Природные газы
Природными газами называются смеси горючих газов, добываемых из недр земли. Различают чисто газовые месторождения, из которых газ добывается без примесей нефти, и нефтегазовые месторождения, из которых газ добывается попутно с добычей нефти. В первом случае природные горючие (углеводородные) газы, находящиеся под землей в горных породах, обладающих пористостью (пески, известняки), и ограниченные сверху и снизу породами, а с боков водой, образуют подземные природные резервуары газа. Во втором случае газ, образовавшийся вместе с нефтью в недрах земли, может находиться в следующих состояниях:
- в растворенном состоянии в нефти, когда газ состоит из тяжелых углеводородов и углекислого газа;
- в свободном состоянии в нефти в виде отдельных пузырьков или над поверхностью нефти, образуя так называемую газовую подушку. В этом случае добываемый газ называется попутным или нефтяным.
Для газов, добываемых из чисто газовых месторождений, характерно большое содержание метана и относительно небольшое содержание тяжелых углеводородов и углекислого газа. Так, например, состав ставропольского газа (сухого), поступающего в Москву, следующий (%):
|
Метан (СН4) |
98,6 |
|
Этан, пропан, бутан |
0,6 |
|
Углекислый газ (СO2) |
0.1 |
|
Азот (N2) |
0.7 |
|
Всего |
100 |
Теплота сгорания около 8000 ккал/нм3. Горючие газы, получаемые из нефтегазовых месторождений, содержат большое количество тяжелых углеводородов и значительное количество азота.
Состав сызранского газа (попутного нефтяного) следующий (%):
|
Метан (СН4) |
31.9 |
|
Этан, пропан, бутан |
1.7 |
|
Углекислый газ (СO2) |
1.6 |
|
Азот (N2) |
31.5 |
|
Всего |
100 |
Схема газовой скважины
1 — колонна труб кондуктора; 2 — колонна обсадных труб; 3 — межтрубное пространство, заполненное цементом; 4 — фонтанные трубы; 5 — уплотнительный паккер; 6 — пьедестал; 7 — крестовина; 8 — манометры; 9 — термометры; 10 — газоносный слой; 11 — отбор газа
Колонна труб кондуктора / служит для предохранения от размывания и обрушения верхних пород в процессе сооружения скважины. Колонна обсадных труб 2 служит для предохранения скважины от обрушения, а также изолирования газоносного пласта от вышележащих пород. Для предотвращения затопления газоносного пласта подземными водами межтрубное пространство 3заполняется цементным раствором. Внутри обсадных труб опускается колонна фонтанных труб 4, по которым газ из пласта выходит на поверхность. В кольцевое пространство между фонтанными и обсадными трубами заделывается уплотнительный паккер 5, предохраняющий обсадные трубы от проникновения в них газа. В устройство оборудования скважины входит пьедестал 6, к которому подвешены обсадные трубы и на котором монтируется все основное оборудование, и крестовина 7 с верхним патрубком, к которому подвешиваются фонтанные трубы и крепится арматура трубопроводов с измерительными приборами.
На промыслах газ, извлекаемый из отдельных скважин, собирается в газосборную сеть и подается на головной регуляторный пункт (ГРП).
Поскольку газ в недрах земли имеет высокое давление, то выход его на поверхность происходит под естественным (собственным) давлением. Из некоторых скважин газ выходит с давлением 100-150 атм. и выше.
Природный газ перед транспортированием подвергается осушке, очистке от посторонних примесей, улавливанию парообразных углеводородов. Осушка газа необходима для того, чтобы вода, содержащаяся в газе, не осложняла эксплуатацию систем газоснабжения. Помимо возможного замерзания воды в газопроводах и арматуре, влага, содержащаяся в газе, способствует кристаллическим отложениям нафталина, находящегося в газе в виде паров на стенках трубопроводов. Эти отложения уменьшают сечения труб для прохода газа. Для снижения образования кристаллов в трубопроводах газ насыщают бензолом или спиртом (этиловым, метиловым и т.п.), в результате чего нафталин извлекается до его поступления в газопровод. Влагу улавливают различными сепараторами, водосборниками.
Осушку газа осуществляют в сосудах, заполненных поглотителем влаги, например хлористым кальцием. Очистку газа от твердых частиц осуществляют в пылеотделителях, устанавливаемых у каждой скважины.
Природные газы не имеют ни цвета, ни запаха. Поскольку горючие газы взрывоопасны, ядовиты и обладают удушающими свойствами, они представляют серьезную опасность.
Для своевременного обнаружения утечек газа ему придают специфический сильный запах. Обработку газа, придающую ему запах, называют одоризацией. Одним изодорантов, используемых для одоризации газовых топлив в газовых хозяйствах, является этилмеркаптан. Одорант должен обладать сильным запахом, хорошо испаряться, быть неядовитым, не вызывать коррозии металла, не вступать с газом в реакции с образованием вредных продуктов и сгорать при сжигании газа.
Одоризацию производят таким образом, чтобы резкий запах меркаптанов ощущался задолго до приближения концентрации газа в воздухе к пределам взрываемости газовоздушной смеси. Так, например, для метана этот предел составляет 5%, поэтому одоризация должна обеспечивать обнаружение газа при «сигнальной норме» содержания метана в воздухе (1%).