- •Общие сведения о горючих ископаемых – каустобиолитах
- •Классификации каустобиолитов
- •Элементный и компонентный состав нефтей
- •Физические свойства и фракционный состав нефтей
- •Геохимическая эволюция и физическая дифференциация нефтей
- •Классификации нефтей
- •Основные физические свойства природных газов
- •Характеристика компонентов природных газов
- •Классификации природных газов
- •Классификации природных газов по условиям (формам) нахождения в природе.
- •Классификации природных газов по химическому составу
- •Химический состав газов газовых залежей
- •Формирование газоконденсатных систем, их состав и свойства
- •Химический состав газов газонефтяных и нефтяных залежей
- •Газовые гидраты
- •Круговорот углерода в природе, его энергетические источники и значение для образования нефти и газа
- •Исходное органическое вещество осадочных пород
- •Седиментогенез и диагенез органического вещества
- •Состав преобразованного органического вещества
- •2. В классификации ов по фациально-генетическим признакам выделяется: сапропелевое, гумусовое, смешанное (сапропелево-гумусовое или гумусово-сапропелевое) и липтобиолитовое ов.
- •Вертикальная зональность процесса нефте- и газообразования
- •Нефтегазоматеринские и нефтегазопроизводящие толщи, принципы их диагностики. Понятие о нефтегазоматеринском потенциале ов
Химический состав газов газовых залежей
Состав газов газовых залежей. Свободные природные газы образуют скопления, состоящие из углеводородных и неуглеводородных компонентов. Главное значение имеют углеводородные компоненты: метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 и бутан С4Н10, а также пары жидких УВ. Среди них преобладает метан.
Среди неуглеводородных компонентов преобладают: азот, углекислый газ и сероводород. Иногда каждый из этих газов может превышать 50 % и даже достигать 100 % в составе газовых залежей. В меньших количествах в залежах присутствуют следующие газы: водород, гелий, аргон, ксенон, окись углерода, а также пары воды и ртути.
Природный газ, в котором суммарное содержание углеводородных газовых компонентов превышает 50 %, называется углеводородным.
Природный газ, способный гореть в смеси с воздухом при нормальных условиях называется горючим. Горючими являются газовые смеси, содержащие УВ, сероводород, водород и окись углерода.
Качество газа, как энергоносителя, зависит от содержания метана. При содержании в газовой смеси этана и других углеводородных газов более 2–3 % они становятся ценным химическим сырьём, которое используется в производстве синтетического каучука, полиэтилена, пластмасс и других веществ.
В зависимости от количественного соотношения метана и его гомологов углеводородные газы разделяются на сухие, тощие (полужирные) и жирные.
Сухие газы состоят на 95–99 % из метана и практически не образуют конденсат.
Тощие газы состоят из метана на 90–95 % и содержат пары жидких углеводородов, которые при снижении давления образуют конденсат в количестве от 10 до 30 см3/м3.
Жирные газы также состоят в основном из метана, но его содержание составляет менее 90 %. Содержат они и ТУВГ, а также – пары жидких высококипящих УВ, которые при снижении давления образуют конденсат в количестве боле 30 см3/м3. Имеются жирные газы с преобладанием неуглеводородных компонентов.
К чисто газовым залежам относятся скопления газа, в которых при стандартных условиях отсутствует жидкая фаза или конденсат, то есть сухие газы или же скопления тощих газов, в которых содержание конденсата не достигает промышленных концентраций (25–30 см3/м3). Газы с содержанием конденсата выше 25–30 см3/м3 относятся к конденсатным газам или газоконденсатам.
В геохимии широко используется такой показатель, как «коэффициент сухости» – отношение процентного содержания метана к сумме его гомологов: СН4 /С2Н6 + высшие, или применяется его обратная величина – коэффициент жирности.
Формирование состава газовых залежей
Углекислый газ. Содержание углекислого газа в газовых залежах изменяется от долей процента до 100 %.
Источниками углекислого газа в природных газах являются процессы окисления УВ и частично ОВ. В ряде случаев углекислый газ имеет термокаталитическое, поствулканическое или метаморфическое происхождение. Например, углекислым газом обогащены газовые месторождения, расположенные вблизи вулканических областей, областей недавней тектонической активизации и метаморфизации карбонатных пород. Накопление углекислого газа в пластовых водах, а впоследствии и в залежах, может происходить в результате глубинного выщелачивания карбонатов при температуре немногим более 1000С.
Сероводород. Концентрация сероводорода в природных газах обычно составляет от 0,01 до 25 %, но иногда она достигает 100 %.
Сероводород чаще всего образуется в результате биологического восстановления сульфатов подземных вод сульфат-редуцирующими бактериями.
На больших глубинах в жестких термобарических условиях сероводород образуется в результате термокаталитического преобразования сернистых компонентов нефтей и химического восстановления сульфатов УВ.
При температурах более 2000С и в присутствии воды возможно превращение метана с образованием и углекислого газа и водорода. При наличии в породах сульфатов водород восстанавливается до сероводорода. В результате формируются залежи смешанного углекисло-сероводородно-углеводородного состава. Поэтому газы, находящиеся в толщах карбонатных пород, которые контактируют или чередуются с сульфатными породами часто обогащены сероводородом. Часть сероводорода, возможно, имеет глубинное происхождение.
Азот. В целом, содержание азота в природных газах увеличивается с возрастом вмещающих пород, и колеблется от сотых долей процента до 90-99 %. Азот в залежах может иметь атмосферное и биогенное происхождение и небольшое его количество – глубинное происхождение. Иногда высокие концентрации азота связаны с его хорошими миграционными свойствами. В таких случаях повышенные концентрации азота в газах отмечаются в месторождениях, которые находятся вдали от очагов генерации УВ то есть на периферии областей газонакопления. Например, в России пояс азотных газовых залежей, в которых содержание биогенного азота превышает 99 %, протягивается по западной окраине Волго-Уральской нефтегазоносной провинции.
Водород. Этот газ способен мигрировать через толщи, непроницаемые для углеводородных газов, поэтому его скопления в осадочной толще возможны только при наличии очень надёжных низкопроницаемых покрышек. В составе залежей свободных газов водород обычно содержится в незначительном количестве. Повышенные его концентрации, достигающие 3,5 % отмечены во многих месторождениях Западного Предкавказья, характеризующихся значительной тектонической нарушенностью. Известны немногочисленные залежи природных газов, содержащие от 13 до 28 % водорода.
Гелий. В залежах свободных газов гелий содержится от тысячных долей процента до 9 %. Залежи газов с концентрацией гелия выше 0,05 % относятся к промышленным месторождениям гелия. Гелий, содержащийся в свободных и нефтяных газах, имеет радиогенное и глубинное происхождение.
Аргон. Его концентрации составляют от 0,003 до 0,5 %. В залежах углеводородных газов аргон может иметь атмосферное или радиогенное происхождение. Атмосферный или воздушный аргон попадает в газовые залежи посредством инфильтрационных вод. Доля аргона различного генезиса определяется по отношению разных изотопов.
Неон, криптон, ксенон. Содержание этих редких газов находится в пределах от n·10-5 до n·10-9 %.
Ртуть. Природные газы могут содержать пары ртути в концентрациях, представляющих промышленный интерес. В основном концентрация ртути лежит в незначительных пределах от 1·10-8 до 3·10-3 г/м3. Но иногда она может достигать очень высоких значений от 3 до 14 г/м3.