попутные – это природные газы, сопровождающие нефть и
выделяющиеся при ее добыче. Характерной особенностью состава газов нефтяных
попутных является наличие в них, кроме метана, также этана, пропана, бутанов и
паров более тяжелых углеводородов. Во многих газах нефтяных попутных
присутствуют сероводород и негорючие компоненты: азот, углекислый газ, а также
редкие газы – He, Ar. Последние
содержатся в количествах, редко представляющих прмышленный интерес.
Нефть и газ скапливаются в таких
участках земной коры (“ловушках”), где физические и геологические условия
благоприятствуют длительному сохранению. В нефтяной залежи газ, сопровождающий
нефть, может находиться в растворенном виде (тяжелые углеводороды) или
располагаться над нефтью, образуя газовую “шапку”. Состав свободных газов,
находящихся непосредственно над нефтью или мигрировавших в выше расположенные
коллекторы, может сильно отличаться от состава газов, растворенных в нефти.
Состав газов нефтяных попутных, выделяющихся из нефти в процессе ее добычи,
значительно отличается от состава свободных газов, добываемых из газоносных
пластов того же месторождения. Влиянием растворимости тяжелых углеводородов
могут быть объяснены часто наблюдаемые расхождения в составе образцов газов,
получаемых из одной и той же нефтяной скважины. Состав газов сильно зависит от
условий отбора пробы, от давления, под которым находится газ в скважине,
соотношения в пробе свободного газа из залежи и газа, выделившегося из нефти
при ее подъеме в скважине. В связи с этим содержание и состав тяжелых
углеводородов в газах, отобранных на одной и той же площади, показывают
значительные колебания. Это относится и к таким хорошо растворимым газам, как H
S и C O .
При вскрытии пласта скважиной вначале начинает
фонтанировать газ газовой шапки, а затем,по мере падения давления, начинает
выделяться газ, растворенный в нефти. В некоторых случиях, когда газ полностью
растворен в нефти, он добывается вместе с нефтью. Количество газа в кубических
метрах, приходящееся на 1 m добываемой нефти, называют газовым фактором,
который для различных месторождений неодинаков и зависит от природы
месторождения, режима его эксплуатации и может изменяться от 1-2 м до
нескольких тысяч м на 1 m
добываемой нефти. Состав газов нефтяных попутных зависит от природы нефти, в
который они заключены, а также от принятой схемы отделения газа от нефти при
выходе их из скважины. Состав попутных газов некоторых нефтегазовых
месторождений Росси показан в таблице.
Месторождение
|
Метан
|
Этан
|
Пропан
|
Бутаны
|
Высшие
Углеводороды
|
Другие газы:
N , CO, H S
|
Туймазинское…
|
41,9
|
20,0
|
17,3
|
7,9
|
3,3
|
9,6
|
Ромашкинское...
|
37,0
|
20,0
|
18,5
|
8,2
|
4,7
|
11,6
|
Бугурусланское…
|
72,5
|
9,8
|
7,5
|
8,3
|
-
|
1,9
|
Грозненское…
|
30,8
|
7,5
|
21,5
|
20,4
|
19,8
|
-
|
Сураханское…
|
89,7
|
0,16
|
0,13
|
0,28
|
1,26
|
8,4
|
Большая часть газов нефтяных попутных
относится к «жирным» газам, содержащим, кроме метана, тяжелые углеводороды
(пропан, бутан и т.д.) в количестве 50 г/м и выше. Газы, состоящие преимущественно из
метана и содержащие до 50 г/м тяжелых углеводородов, называют «сухими»,
или «тощими». Это, в основном, газы чисто газовых месторождений, содержание
метана в них может составлять 90-98 %. При переработке жирные газы прежде всего
подвергаются удалению бензина, в результате чего из них выделяются
углеводороды, входящие в состав бензина. Полученный при данном процессе бензин
называется газовым. После отбензинивания газы нефтяные попутные состоят преимущественно
из метана, а также небольших количеств этана, пропана и бутана.
