8. Природный попутный газ
Природные газы в зависимости от условий нахождения в природе разделяются на: сопровождающие нефть (попутные) и добываемые из газовых и газоконденсатных месторождений. Количество попутных газов, всегда сопровождающих нефтяные залежи и выделяющихся из нефти при ее добыче, определяется газовым фактором, выражающим число м3 газа на 1 т нефти. Этот показатель прямо указывает на родство природного газа и нефти и позволяет рассматривать газ как самую легкую фракцию нефти.
Основной составной частью природного газа является метан (СН4). Кроме метана, в состав природного газа входят его ближайшие гомологи: этан, пропан, бутан. Содержание метана в природном газе обратно пропорционально общей молекулярной массе углеводорода. Различный состав имеет природный газ разных месторождений. Средний состав природного газа следующий (% об.): метан — 80-97, этан — 0,5-0,4, пропан — 0,2-1,5, бутан — 0,1-1, пентан — 0-1.
На другие газы приходится от 2 до 13 % объема. Газы газоконденсатных месторождений отличаются от газов обычных газовых месторождений тем, что метану в них сопутствуют большие количества гомологов С5 и выше. Эти углеводороды при снижении давления на выходе газа конденсируются, образуя жидкую фазу. Образование таких месторождений связывается с обратной растворимостью нефти в газах под высоким давлением в глубинных пластах. Состав газов газоконденсатных месторождений после отделения конденсата близок к составу природного газа. Состав попутных нефтяных газов зависит от условий залегания нефти (температуры и давления) и от состава природного газа отличается значительным содержанием этана, пропана, бутанов и высших углеводородов.
Помимо углеводородов, природные газы могут содержать азот, кислород, некоторое количество инертных газов, диоксид углерода и др. Содержание их в попутных нефтяных и природных газах колеблется в различных пределах. Так, содержание азота может быть от 0 до 30—50 % об., а иногда азот составляет преобладающую часть газа. Количество диоксида углерода может быть от 0 до 10-15 % об. Сероводород присутствует преимущественно в попутных нефтяных газах: его содержание колеблется от десятых долей процента до 6 % об., изредка достигая более высоких значений. Содержание гелия и аргона невелико - до 0,1 % об. (табл. 4 и 5).
Таблица 4
Состав природных газов некоторых месторождений
Таблица 5
Состав попутных нефтяных газов
Изменение состава попутного газа в процессе эксплуатации нефтяного месторождения связано с физическими свойствами газообразных углеводородов. Метан находится в нефти только в газообразном состоянии, его гомологи — в виде растворов, из которых потом они выделяются в определенной последовательности в зависимости от различия в свойствах. Когда давление газа в месторождении высоко, газ состоит практически из метана, но по мере снижения давления содержание гомологов метана в газе нарастает. Поэтому в конце эксплуатации нефтеносного горизонта из нефти выделяется газ, содержащий заметные количества жидких углеводородов, — газовый бензин. В зависимости от содержания газового бензина различают сухие и жирные природные газы. В сухих газах содержание газового бензина не превышает 100 г/м3, к жирным относят газы, содержащие более 100 г газового бензина на 1 м3 газа.