Природний газ

	Паливо
	Фізичні основи
	Сонце · Сонячна радіація; Фотосинтез · Рослини · Біомаса; Гуміфікація · Скам'яніння; Горіння
	Викопне паливо
	Вугілля · Горючі сланці · Гідрат метану · Нафта · Природний газ · Торф
	Природне невикопне паливо
	Водорості · Деревина · Рослинні і тваринні жири та олії · Трава
	Штучне паливо
	Біопаливо · Генераторні гази · Кокс · Моторні палива
	Концепції
	Енергетична біосировина
	п; о; р;

Перевірена версія цієї сторінки, затверджена 13 березня 2021, заснована на цій версії.

Природній газ (англ. gas; нім. Gas n, Erdgas n) — суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин та/або при конденсації у пастках еманацій з верхньої мантії. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високоекономічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук.

Природний газ є корисною копалиною. Часто є побічним газом при видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) перебуває в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах (0,101325 МПа і 20 °C) — тільки в газоподібному стані. Також природний газ може перебувати у вигляді газогідратів.

Поняття «газ» було введене голландським натуралістом і теософом-містиком Яном Баптистою ван Гельмонтом у 1620 р. при дослідженнях процесу утворення деревного вугілля. За Гельмонтом, газ (від грецького «хаос») це речовина, яка в звичайних умовах може заповнювати весь доступний йому простір без стрибкоподібної зміни властивостей.

Хімічний склад

Основну частину природного газу складає метан (CH₄) — до 98 %. До складу природного газу можуть також входити більш важкі вуглеводні:

етан (C₂H₆),
пропан (C₃H₈),
бутан (C₄H₁₀) — гомологи метану, а також інші невуглеводні речовини:
водень (H₂),
сірководень (H₂S),
діоксид вуглецю (CO₂),
азот (N₂),
гелій (Не).

Приклад компонентного складу природного газу, що відпускається населенню, може бути таким: метан (96—97,6 %), етан (1,24—1,88 %), пропан (0,30—0,57 %), ізобутан (0,04—0,083 %), н-бутан (0,04—0,09 %), пентани (0,018—0,032 %), гексани та вищі (0,001—0,004 %), азот (0,7—0,82 %), діоксид вуглецю (0,05—0,021 %), кисень (0,007—0,008 %).^[1]

Властивості природного газу

Природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, до нього перед подачею споживачам додають одорант — речовину з різким специфічним запахом. Як одорант може використовуватись етилмеркаптан — C₂H₅SH або суміш природних меркаптанів — СПМ (C₂H₃P). У магістральних газопроводах транспортується неодоризований газ, оскільки одорант належить до агресивних речовин, що спричиняють корозію стінок труб.

Фізико-хімічні властивості, параметри, які характеризують газ (газоконденсат) за умов пластових тисків і температури:

густина,
в'язкість,
вологовміст,
розчинність,
зворотна конденсація,
критична температура і тиск,
об'ємний коефіцієнт,
коефіцієнт стисливості та ін.

Фізичні властивості

Орієнтовні фізичні характеристики:

Густина: ρ = 0,7 кг/м³ (сухий газоподібний) або 400 кг/м³ рідкий
Температура займання: t = 650 °C
Теплота згоряння: 16 — 34 МДж/м³ (для газоподібного)
Октанове число при використанні у двигунах внутрішнього згоряння: 120 — 130
Вологість природних газів. Природний газ в пластових умовах завжди насичений парами води. У газоносних породах завжди міститься зв'язана, підошовна або крайова вода.

Детальніша інформація про якість природного газу на території України на офіційному інтернет-сайті ПАТ «УКРТРАНСГАЗ».

Хімічні властивості

Див. Хімія природних газів

Отруйні властивості природного газу

Див. також Небезпечні властивості природного газу

Природний газ створює задушливу дію на організм людини. Із газових компонентів природних і нафтових газів особливо токсичним є сірководень, його запах відчувається при вмісті в повітрі 0,0014–0,0023 мг/л. Сірководень — отрута, що викликає параліч органів дихання й серця. Концентрація сірководню 0,06 мг/л викликає головний біль. При концентраціях 1 мг/л і вище настають гостре отруєння і смерть.

Гранично допустима концентрація сірководню в робочій зоні виробничих приміщень — 0,01 мг/л, а в присутності вуглеводнів С₁-С₅ — 0,003 мг/л.

