청색 연료 추출 과정
가스 생산 이전에는 지질 탐사 과정이 있습니다. 그들은 예금 발생의 양과 성격을 정확하게 결정할 수 있습니다. 현재 여러 정찰 방법이 사용됩니다.
중력 - 암석 질량 계산을 기반으로 합니다. 가스 함유 층은 밀도가 현저히 낮다는 특징이 있습니다.
자기 - 암석의 투자율을 고려합니다. 항공 자기 조사를 통해 최대 7km 깊이의 퇴적물에 대한 완전한 그림을 얻을 수 있습니다.
이 기술의 목적
지진 - 장을 통과할 때 반사되는 방사선을 사용합니다. 이 에코는 특수 측정 장비를 잡을 수 있습니다.
지구 화학 - 지하수의 조성은 가스장과 관련된 물질의 함량을 결정하여 연구됩니다.
드릴링은 가장 효과적인 방법이지만 동시에 나열된 방법 중 가장 비쌉니다. 따라서 사용하기 전에 암석에 대한 예비 연구가 필요합니다.
유정 드릴링 방법 천연 가스 생산
현장을 확인하고 예비 매장량을 추정한 후 가스 생산 프로세스가 직접 진행됩니다. 우물은 광물층의 깊이까지 뚫립니다. 상승하는 파란색 연료의 압력을 고르게 분배하기 위해 우물은 사다리로 만들어지거나 망원경처럼 망원경으로 만들어집니다.
우물은 케이싱 파이프로 강화되고 시멘트가됩니다. 압력을 고르게 줄이고 가스 생산 과정을 가속화하기 위해 한 분야에서 여러 우물을 한 번에 뚫습니다. 우물을 통한 가스의 상승은 자연스러운 방식으로 수행됩니다. 가스는 저압 영역으로 이동합니다.
가스에는 추출 후 다양한 불순물이 포함되어 있으므로 다음 단계는 정화입니다. 이 과정을 보장하기 위해 가스 정화 및 처리에 적합한 산업 시설이 현장 근처에 건설되고 있습니다.
천연가스 정화 시스템
탄광을 이용한 채굴
탄층에는 다량의 메탄이 포함되어 있으며, 이를 추출하면 청색 연료를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 탄광 기업의 안전한 운영을 보장할 수 있습니다. 이 방법은 미국에서 널리 사용됩니다.
메탄의 주요 사용 및 처리 방향
수압파쇄법
이 방법으로 가스가 생성되면 우물을 통해 물이나 공기의 흐름이 주입됩니다.따라서 가스가 변위됩니다.
이 방법은 부서진 암석의 지진 불안정성을 유발할 수 있으므로 일부 주에서는 금지됩니다.
수중 채굴의 특징
러시아 최초로 기린스코예 유전에서 수중 생산 단지를 이용한 가스 생산
육지와 수중을 제외하고 가스 매장량이 존재합니다. 우리 나라에는 광범위한 수중 퇴적물이 있습니다. 수중 생산은 무거운 중력 플랫폼을 사용하여 수행됩니다. 그들은 해저에 쉬고 있는 기지에 위치하고 있습니다. 우물 드릴링은 바닥에 위치한 기둥으로 수행됩니다. 탱크는 추출된 가스를 저장하기 위해 플랫폼에 배치됩니다. 그런 다음 파이프라인을 통해 육지로 운송됩니다.
이러한 플랫폼은 단지의 유지 관리를 수행하는 사람들의 지속적인 존재를 제공합니다. 최대 100명까지 가능합니다. 이 시설에는 자율 전원 공급 장치, 헬리콥터 플랫폼 및 직원 숙소가 갖춰져 있습니다.
퇴적물이 해안 근처에 있으면 우물이 비스듬히 수행됩니다. 그들은 육지에서 시작하여 해저 아래에 기지를 남깁니다. 가스 생산 및 운송은 표준 방식으로 수행됩니다.
