• Содержание
• 1 Классификация газового топлива
• 2 Природный газ
• 3 Сбор попутного газа на нефтепромысле
• 4 Получение коксового и сланцевого газов
• 5 Получение генераторных газов
• 6 Получение доменного газа
• 7 Получение искусственных нефтяных газов
• 8 Производство сжиженных газов
• Использованные источники

1. Классификация газового топлива

Все горючие газы, используемые в энергетике, промышленности, коммунальном хозяйстве и быту в качестве топлива, по происхождению делятся на природные и искусственные. Природные газы добываются из недр Земли, искусственные вырабатываются на газовых заводах или получаются в качестве побочного продукта различных технологических процессов.

Природные горючие газы по характеру залегания их в недрах Земли делятся на газы, добываемые из чисто газовых месторождений, которые обычно называют природными, и попутные нефтяные (нефтепромысловые) газы, добываемые вместе с нефтью из нефтяных или нефтегазовых месторождений.

Искусственные горючие газы делятся на различные виды в соответствии с технологией их получения. Основными из этих видов являются следующие: коксовый газ, представляющий собой побочный продукт процесса сухой перегонки жирных каменных углей; сланцевый газ, являющийся основным продуктом сухой перегонки горючих сланцев; генераторные газы, получаемые путем безостаточной газификации различных низкосортных твердых топлив и в свою очередь разделяющиеся на воздушный, водяной, смешанный и паро-кислородный генераторные газы; доменный газ, представляющий собой побочный продукт процесса выплавки чугуна из железных руд; нефтяной газ, получаемый как побочный продукт процессов термической переработки нефти и нефтепродуктов, и сжиженный газ, получаемый при отбензинивании жирных природных, попутных и искусственных нефтяных газов, а также в процессе стабилизации нефти и ее термической переработки.

Приведенный перечень не исчерпывает всего разнообразия существующих горючих газов, но те разновидности их, которые здесь не упомянуты, используются в качестве топлива лишь в небольшом количестве и существенного значения в народном хозяйстве нашей страны не имеют. Относительная роль перечисленных разновидностей газового топлива в балансе нашей страны такова: на долю природных газов в переводе на усл. т. (1 кг усл. т. соответствует 7000 ккал) приходится более 70% всего газопотребления страны, на долю попутных и сжиженных газов -- около 9%; остальное приходится в основном на побочные газы металлургической, нефтяной и химической промышленности.

Приведенные цифры не претендуют на большую точность, поскольку из года в год соотношение между ними изменяется. Значение продукции специальных газовых заводов все больше уменьшается из-за стремительного роста добычи природного газа, а также быстрого развития металлургической, нефтяной и химической промышленности.

2. Природный газ

Природные газы образовались, как и нефть, из остатков растительных и животных организмов, оседавших на морское дно в виде глинистого ила, а затем подвергавшихся длительному воздействию высокотемпературных геологических и биохимических процессов. Образовавшиеся одновременно с нефтью природные газы залегают в недрах Земли вместе с ней, образуя нефтегазовые месторождения. Часть их, состоящая в основном из более тяжелых компонентов, растворена в нефти; другая (из более легких компонентов) скапливается над уровнем нефти, образуя так называемую газовую шапку.

Обладая большой проникающей способностью, естественные газы могут перемещаться в пористых горных породах (пески, известняки и т. д.) на далекие расстояния. Скапливаясь в антиклинальных (т. е. выпуклых кверху) складках этих пород, они образуют чисто газовые месторождения, из которых и добываются природные газы. Кроме того, в настоящее время можно считать доказанным, что природные газы могут генерироваться в огромных количествах и независимо от образования нефти в процессе превращения органических веществ в каменный уголь.