Характер дії на організм людини вуглекислого газу — наркотичний, при високих концентраціях викликає швидку задуху через нестачу кисню. Вміст 4—5 % вуглекислого газу в повітрі призводить до запаморочення голови, підвищує кров'яний тиск. Вдихання високих концентрацій вуглекислого газу (20 %) спричиняє зупинку дихання і смерть.

Від газифікації осель залежить підвищення їх комфортності. Однак внаслідок неповного згорання газу через недосконалості газової апаратури повітря цих осель забруднюється шкідливими елементами та сполуками. При відкритому горінні газу у звичайних газових пристроях у повітрі кухонь виявляється підвищений вміст вуглеводнів разом із карбон(II) та (IV) оксидами. Продукти повного і неповного згорання газу, які утворилися та накопичилися у повітрі кухонь, дифундують у суміжні побутові приміщення та жилові кімнати^[2].


Вуглеводні	Вміст, %		Достовірність зрушень за сезонами
Вуглеводні	Влітку	Взимку	Достовірність зрушень за сезонами
Метан	$0,09\pm 0,006$	$0,008\pm 0,0001$	$<0,001$
Етан+етилен	$(3,3\pm 0,31)\cdot 10^{-5}$	$(1,8\pm 0,25)\cdot 10^{-6}$	$<0,001$
Пропан	$(0,52\pm 0,15)\cdot 10^{-5}$	$(0,3\pm 0,12)\cdot 10^{-6}$	$<0,1$
Пропілен	$(2,77\pm 1,33)\cdot 10^{-6}$	$(2,6\pm 1,10)\cdot 10^{-6}$	$<0,4$
Ацетилен	$(0,54\pm 0,27)\cdot 10^{-6}$
Ізобутан	$(1,96\pm 0,52)\cdot 10^{-6}$	$(0,63\pm 0,26)\cdot 10^{-6}$	$<0,05$
н-бутан	$(9,14\pm 0,96)\cdot 10^{-6}$	$(3,18\pm 1,1)\cdot 10^{-6}$	$<0,05$
Бутен	$(0,26\pm 0,03)\cdot 10^{-7}$
Ізопентан	$(0,97\pm 0,24)\cdot 10^{-6}$	$(0,55\pm 0,1)\cdot 10^{-6}$	$<0,01$
Пентен	$(0,6\pm 0,22)\cdot 10^{-7}$
2-метилгексан	$(4,2\pm 1,2)\cdot 10^{-7}$
3-метилгексан	$(1,6\pm 1,2)\cdot 10^{-7}$
н-гексан	$(13,3\pm 1,3)\cdot 10^{-7}$
н-пенган	$(5,3\pm 2,3)\cdot 10^{-7}$	$(3,43\pm 2,3)\cdot 10^{-7}$	$<0,03$

Також виділяються пензопірен, карбон та нітроген оксиди, радіоактивний газ радон. Влітку вміст карбоксигемоглобіну у крові домогосподарок, які мають справу із використанням газових плит, вищий, ніж взимку. Найбільш ефективний захід — використання електроплит.

Поширення

Див. Ресурси і запаси природного газу

У світі

Розташування природного газу в земній корі: найближче до поверхні — метан вугільних родовищ. Нижче — конвенційні родовища природного газу та попутного нафтового газу. Ще нижче — газ, «закупорений» в щільних породах (tight gaz). Під ним — шар насичених газом сланців.

Запаси природного газу: 21,4 % світових запасів природного газу належать Росії. На другому місці — Іран (15,9 % світових запасів).

З 2001 року діє Форум країн-експортерів газу (GECF), до складу якого входять: Алжир, Болівія, Бруней, Венесуела, Єгипет, Індонезія, Іран, Катар, Лівія, Малайзія, Нігерія, Об'єднані Арабські Емірати, Оман, Росія, Тринідад і Тобаго. GECF називають «газовим ОПЕК».

Також великі запаси газу мають Норвегія, США, Канада.

