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 1,7 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.