천연 가스의 기원:
천연가스의 기원에 대해서는 생물(유기) 이론과 무생물(무기, 광물) 이론의 두 가지 이론이 있습니다.
천연 가스의 기원에 대한 생물학적 이론은 1759년 M.V. 로모노소프. 지구의 먼 지질 학적 과거에서 죽은 살아있는 유기체 (동식물)는 수역의 바닥으로 가라 앉았고 미사 퇴적물을 형성했습니다. 다양한 화학 공정의 결과 공기가 없는 공간에서 분해됩니다.지각의 움직임으로 인해 이러한 잔해는 점점 더 깊이 가라앉았고 고온과 고압의 영향으로 천연 가스와 석유와 같은 탄화수소로 변했습니다. 저분자량 탄화수소(즉, 적절한 천연 가스)는 더 높은 온도와 압력에서 형성되었습니다. 고분자 탄화수소 - 오일 - 더 작습니다. 지각의 빈 공간을 관통하는 탄화수소는 유전과 가스전의 퇴적물을 형성했습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 유기물 퇴적물과 탄화수소 퇴적물은 1km에서 수 킬로미터의 깊이까지 깊숙이 내려갔습니다. 퇴적암 층으로 덮여 있거나 지각의 지질 학적 움직임의 영향을 받았습니다.
천연 가스와 석유의 기원에 대한 광물 이론은 1877년 D.I. 멘델레예프. 그는 과열 증기와 용융된 중금속 탄화물(주로 철)의 상호작용의 결과로 고온 및 고압에서 탄화수소가 지구의 창자에서 형성될 수 있다는 사실에서 출발했습니다. 화학 반응의 결과로 철 및 기타 금속의 산화물과 기체 상태의 다양한 탄화수소가 형성됩니다. 이 경우 물은 지각의 균열 단층을 통해 지구의 창자 깊숙이 들어갑니다. 기체 상태에 있는 생성된 탄화수소는 동일한 균열과 단층을 통해 압력이 가장 낮은 영역으로 차례로 상승하여 결국 가스 및 오일 침전물을 형성합니다. 이 과정은 D.I. 멘델레예프와 가설 지지자들은 항상 발생합니다. 따라서 석유 및 가스 형태의 탄화수소 매장량 감소는 인류를 위협하지 않습니다.
메탄
또한 메탄은 폭발성으로 인해 광부에게 심각한 위협이 되는 탄광에서도 발견됩니다. 메탄은 또한 늪에서 배설물의 형태로 알려져 있습니다 - 늪 가스.
메탄 계열의 메탄 및 기타(중) 탄화수소 가스의 함량에 따라 가스는 건조(나쁨) 및 지방(풍부)으로 나뉩니다.
- 건식 가스에는 주로 메탄 조성(최대 95 - 96%)의 가스가 포함되며, 여기서 다른 동족체(에탄, 프로판, 부탄 및 펜탄)의 함량은 미미합니다(% 비율). 그들은 오일의 일부인 무거운 구성 요소에 농축 소스가 없는 순수한 가스 매장지의 특징입니다.
- 습식 가스는 "중" 가스 화합물 함량이 높은 가스입니다. 메탄 외에도 수십 퍼센트의 에탄, 프로판 및 헥산에 이르는 고분자량 화합물을 함유하고 있습니다. 지방 혼합물은 기름 침전물을 수반하는 관련 가스의 특징입니다.
가연성 가스는 거의 모든 알려진 매장지에서 석유와 함께 흔하고 자연적인 동반자입니다. 석유와 가스는 관련 화학 성분(탄화수소), 공통 기원, 이동 조건 및 다양한 유형의 천연 트랩에 축적되기 때문에 분리할 수 없습니다.
예외는 소위 "죽은"오일입니다. 이들은 낮 표면에 가까운 오일로서 가스뿐만 아니라 오일 자체의 가벼운 부분의 증발(휘발)로 인해 완전히 탈기됩니다.
이러한 오일은 Ukhta의 러시아에서 알려져 있습니다. 비 전통적인 채광 방법으로 생산되는 무겁고 점성이 있으며 산화되고 거의 흐르지 않는 오일입니다.