У 2018 році за даними американських інституцій доведені запаси природного газу по країнах зафіксовані на такому рівні: 24,2 % — Росія ; 17,1 % — Іран; 12,2 % — Катар; 4,4 % — США; 4,4 % — Саудівська Аравія; 3,8 % — Туркменістан; 3,1 % — ОАЕ; 2,9 % — Венесуела; 2,8 % — Нігерія; 2,8 % — Китай; 22,4 % — інші країни. За даними British Petroleum картина станом на 2013 рік дещо інша: перевіреними ресурсами (в кубічних кілометрах) є світові 187 300, Іран 33 600, Росія 32 900, Катар 25 100, Туркменістан 17 500 та США 8500^[3]. При цьому за оцінками, існує близько 900 000 км³ «нетрадиційного» газу, такого як сланцевий газ^[4].

В Україні

Україна видобуває за рік понад 19 млрд м³ газу (2006).

Станом на листопад 2004 р. Україна мала 561 млрд м³ розвіданих запасів природного газу (33-є місце у світі)

Нерозвідані запаси газу в Україні 2006 року оцінювали в 4,5 трильйона м³.

Перспективними родовищами природного газу можуть стати шельфи Чорного і Азовського морів.

Розвідкою і видобутком природного газу в Україні займається переважно компанія «Укргазвидобування» (дочірня компанія Національної акціонерної компанії «Нафтогаз України»; проводить понад 80 % робіт з пошуково-розвідувального буріння, близько 60 % всіх обсягів сейсморозвідки, забезпечує 86 % приросту розвіданих запасів газу).

Розвідкою і видобутком природного газу на шельфі Чорного і Азовського морів займається державна компанія «Чорноморнафтогаз».

Видобуток природного газу

Природний газ розташований в землі на глибині від 1000 метрів до декількох кілометрів. Надглибокою свердловиною недалеко від міста Новий Уренгой отриманий приплив газу з глибини більш 6000 метрів. У надрах газ перебував в мікроскопічних порожнечах, названих порами. Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами — тріщинами, по цих каналах газ надходить з шпар з високим тиском у шпари з нижчим тиском доти, поки не виявиться в свердловині.

Газ добувають з надр землі за допомогою свердловин. Шпари намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а так само передчасне обводнювання покладу.

Газ виходить з надр внаслідок того, що в шарі перебуває під тиском, що значно перевищує атмосферний. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків у шарі і системі збору.

Станом на 2017 р. найдохіднішими підприємствами галузі залишаються державні монополії — ПАТ «Укргазвидобування» (УГВ), ПАТ «Укртрансгаз» (УТГ) і ПАТ «Укртранснафта» (УТН).^{[джерело?]}

10 найбільших світових виробників природного газу в 2011 році (66,7 % від загального обсягу) були: 1). Росія 677 (20,0 %), 2) США 651 (19,2 %), 3) Канада 160 (4,7 %), 4) Катар 151 (4,5 %), 5) Іран 149 (4,4 %), 6) Норвегія 106 (3,1 %), 7) Китай 103 (3,0 %), 8) Саудівська Аравія 92 (2,7 %), 9) Індонезія 92 (2,7 %), 10) Нідерланди 81 (2,4 %) .^[5]

Транспортування природного газу

Див. також Газопровід.

Основні методи транспортування природного газу:

трубопровід (PPL);
скраплений природний газ (LNG);
переведення газової фази в рідку (GtL);
переведення газу в продукцію (GtC)
добування газу для виробництва електроенергії (GtW);
стиснений природний газ (CNG);
переведення газової фази в тверду (GtS), гідратоутворення

Наразі основним видом транспорту є трубопровідний. Газ під тиском, як правило, до 75 атмосфер (кгс/см²) рухається по трубах в поперечнику до 1420 мм. В міру просування газу по трубопроводу він втрачає енергію, переборюючи сили тертя як між газом і стінкою труби, так і між шарами газу. Тому через визначені проміжки необхідно споруджувати компресорні станції (КС) з газоперекачувальними агрегатами (ГПА), на яких газ дотискається до розрахункового тиску. Спорудження й обслуговування трубопроводу досить дороге, однак це найдешевший спосіб транспортування газу і нафти. Газопроводи великого діаметра, призначені для транспортування газу на великі відстані, називаються магістральними.

Загальна довжина магістральних газогонів в Україні становить 35,6 тис. км. Детальніша інформація про роботу газотранспортної системи можна знайти на офіційному інтернет-сайті ПАТ «УКРТРАНСГАЗ».