Газоносные пласты чисто газовых месторождений имеют широкое горизонтальное распространение и в нижней своей части заполнены водой. Газовые скопления занимают верхнюю часть пласта, прижатые давлением воды к расположенной над ним газонепроницаемой глинистой покрышке. По этой причине давление газа зависит от глубины, на которой находится уровень воды, воспринимающей вес вышележащих горных пород. Плотность этих пород значительно больше, чем у воды, поэтому пластовое давление существенно превышает гидростатическое, которое составляет около 1 am на каждые 10 л* глубины. Так, на глубине 1000 м пластовое давление может быть значительно выше 100 am. Газоносные пласты располагаются на большой глубине: от 700 до 5000 м и более; поэтому и пластовое давление обычно измеряется многими сотнями атмосфер.

В большинстве случаев природные газы из чисто газовых месторождений в горючей своей части состоят из метана; однако имеются и так называемые газоконденсатные месторождения, в которых находятся и наиболее легкие из жидких компонентов нефти. Название свое такие месторождения получили потому, что из газа выпадает конденсат, состоящий из легких бензиновых фракций и сжиженных углеводородных газов.

Из многих видов бурения наиболее часто применяются роторное и турбинное бурение, а в последнее время и электробурение. При роторном бурении долото, разрушающее породу, приводится во вращение от ротора, расположенного на поверхности земли и соединенного с ним с помощью разъемной и постепенно наращиваемой системы бурильных труб. Выбуренная порода выносится на поверхность глинистым раствором, который нагнетается в забой специальным грязевым насосом, а затем возвращается наверх через затрубное пространство. Вторым назначением этого раствора яв-ляется охлаждение долота, а также укрепление рыхлых стенок пробуренной скважины.

Передача вращения от ротора к долоту, опущенному на всю глубину бурящейся скважины, сопряжено с большими затратами энергии и искривлением скважины. В связи с этим роторное бурение постепенно уступает место турбинному, при котором долото присоединяется через редуктор непосредственно к турбине, вращаемой с помощью глинистого раствора в самом забое. В этой системе бурильные трубы не вращаются, а служат лишь для поддержания турбобура (т. е. агрегата, состоящего из турбины, редуктора и долота) и для нагнетания глинистого раствора.

При электробурении долото вращается электродвигателем, который также опускается в скважину вместе с ним. Питание электродвигателя осуществляется кабелем, проходящим внутри бурильных труб и наращиваемым по мере углубления забоя с помощью разъемных соединительных муфт.

По окончании бурения скважины бурильный инструмент и глинистый раствор удаляют и стенки ее укрепляют обсадными трубами. Для окончательной очистки от глинистого раствора, породы и воды скважину продувают газом, после чего она сдается в эксплуатацию.

Выходя из скважины под действием пластового давления, газ поступает на очистку от песка, пыли и других веществ в центробежных сепараторах. После этого газ осушают, а при значительном содержании в нем сероводорода или двуокиси углерода очищают от них, что повышает его качество и улучшает условия транспортирования. Очищенный природный газ направляют по газопроводу к потребителям. На трассе газопровода примерно через каждые 120 -- 160 км сооружают перекачивающие компрессорные станции (КС), в которых повышают давление газа. Это необходимо для преодоления сопротивления участка газопровода до следующей КС. Давление газа в начале участка 60, а в конце его 25 am. Современные КС оборудуют мощными ротационными компрессорами с приводом от газовых турбин или от электродвигателей. Из магистрального газопровода газ поступает на газорегуляторные станции (ГРС), в которых установлены фильтры для очистки газа, а также регуляторы давления и одоризаторы. В одоризаторах газу придают запах путем впрыскивания легкоиспаряющейся сильно пахнущей жидкости (одоранта). После этого газ по распределительным газопроводам разводится по потребителям или поступает на хранение в газгольдеры.

Необходимость установки газгольдеров диктуется неравномерностью потребления газа. Бытовое потребление имеет максимум в дневные и вечерние часы, ночью оно отсутствует полностью. Расход газа на отопление и вентиляцию достигает максимума во время сгш-них холодов, промышленное потребление его также неравномерно из-за сменности работы предприятий и периодичности технологических процессов.
В последнее время для выравнивания сезонных колебаний потребления газа все шире применяется подземное хранение газа в выработанных и водоносных пластах, хорошо защищенных сверху газонепроницаемой породой. Газ из магистральных газопроводов нагнетается в них через скважины компрессорами под давлением 50--200 am в зависимости от глубины. При подаче из подземного хранилища на ГРС газ подвергается очистке от механических примесей и осушке.

