27. Классификация природных газов.

Интернет

Состав природных газов. В состав природных газов входят:

а) Углеводороды – алканы CnH2n+2 и цикланы  CnH2n.

б) Неуглеводороды – азот N2,  углекислый  газ СО2, сероводород Н2S, ртуть, меркаптаны RSH.

в) Инертные газы – гелий, аргон, криптон, ксенон.

Классификация природных газов. Природные газы подразделяют на три группы:

 1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Они представляют собой сухой газ, практически свободный от тяжелых углеводородов.

2. Газы, добываемые вместе с нефтью. Это физическая смесь сухого газа, пропан-бутановой фракции (сжиженного газа) и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они состоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых углеводородов, из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции. Кроме того, присутствуют N2, СО2, H2S, Не, Аг и др.

4. Искусственные газы получают из твердых топлив (горючие сланцы, бурый уголь) в газогенераторах, ретортах, тоннельных и прочих печах при высоких температурах, а иногда и при повышенных или высоких давлениях.

Методичка

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ПРИРОДНЫХ ГАЗОВ

Вопрос генетической классификации газов сложен, так как газы, как правило, благодаря своей миграционной способности обычно не находятся там, где образовались. Образование газов различно и они часто образуют разнообразные смеси.

Первым предложил классификацию газов В. И. Вернадский. Он указывал; что при изучении газов необходимо знать следующие факторы: 1) морфологию природных газов, т. е. формы их нахождения в земной коре; 2) химический состав; 3) историю.

По морфологии природные газы разделяются на:

1. содержащиеся в порах горных пород;

2. свободные (атмосфера),

3. газовые струи — вулканические, тектонические, поверхност­ные;

4. газовые испарения;

5. жидкие растворы газов (газы океанов, морей, рек, различных водных источников);

6) твердые растворы газов (газы, адсорбированные горными породами и минералами).

По истории природные газы В. И. Вернадский подразделил на: 1) газы земной поверхности; 2) газы, связанные с высокой темпе­ратурой; 3) газы, проникающие в земную кору. Под последними подразумеваются газы, проникающие на земную поверхность в связи с тектоническими процессами. Эти тектонические газы В. И. Вернадский подразделил по составу на: азотные; углекислые; ме­тановые; водородные газовые струи; для глубинных зон земной коры — водяные газовые струи, так как вода в условиях больших глубин находится в парообразном состоянии.

A. А. Карцев предложил генетическую классификацию природных газов:

1. космогенные газы,- которые остались от протопланетного облака, из которого образовалась Земля; до наших дней сохранились, по-видимому, только инертные газы — азот и аргон;

2. газы земного генезиса образовались из других веществ в результате различных непрерывно происходящих геохимических процессов; они, в свою очередь, могут быть подразделены на: а) хемогенные; б) радиогенные; в) техногенные — возникшие в резуль­тате деятельности человека; г) биогенные.

Газы различного происхождения образуют разнообразные смеси — газовые ассоциации, определить генезис отдельных компонентов которых не всегда возможно. Поэтому генетическая классификация газов имеет преимущественно теоретическое значение.

Параллельно с процессами образования газов происходят и про­цессы их разрушения, в результате которых вместо газообразных веществ получаются продукты, находящиеся в других фазовых состояниях. Например, при действии кислорода на сероводород образуются твердая свободная сера и жидкая вода.

B. А. Соколовым была предложена классификация природных газов в соответствии с условиями их нахождения в природе и химическим составом (табл.-?).

Газы атмосферы. Свободные газы сосредоточены только в ат­мосфере и в осадочной оболочке Земли. Масса свободных газов атмосферы на порядок превосходит все количество газов стратисферы, в которой масса газов свободных скоплений в залежах составляет лишь небольшую часть.