Крім трубопровідного транспорту використовують спеціальні танкери — газовози. Це спеціальні кораблі, на яких газ перевозиться в стиснутому або скрапленому стані при визначених термобаричних умовах. У такий спосіб для транспортування газу цим способом необхідно простягнути газогін до берега моря, побудувати на березі газовий завод, що скраплює, порт для танкерів, і самі танкери. Такий вид транспорту вважається економічно обґрунтованим при віддаленості споживача скрапленого газу більш 3000 км.

Постачальники скрапленого природного газу (СПГ) виграють коштом економії на морських перевезеннях. За сприятливих умов ціна постачання газу танкером може бути нижче за ціну постачання по газопроводу майже на порядок. Порівняння транспортних витрат з використанням СПГ і газовозів показує, що при збільшенні відстані транспортування витрати збільшуються далеко нижчими темпами, підтверджуючи привабливість нового ринку скрапленого природного газу. Навпаки, прокладка як наземних, так і підводних трубопроводів зі зростанням відстаней збільшує собівартість традиційного природного газу набагато швидше.

Застосування

Найдавніші свідоцтва застосування газу як палива походять з Китаю й датуються початком нової ери. У трактаті «Хоу хань шу» повідомляється, що в Ліньцюні (провінція Сичуань, нині повіт Цюнлай) задля пошуку газу був споруджений колодязь глибиною 23 чжана (74 м), у якому десятиріччями палав вогонь. Місцеві жителі зрозуміли природні властивості газу й видобували його поруч з вогняними колодязями (або безпосередньо з них). Учений Чжан Хуа в трактаті «Боу чжи» («Опис царства природи») і поет Цзо Си в «Шу ду фу» («Ода столиці Шу») свідчать про використання природного газу для випарювання солі (ці твори написані в III ст. н.д.). До пальників печей газ подавався від джерел бамбуковим трубопроводом. Із часом ці технології були втрачені. Сичуаньські вогняні колодязі були знов «відкриті» в XVII ст. і використовувалися на місцевих солеварнях аж до нашого часу. Проте горючий газ більше ніде в світі не застосовували до початку XIX ст., коли ним почали освітлювати міські вулиці та майдани. З 1872 року природний газ почав використовуватися в промисловості, залишаючись побічним продуктом нафтовидобутку. Тоді ж розпочалося й будівництво газопроводів.

Сьогодні природний газ широко використовується в хімічній промисловості як вихідна сировина. Також використовується як пальне, для опалення житлових будинків, паливо для машин, електростанцій, для роботи газових приладів і пристроїв, та ін. Сьогодні із понад 50 млн тонн водню, що виробляється у світі, половина отримується шляхом конверсії водяної пари із природним газом. Використання водню, як палива, є основою водневої енергетики.

КОЕФІЦІЄНТ НЕРІВНОМІРНОСТІ СПОЖИВАННЯ ГАЗУ — відношення середньої фактичної витрати газу за певний період (сезон, добу, годину) до середньої витрати за більший відповідний період (відповідно рік, місяць, доба).

Україна відноситься до енергодефіцитних країн, яка задовольняє свої потреби в енергетичних ресурсах за рахунок власного виробництва менше ніж на 50 % (у тому числі по споживанню імпортованого природного газу на душу населення займає перше місце в світі).^[6]

В Радянському Союзі станом на 1989 рік на потреби людності витрачалось 45—50 мільярдів кубометрів природного газу і біля п'яти мільярдів кубометрів зрідженого газу.^[7]^[8]

Вибухова сила природного газу

Вибух природного газу на вулиці Театральній в Празі^[cs], Чеської Республіки, 29 квітня 2013 року

Вибух газу в житловому будинку Дніпра 2007

Вибух газу, який стався 13 жовтня 2007 року в Дніпрі в 10-поверховому будинку за адресою: вул. Мандриківська, 127 і є однією з наймасштабніших українських трагедій 2007 року.

Вибух стався у третьому під'їзді будинку і пролунав 13 жовтня 2007 року близько 10:30. Він був таким масштабним, що ледве не зруйнував сусідні будівлі. Під'їзд був зруйнований повністю, ще три інших під'їзди теж зазнали пошкоджень. Усього 23 особи загинули, ще 20 були поранені.