3. Сбор попутного газа на нефтепромысле

Нефть, залегающая в недрах Земли, содержит в себе в растворенном виде газообразные горючие вещества, причем содержание их зависит от величины пластового давления. Обычно в 1 та нефти растворено 200--400 м³ газа. Добывается нефть, так же как и природный газ, через скважины, пробуренные от поверхности земли до нефтеносного пласта. Под давлением газовой шапки нефть поднимается на поверхность, причем давление ее понижается до атмосферного и растворимость газов в ней резко уменьшается. Вследствие этого газ выделяется из раствора и может быть использован в качестве топлива.

Разделение нефти и попутного газа и очистка последнего от нефтяной пыли осуществляются в специальных ловушках -- трапах. Для лучшей сепарации поступающая в трап смесь разбрызгивается, для чего в трапе устраиваются решетки, отбойники, тарелки и другие приспособления. Постоянный уровень нефти в трапе поддерживается с помощью нижнего регулятора уровня, поплавок которого при повышении уровня поднимается и через систему рычагов открывает кран на спускном нефтепроводе. Давление в трапе поддерживается регулятором противодавления, клапан которого открывается давлением газа; проходное сечение в этом случае меняется в соответствии с расходом газа.

Если несмотря на полное открытие клапана на спускном нефтепроводе уровень нефти в трапе повысится до высоты поплавка верхнего регулятора уровня, то последний закрывает свой клапан на газопроводе. При дальнейшем повышении уровня нефти давление в трапе начнет повышаться до предела, после чего откроется предохранительный клапан и нефть начнет выходить в дренажную линию. Это связано с потерей газа и легких фракций нефти, поэтому предохранительный клапан имеет сигнальное устройство, позволяющее обслуживающему персоналу своевременно снизить уровень нефти до нормальной высоты.

Для разделения продукции фонтанов высокого давления (выше 20 am) применяют ступенчатую сепарацию газа и нефти. Нефтегазовая смесь поступает в трап высокого давления, где от нее отделяются в основном легкиекомпоненты (метан и частично этан). Затем нефтегазовая смесь направляется в трапы среднего давления, в которых отделяются более тяжелые компоненты, после чего она последовательно проходит для более глубокого разделения нефти и тяжелых газов через трап низкого давления и вакуум-трап. Регулирование давления на каждой стадии сепарации осуществляется соответствующими регуляторами давления. Часть газа из трапа низкого давления поступает в разделитель.

Газ из трапа высокого давления, не содержащий жирных компонентов, после необходимой очистки и осушки направляется непосредственно к потребителю. Газы из трапов среднего и низкого давления, а также газ из вакуум-трапа, пройдя вакуум-компрессорную станцию, направляются на газобензиновый завод для извлечения из них бензина и сжиженных газов. Отделенная от газа нефть направляется в промысловые резервуары, а оттуда на нефтеперерабатывающие заводы.

Сбор попутного газа может быть значительно затруднен в том случае, если скважины разбросаны на большой площади, поскольку прокладка газопроводов от каждой из них к сборному центру становится экономически нецелесообразной. Поэтому пока еще некоторое количество попутного газа теряется, так как его приходится сжигать в факелах. Устранение такого рода потерь попутного газа является одной из весьма существенных проблем, которые в настоящее время решаются газовой промышленностью.

Использованные источники

1.Романовский, С. А. Горючие газы [Text] : производство, распределение и очистка / Романовский С.А. - Киев : Техника, 1964. - 268с.

2 В. В. Мурзаков Горючие газы и их свойства. Издательство «Недра» Ленинградское отделение Ленинград 1970

3 Ю. Б. Закс Химия нефти, газа и пластовых вод. М.: «НБДРА» 1973