Газы нефтяные попутные используют в качестве
топлива и химического сырья. Энергетическое использование связано с высокой
теплотворной способностью газов нефтяных попутных, которая колеблется от 9300
до 14000 ккал/м углеводородной части газа. При электрокрекинге из
метана образуется ацетилен, при конверсии метана перегретым водяным паром или
CO присутствии катализаторов – смесь CO
и H , применяющаяся во многих органических синтезах. Этан и пропан могут
служить источником получения этилена, бутилена, ацетальдегида, других
кислородсодержащих соединений. Бутан может быть использован для получения
дивинила, бутиловых спиртов, метилэтилкетона и других соединений.
Газы природные –
это газы, содержащиеся в недрах Земли, а также газы земной атмосферы. Газы
природные частично растворены в подземных и наземных водах и нефтях,
сорбированы углями и некоторыми глинистыми породами. Газы природные выделяются
из недр земли при вулканической деятельности по тектоническим трещинам,
связанным с газоносными пластами, выносятся минеральными источниками. Газы
природные можно подразделить на газы биохимические, вулканические,
метаморфические, воздушного и химического происхождения, на газы радиоактивных и
термоядерных процессов.
Биохимические газы – продукты жизнедеятельности
бактерий, образуются при превращениях органических веществ, восстановлении
сульфатов или других минеральных солей. В результате таких процессов могут
образоваться CH , C H , H , H S, CO , N .
Вулканические газы выделяются из недр земли
при извержениях, растворены в расплавленной магме, а также образуются при
действии паров воды при высоких температурах на вещества магмы и контактных с
магмой пород.
Метаморфические газы образуются в процессе
превращения ископаемых углей и других горных пород под действием теплоты и
давления, содержат CH , CO , H ,
различные углеводороды, H S, CO и другие.
Газы воздушные, находящиеся в недрах земли, состоят из
N и инертных газов, свободный
кислород в них отсутствует. Газы химического происхождения образуются при
химическом взаимодействии между газообразными веществами, водными р-рами и
горными породами как при нормальных условиях, так и при повышенных температурах
и давлениях, существующих на разных глубинах земной коры. При этом могут
образоваться H , CO, CO , H S, N , а
также CH и другие углеводороды.
В результате радиоактивных процессов и термоядерных реакций образуется гелий,
аргон, ксенон и другие газы.
К газам природным относятся также горючие
газы, скопляющиеся в породах-коллекторах в виде самостоятельных газовых залежей
или же сопутствующие нефтяным, а также горючие газы, заключенные в угольных
пластах. Происхождение природных горючих газов обусловлено биохимическим
разложением органического вещества и дальнейшим метаморфизмом последнего под
воздействием геохимических факторов. Кроме того, горючие газы образуются при
взаимодействии паров воды с карбидами металлов, а также CO и H . Основным газом самостоятельных газовых
залежей и угольных пластов является метан. В газах, сопутствующих нефти, кроме
метана, содержатся значительные количества его гомологов. В таблице дан
примерный состав газовых залежей разных месторождений.
Месторождение
|
CH
|
C H
|
C H
|
C H
|
N +CO
|
Елшанское
|
93,2
|
0,7
|
0,6
|
0,6
|
3,9
|
Бугурусланское
|
76,8
|
4,4
|
0,8
|
12,3
|
Абрамовское
|
98,32
|
0,0
|
0,0
|
0,0
|
1,68
|
Дашавское
|
97,8
|
0,5
|
0,2
|
0,1
|
1,4
|
Ставропольское
|
98,0
|
0,4
|
0,15
|
0,03
|
1,42
|
Шебелинское
|
92,5
|
2,78
|
0,65
|
0,56
|
3,51
|
В некоторых случаях горючие газы содержат повышенное
количество гелия.
Газы природные горючие и газы попутные добываются как
ценное полезное ископаемое. Газы угольных пластов извлекаются при разработке
угольных месторождений с целью предотвратить их выделение в горные выработки. В
некоторых
Странах (Бельгии, Германии, Китае и др.) угольный газ
используется как топливо. В относительно небольших количествах газы природные
содержатся в пористых или трещиноватых породах, вмещающих рудные и нерудные
полезные ископаемые, и мешают добыче последних, выделяясь в рудничную
атмосферу.