Див. також

Примітки

↑ Паспорт фізико-хімічних показників природного газу. ПАТ Львівгаз
↑ Общая токсикология/ под ред. Б.А.Курляндского. - М.: Медицина, 2002. - 614 с.
↑ BP Statistical Review of World Energy June 2013
↑ https://www.newscientist.com/article/mg20627641-100-wonderfuel-welcome-to-the-age-of-unconventional-gas/#ixzz6PLFThM5f
↑ Key world statistics 2012 IEA
↑ Зеркалов Д. В. Енергозбереження в Україні [Електронний ресурс] : монографія / Д. В. Зеркалов. — Електрон. дані. — К. : Основа, 2012. — 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). — ISBN 978-966-699-655-1.
↑ Газовая промышленость. — 1989. — № 9. — С. 34.
↑ Химия и жизнь : научно-популярный журнал Академии наук СССР. — 1990. — № 1. — С. 111. — ISSN 0130-5972.

Література

Вікіцитати містять висловлювання на тему: Природний газ

Воровка В. П. Природний газ Приазов'я// Мелітопольський краєзнавчий журнал, 2018, № 13, с. 41-47.
Газ природний, палива та оливи / М. П. Андріїшин, Я. С. Марчук, С. В. Бойченко, Л. А. Рябоконь. — О. : Астропринт, 2010. — 230 c. — Бібліогр.: 58 назв.
Гази природні горючі // Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
Економіка нафтогазо-розвідувальних робіт: Навчальний посібник / Я. С. Витвицький. — Івано-Франківськ : Місто-НВ, 2004. — 324 с.
Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
Найдьонов Г. Ф. Про природний газ. — К., 1962.
Нетрадиційний природний газ у світі та Україні: запаси та перспективи видобутку / М. О. Кизим, О. В. Лелюк. — Х. : ІНЖЕК, 2012. — 155 c.
Природний газ в економіці України / І. К. Чукаєва; НАН України. Рада по вивч. продукт. сил України. — К. : Наук. думка, 2002. — 359 c. — Бібліогр.: 85 назв.
Природний газ: інноваційні рішення для сталого розвитку / П. М. Райтер, О. М. Карпаш, А. В. Яворський, Н. Л. Тацакович, І. В. Рибіцький ; ред.: О. М. Карпаш ; Івано-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу. — Івано-Франківськ, 2014. — 398 c.
Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу (5-ти-мовний — українсько-російсько-англійсько-французько-німецький) : у двох томах.
- Т. 1 : А—К. Близько 4800 статей / В. С. Бойко, Р. В. Бойко. — К. : Міжнародна економічна фундація, 2004. — 560 с.
- Т. 2 : Л—Я. 5831 стаття / В. С. Бойко, Р. В. Бойко. — Львів : Апріорі, Міжнародна економічна фундація, 2006. — 800 с.
Українська нафтогазова енциклопедія / за ред. В. Іванишина. — Львів : 2016. — 403 с. — 500 прим.
Білецький В. С. Основи нафтогазової справи / В. С. Білецький, В. М. Орловський, В. І. Дмитренко, А. М. Похилко. — Полтава : ПолтНТУ ; Київ : ФОП Халіков Р. Х., 2017. — 312 с.

Посилання

Природний газ на службі в людини // Пробудись!. — 2011. — Жовтень.
U.S. Geological Survey, 2020, Mineral commodity summaries 2020: U.S. Geological Survey, 200 p., https://doi.org/10.3133/mcs2020.

[1] Паспорт фізико-хімічних показників природного газу. ПАТ Львівгаз

[2] Общая токсикология/ под ред. Б.А.Курляндского. - М.: Медицина, 2002. - 614 с.

[3] BP Statistical Review of World Energy June 2013

[4] ttps://www.newscientist.com/article/mg20627641-100-wonderfuel-welcome-to-the-age-of-unconventional-gas/#ixzz6PLFThM5f

[IEA2012-5] Key world statistics 2012 IEA

[6] Зеркалов Д. В. Енергозбереження в Україні [Електронний ресурс] : монографія / Д. В. Зеркалов. — Електрон. дані. — К. : Основа, 2012. — 1 електрон. опт. диск (CD-ROM). — ISBN 978-966-699-655-1.

[7] Газовая промышленость. — 1989. — № 9. — С. 34.

[8] Химия и жизнь : научно-популярный журнал Академии наук СССР. — 1990. — № 1. — С. 111. — ISSN 0130-5972.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

Природний газ

Зміст

Хімічний склад