순전히 가스 매장량은 석유가 없는 세계에 널리 퍼져 있으며, 가스는 지층수에 기초합니다. 러시아에서는 서부 시베리아에서 초대형 가스전이 발견되었습니다. Urengoyskoye 매장량은 5조 입방미터입니다. m3, Yamburgskoye - 4.4조. m3, Zapolyarnoye - 2.5조. m3, Medvezhye - 1.5 조. m3.
그러나 석유 및 가스 및 유전이 가장 널리 퍼져 있습니다. 오일과 함께 가스는 가스 캡에서 발생합니다. 기름 위에, 또는 기름에 녹은 상태. 그런 다음 용해 가스라고합니다. 기본적으로 가스가 용해된 오일은 탄산 음료와 유사합니다. 높은 저장소 압력에서 상당한 양의 가스가 오일에 용해되고 생산 공정 중 압력이 대기압으로 떨어지면 오일이 탈기됩니다. 가스는 가스-오일 혼합물에서 빠르게 방출됩니다. 이러한 가스를 관련 가스라고 합니다.
탄화수소의 자연적인 동반자는 이산화탄소, 황화수소, 질소 및 불순물로 존재하는 불활성 가스(헬륨, 아르곤, 크립톤, 크세논)입니다.
교통
운송을 위한 가스 준비
일부 분야에서 가스가 예외적으로 높은 품질의 구성을 가지고 있다는 사실에도 불구하고 일반적으로 천연 가스는 완제품이 아닙니다. 목표 성분 수준(목표 성분은 최종 사용자에 따라 다를 수 있음) 외에도 가스에는 수송을 어렵게 만들고 사용에 바람직하지 않은 불순물이 포함되어 있습니다.
예를 들어, 수증기는 파이프라인의 다양한 위치에 응축 및 축적될 수 있으며, 가장 자주 구부러져 가스의 이동을 방해합니다.황화수소는 파이프라인, 관련 장비 및 저장 탱크에 악영향을 미치는 부식성이 높은 물질입니다.
이와 관련하여 가스는 주요 송유관 또는 석유화학 플랜트로 보내지기 전에 GPP(가스 처리 플랜트)에서 준비 절차를 거칩니다.
준비의 첫 번째 단계는 원치 않는 불순물을 제거하고 건조하는 것입니다. 그 후 가스가 압축되어 처리에 필요한 압력으로 압축됩니다. 전통적으로 천연 가스는 200-250bar의 압력으로 압축되어 점유 부피가 200-250배 감소합니다.
다음은 토핑 단계입니다. 특수 설비에서 가스는 불안정한 가스 가솔린과 토핑 가스로 분리됩니다. 주요 가스 파이프라인 및 석유화학 생산으로 보내지는 것은 스트립핑된 가스입니다.
불안정한 천연 가솔린은 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄과 같은 경질 탄화수소가 추출되는 가스 분류 공장에 공급됩니다. 이러한 물질은 특히 폴리머 생산을 위한 귀중한 원료이기도 합니다. 그리고 부탄과 프로판의 혼합물은 특히 가정용 연료로 사용되는 기성품입니다.
가스 파이프라인
천연 가스 운송의 주요 유형은 파이프라인을 통한 펌핑입니다.
주 가스 파이프 라인 파이프의 표준 직경은 1.42m이며 파이프 라인의 가스는 75 기압의 압력으로 펌핑됩니다. 가스는 파이프를 따라 이동하면서 마찰력을 극복하여 점차적으로 에너지를 잃고 열의 형태로 소산됩니다. 이와 관련하여 특정 간격으로 가스 파이프 라인에 특수 펌핑 압축기 스테이션이 건설되고 있습니다. 그들에서 가스는 필요한 압력으로 압축되고 냉각됩니다.
소비자에게 직접 전달하기 위해 더 작은 직경의 파이프는 주요 가스 파이프라인(가스 분배 네트워크)에서 우회됩니다.