Таблица 7. Классификация природных газов (по В. А. Соколову)

Тип газа по ус-	Химический состав
ловиям нахождения			Происхождение газа
в природе	Основные ком-	Важнейшие
	поненты	примеси
Газы атмосферы	N2, O2	Аг, СО2, Ne, Не, Кг, Хе, Н2, О2	Смесь газов химическо- го, биохимического и ра- диогенного происхож­дения (Не, Аг)
Газы земной поверхности:
почвы и подпочвы	СО2, N2, О2	Аг, СН4, N20, Н2, благород- ные газы (из атмосферы)	СО2, СН4, N20, H2, преимущественно био- химического происхож- дения, эти газы приме­шаны к атмосферному воздуху
болотные, торфяные	СН4, С02, N2	Аг, Н2, СО, NH3, N20, H2S, благород- ные газы (из атмосферы)	СН4, С02, Н2, NНз, N2O, H2S преимущест- венно биохимичсекого происхождения
морских субакваль- ных осадков	СO2, СH4, N2	Н2, NH3, H2S, Аг	Все газы, кроме благоhод-ных, преимуществен­но биохимического про­исхо-ждения
Газы осадочных пород месторождений:
нефтяных	СН4, TY, N2	H2S, Не, Аг, Н2, TY	Все газы, кроме благоhод-ных, главным обра­зом химического про­исхож-дения. Имеется примесь газов биохимиче­ского происхождения (частично H2S и др.). На значитель-ных глубинах при повы-шен­ной температуре нор­мальная деятельность микроорганизмов прекра­щается, и биохими­ческие газы здесь отсут­ствуют
газовых	СН4, TY	H2S, Не, Аг, СO2, N
каменноугольных	СO2, СH4, TY	СО2, N2, H2,
рассеянные		TY, Не, Аг, H2S

Продолжение табл. 7

Тип газа по ус- ловиям нахождения в природе	Химический состав		Происхождение газа
	Основные ком- поненты	Важнейшие примеси
Газы океанов и мо- рей	СО2, N2	NН3, H2S, 02, Аг	CH3, H2, N2, O2 и частично СО2 биохимичес­кого проис-хождения, часть СО2 и N2 образу­ется химическим пу-тем, а Аг имеет радиоген-ное происхождение. В верхние слои океанов и морей СО2, N2 и О2 попадают из атмосферы
Газы мета- морфических пород	СО2, N2, Н2	СН4, H2S, He, Аг	Газы, кроме благородных, химического происхожде-ния
Газы магматических пород	СОг, Н2	Н2. H2S, He, Аг, На больших глубинах S02, НСl, HF	Газы, кроме благород- ных, химического про- исхождения
Вулканические газы:
высокотемператур- ные (из лавовых озер и др.)	CO2, H2. S02, НС1, HF	N2, CO, NH3, Не, Аг	Вулканические газы (ла- вовых озер, фумарольные газы термальных источни-ков) представля­ют собой в той или иной степени измененные газы, поступаю-щие из верхней мантии с примесью газов из выше­расположенных оболо­чек. Все газы, кроме бла­город-ных, химического происхождения
фумарольные (100— 300Х)	СО2, Н2, H2S, S02, С02	N2, CO, NH3, Не, Аг
термальных источников		N2, CO, NH3, Не, Аг
Газы космоса	Н2, Н2> Не	СО, радикалы СН, СН2, ОН и др.. ионизирован- ные атомы эле- ментов Ne, N2, Аг,	Газы космоса образо- вались в результате ядер- ных, радиационно- химических и химических реакций

Примечание. ТУ — тяжелые углеводороды.

Газы осадочных пород. Условия нахождения газов в осадочной оболочке Земли весьма разнообразны, поскольку, например, /тем­ пература здесь меняется от отрицательных значений в зонах/мно- голетней мерзлоты до нескольких сотен градусов. Давления также меняются от атмосферного до тысяч атмосфер. Различны /также свойства газосодержащих пород. |

По форме нахождения газов в литосфере различают: 1) свободные (в залежах); 2) растворенные (в водах и нефтях); 3) рассеянные в породах.

Газы подземных вод. В зависимости от пористости все осадочные породы в той или иной степени насыщены водой. В порах породы могут находиться воды, нефть или газ. Однако общее количество нефти и газа незначительно по сравнению с количеством воды. И. О. Брод образно назвал скопления нефти и газа «каплями в море воды».

Рассеянные в породах газы —это газы, находящиеся в физико- и физико-химической связи с твердыми (минеральными и органическими) частями горных пород и внутри них. Они пред­ставляют собой газовый фон осадочных пород. В их составе обычно присутствуют СО₂, N₂ и СН₄ с той или иной примесью тяжелых углеводородов, водорода, благородных и некоторых других газов.

Рис. 16. Классификация рассеянных углеводородных ..но»