가스 파이프라인
LNG 운송
주요 가스 파이프라인에서 멀리 떨어져 있는 접근하기 어려운 지역은 어떻게 해야 합니까? 이러한 지역에서 가스는 해상 및 육로로 특수 극저온 탱크에서 액화 상태(액화천연가스, LNG)로 운송됩니다.
해상에서 액화 가스는 등온 탱크가 장착된 가스 운반선(LNG 탱커)으로 운송됩니다.
액화천연가스(LNG)는 철도와 육로를 통한 육상 운송도 가능하다. 이를 위해 특정 시간 동안 필요한 온도를 유지할 수 있는 특수 이중벽 탱크가 사용됩니다.
지구의 창자에있는 가스는 어디에서 왔습니까?
200년 이상 전에 사람들이 가스를 사용하는 법을 배웠지만, 지구의 창자에 있는 가스가 어디에서 왔는지에 대한 합의는 여전히 없습니다.
주요 기원 이론
그 기원에 대한 두 가지 주요 이론이 있습니다.
- 광물, 지구의 더 깊고 밀도가 높은 층에서 탄화수소를 탈기하고 압력이 낮은 지역으로 올리는 과정에 의한 가스 형성을 설명합니다.
- 유기 (생물학적), 가스는 고압, 온도 및 공기 부족 조건에서 살아있는 유기체의 분해 산물입니다.
현장에서 가스는 별도의 축적, 가스 캡, 오일 또는 물 용액 또는 가스 하이드레이트의 형태일 수 있습니다. 후자의 경우, 퇴적물은 기밀 점토층 사이의 다공성 암석에 위치합니다.대부분의 경우 이러한 암석은 압축 된 사암, 탄산염, 석회암입니다.
기존 가스전의 점유율은 0.8%에 불과합니다. 약간 더 큰 비율은 1.4%에서 1.9%로 심천, 석탄 및 셰일 가스로 설명됩니다. 가장 일반적인 유형의 퇴적물은 물에 용해된 가스와 수화물로 대략 동일한 비율(각각 46.9%)입니다.
가스는 기름보다 가볍고 물은 더 무거우므로 저장소에서 화석의 위치는 항상 동일합니다. 가스는 기름 위에 있고 물은 아래에서 전체 유전 및 가스전을 받치고 있습니다.
저장소의 가스가 압력을 받고 있습니다. 예금이 깊을수록 높습니다. 평균적으로 10미터마다 압력 증가는 0.1MPa입니다. 압력이 비정상적으로 높은 층이 있습니다. 예를 들어, Urengoyskoye 필드의 Achimov 퇴적물에서는 3800~4500m 깊이에서 600기압 이상에 도달합니다.
흥미로운 사실과 가설
얼마 전까지만 해도 세계의 석유 및 가스 매장량은 21세기 초에 이미 고갈되어야 한다고 믿었습니다. 예를 들어, 권위 있는 미국 지구 물리학자인 Hubbert는 1965년에 이에 대해 썼습니다.
현재까지 많은 국가에서 가스 생산 속도를 계속해서 높이고 있습니다. 탄화수소 매장량이 고갈되었다는 실제 징후가 없습니다.
지질학 및 광물학 박사 V.V.에 따르면 Polevanov, 그러한 오해는 석유와 가스의 유기적 기원 이론이 여전히 일반적으로 받아 들여지고 대부분의 과학자들의 마음을 소유하고 있다는 사실에 기인합니다. 비록 D.I. Mendeleev는 석유의 무기물 깊은 기원 이론을 입증했으며 Kudryavtsev와 V.R. 라린.
그러나 많은 사실이 탄화수소의 유기적 기원에 반대합니다.
다음은 그 중 일부입니다.
- 퇴적물은 결정질 기초에서 최대 11km의 깊이에서 발견되었으며, 유기물의 존재는 이론적으로도 불가능합니다.
- 유기 이론을 사용하여 탄화수소 매장량의 10%만 설명할 수 있고 나머지 90%는 설명할 수 없습니다.
- 카시니 탐사선은 2000년 토성의 위성 타이탄에서 지구보다 수십 배 큰 호수 형태의 거대한 탄화수소 자원을 발견했습니다.
Larin이 제시한 원래 수소화물 지구에 대한 가설은 지구 깊숙한 곳에서 수소와 탄소의 반응과 메탄의 후속 탈기에 의한 탄화수소의 기원을 설명합니다.
그녀에 따르면 쥐라기 시대의 고대 퇴적물은 없습니다. 모든 석유와 가스는 1,000년에서 15,000년 사이에 형성되었을 수 있습니다. 매장량이 회수됨에 따라 점차적으로 보충될 수 있으며 이는 오랫동안 고갈되고 버려진 유전에서 볼 수 있습니다.
분류 및 속성
천연가스는 크게 3가지로 나뉩니다. 다음과 같은 특성으로 설명됩니다.
- 탄소 화합물이 2개 이상인 탄화수소의 존재는 제외합니다. 그들은 건조라고하며 생산을위한 장소에서만 얻습니다.
- 1차 원료와 함께 액화 및 건조 가스와 가스 가솔린이 서로 혼합되어 생산됩니다.
- 그것은 다량의 중탄화수소와 건조 가스를 포함합니다. 불순물의 비율도 적습니다. 가스 응축수 유형의 퇴적물에서 추출됩니다.
천연 가스는 물질의 여러 아종이있는 혼합 구성으로 간주됩니다. 이러한 이유로 구성 요소에 대한 정확한 공식이 없습니다. 주된 것은 90% 이상을 포함하는 메탄입니다. 온도에 가장 강합니다. 공기보다 가볍고 물에 약간 용해됩니다.야외에서 태우면 푸른 불꽃이 생성됩니다. 메탄과 공기를 1:10의 비율로 결합하면 가장 강력한 폭발이 일어납니다. 사람이 많은 농도의이 요소를 흡입하면 건강이 해를 입을 수 있습니다.
원료 및 산업용 연료로 사용됩니다. 또한 니트로메탄, 포름산, 프레온 및 수소를 얻기 위해 적극적으로 사용됩니다. 전류와 온도의 영향으로 탄화수소 결합이 파괴되어 산업에서 사용되는 아세틸렌이 얻어진다. 시안화수소산은 암모니아가 메탄으로 산화될 때 생성됩니다.
천연 가스의 구성에는 다음과 같은 구성 요소 목록이 있습니다.
- 에탄은 무색 기체 물질입니다. 타면 약하게 빛납니다. 실제로 물에는 녹지 않지만 알코올에는 3:2의 비율로 녹을 수 있습니다. 연료로 사용되지 않았습니다. 사용의 주요 목적은 에틸렌의 생산입니다.
- 프로판은 물에 녹지 않는 잘 사용되는 연료 유형입니다. 연소 중에는 많은 양의 열이 방출됩니다.
- 부탄 - 특정 냄새, 낮은 독성. 그것은 인간의 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 신경계에 영향을 미치고 부정맥과 질식을 유발할 수 있습니다.
- 질소는 시추공을 적절한 압력으로 유지하는 데 사용할 수 있습니다. 이 원소를 얻으려면 공기를 액화하고 증류로 분리해야 합니다. 암모니아 제조에 사용됩니다.
- 이산화탄소 - 화합물은 대기압에서 고체 상태에서 기체 상태로 전환될 수 있습니다.그것은 공기와 광천에서 발견되며 생물이 숨을 쉴 때도 방출됩니다. 식품첨가물입니다.
- 황화수소는 다소 독성이 있는 원소입니다. 그것은 인간 신경계의 기능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 그것은 썩은 계란 냄새와 달콤한 뒷맛이 있으며 무색입니다. 에탄올에 잘 녹습니다. 물과 반응하지 않습니다. 아황산염, 황산 및 유황 생산에 필요합니다.
- 헬륨은 독특한 물질로 간주됩니다. 지각에 축적될 수 있습니다. 그것은 그것이 포함 된 가스를 동결시켜 얻습니다. 기체 상태에서는 외부로 나타나지 않고 액체 상태에서는 생체 조직에 영향을 미칠 수 있습니다. 폭발 및 점화가 불가능합니다. 그러나 공기 중에 농도가 높을 경우 질식할 수 있습니다. 금속 표면으로 작업할 때 비행선과 풍선을 채우는 데 사용됩니다.
- 아르곤은 외부 특성이 없는 기체입니다. 금속 부품을 절단 및 용접할 때뿐만 아니라 식품의 저장 수명을 늘리기 위해 사용됩니다(이 물질로 인해 물과 공기가 대체됨).
천연 자원의 물리적 특성은 다음과 같습니다. 자연 연소 온도는 섭씨 650도, 천연 가스의 밀도는 0.68-0.85(기체 상태) 및 400kg/m3(액체)입니다. 공기와 혼합될 때 4.4-17%의 농도는 폭발성으로 간주됩니다. 화석의 옥탄가는 120~130이다. 압축하는 동안 산화되기 어려운 가연성 성분의 비율을 기준으로 계산됩니다. 발열량은 1 입방 미터당 약 12,000 칼로리와 같습니다. 가스와 오일의 열전도율은 동일합니다.
공기가 추가되면 자연 소스가 빠르게 점화될 수 있습니다. 국내 조건에서는 천장까지 올라갑니다. 거기에서 불이 시작됩니다. 이것은 메탄의 가벼움 때문입니다. 그러나 공기는 이 원소보다 약 2배 더 무겁습니다.
천연 가스 처리 방법
천연 가스를 주요 가스 파이프라인에 공급하기 전에 이 원료를 더 정제할 필요가 없으며, 오일(유관으로 공급되기 전에 1차 처리를 거쳐야 함)에 비해 이점이 있어 운송 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
최종 화학물질 및 생산 조성을 얻기 전에 가스 혼합물은 화학 산업 공장에서 2차 처리를 거치며 사용되는 기술에 따라 주 가스 처리 방법과 2차 가스 처리 방법으로 나뉩니다.
물리적 처리
이 방법은 물리적 및 에너지 지표를 기반으로 합니다. 채굴된 화석 물질은 깊은 압축을 받고 고온에 노출되면 조각으로 분리됩니다.
저온에서 고온으로 전환하는 동안 원료에서 불순물을 집중적으로 청소합니다. 강력한 압축기를 사용하여 가스 생산 현장에서 처리할 수 있습니다. 오일 베어링 지층에서 가스를 펌핑할 때 비교적 저렴한 오일 펌프가 사용됩니다.
천연 가스의 속성
화학 반응의 사용
화학 촉매 처리 중에 메탄이 합성 가스로 전환된 후 처리와 관련된 프로세스가 발생합니다. 화학적 방법에는 두 가지 방법이 사용됩니다.
- 증기, 이산화탄소 전환;
- 부분 산화.
후자의 방법은 부분 산화 시 화학 반응 속도가 상당히 높고 추가 촉매를 사용할 필요가 없기 때문에 가장 에너지 절약적이고 편리합니다.
화석 원료에 영향을 미치기 위한 도구로 고온과 저온을 사용하는 것을 천연 가스를 처리하는 열화학적 방법이라고 합니다. 이 원료에 대한 온도의 영향으로 에틸렌, 프로필렌 등과 같은 화합물이 형성되는데, 이러한 처리의 복잡성은 최대 11,000도의 열을 발생시키면서 최대 압력을 증가시킬 수 있는 장비의 사용에 있습니다. 세 가지 분위기.
천연 가스 처리를 위한 현대 기술은 메탄의 추가 합성을 사용하여 생산되는 수소의 양을 두 배로 늘릴 수 있습니다. 수소는 질산, 암모늄 성분, 아닐린 등의 생산 원료인 암모니아를 분리하는 천연 원료입니다.
