Газовый конденсат, жирные и сухие газы

Природные углеводородные газы чисто газовых залежей состоят в основном из метана CH₄ (92-99%) с небольшой примесью (1-8%) тяжелых его гомологов (химических соединений одного структурного типа) и именуются «сухими».

Попутные газы — это углеводородные газы, растворенные в нефти. Их именуют «жирными», если они содержат 50% и более гомологов метана. При извлечении нефти на поверхность эти газы выделяются из нефти и их вынуждены утилизировать (обычно сжигать).

Газовый конденсат (gas condensate) — это когда нефть растворена в газе и в пластовых условиях представляет собой газ, а в жидкое состояние возвращается при снижении давления/температуры на поверхности. Это прозрачная жидкость, но в зависимости от глубины, с которой она была извлечена, цвет газового конденсата может меняться от соломенного до желтовато-коричневого из-за примесей нефти. Газовый конденсат из-за светлого цвета иногда называют даже белой нефтью.

Газы газоконденсатных залежей (месторождений) в пластовых условиях представляют собой парообразную смесь газов с жидкой легкой фракцией углеводородов. При извлечении данной смеси на поверхность (резком снижении давления и температуры по сравнению с пластовыми), легкая жидкая углеводородная фракция в виде, так называемого, газового конденсата легко отделяется (выпадает из смеси) и собирается в специальных отстойниках-сепараторах. Содержание жидкой фракции характеризуется конденсатным фактором.

У разработчиков, ведущих добычу нефти, введен такой параметр как газовый фактор — количество растворенного в нефти газа, измеряемого в м³/т или м³/м³ нефти.

Между тем, по возрастанию плотностей существует следующий углеводородный ряд:

• газ «сухой» метановый (плотность вещества 0,71 кг/м³);
• газ «жирный» (растворенный в нефти, плотность более 1 кг/м³);
• газовый конденсат (720-800 кг/м³);
• легкая светлая нефть (750-800 кг/м³);
• темные нефти (820-920 кг/м³);
• дериваты нефти — битумы (плотность более 1000 кг/м³).

Углеводородные газы относятся к метановой группе углеводородов, к ее газовой фазе, которая имеет общую формулу CₙH₂ₙ₊₂. Так же, как и нефть, углеводородные газы состоят из двух основных химических элементов, но содержание их иное, чем в нефти. Углеводородный газ содержит 42–78% углерода и 14-24% водорода. Метан в природных газах преобладает, его гомологи имеют подчиненное значение. Метан имеет формулу CH₄ и его гомологи: этан — C₂H₆, пропан — C₃H₈, бутан C₄H₁₀, пентан — C₅H₁₂, гексан — C₆H₁₄. 

Метан не имеет цвета и запаха, тогда как его гомологи (этан, пропан, бутан, пентан, гексан…) имеют уже запах специфический нефтяной. Метан, кстати, имеет двойной генезис (угольный и нефтяной), гомологи же его — только нефтяной, что используется при поисках скоплений нефти.

Метан в открытом пространстве представляет меньшую опасность, чем его гомологи. Выходя по разрывным тектоническим нарушениям на дневную поверхность, или поступая в атмосферу из трубопроводов, он рассеивается в атмосфере в виду того, что он почти вдвое легче воздуха. Гомологи же метана, являясь газами тяжелее воздуха, скапливаются в пониженных участках рельефа местности и представляют большую взрывную и пожарную опасность. В закрытом же пространстве и метан при содержании его от 5 до 16% в воздухе представляет собой сильную взрывоопасную смесь, которая не горит, а взрывается от искры электропроводов, сигареты или открытого пламени.

Многие углеводородные газы имеют способность к сжижению при нежестких термобарических условиях. Так, пропан, широко используемый нами в быту (балонный газ), превращается в жидкость при температуре +21°C и давлении всего 0,914 МПа, кипит же при температуре — 44°C. Благодаря этому, пропан наиболее удобен и безопасен для широкого применения в быту. Бутан имеет близкие к пропану физические параметры для сжижения. Метан же при плюсовой температуре в жидкость не превращается и требует приложения большого давления, пентан и гексан сжижаются при более низкой температуре, но при комнатной температуре +20°C кипят. Вот поэтому, для широкого использования балонного газа в быту выбран пропан, отчасти бутан.

Кроме углеводородных газов в газовых залежах весьма часто встречается азот, иногда в больших количествах (до 40%), углекислый газ значительного содержания, сероводород иногда до 15%, свободный водород и инертные газы гелий и аргон. Смешанные газы требуют комплексного их использования. Углеводородные газы используются как энергоносители и химическое сырье, азот — для выработки азотных удобрений, сероводород — для получения дешевой серы и гелий как стратегическое сырье.

Необходимо особо отметить, что при работе с природными газами необходимо четко выполнять требования технологии бурения скважин, транспортировки газа и техники безопасности.

При бурении газовых скважин довольно часто происходят самопроизвольные аварийные выбросы и фонтаны в силу того, что газ имеет чрезвычайно малые плотность и вязкость, мало теряет энергии при движении снизу-вверх по стволу скважины и на устье приходит почти с тем же высоким давлением, что и пластовое и ликвидировать (заглушить) самопроизвольный аварийный фонтан газа оказывается потом очень трудно. Кроме того, сероводород, создавая агрессивную среду в скважинах, преждевременно выводит из строя буровое оборудование и обсадные трубы, а выходя в атмосферу при аварийном выбросе, губительно действует на все живое даже при незначительных его концентрациях в атмосфере.

Еще один примечательный факт: углеводородные газы обладают интересным физическим свойством — газоконденсацией или ретроградной (обратной) растворимостью. Но об этом на подразделе сайта «База знаний» рассказывается в другой статье под названием «Флюиды, различие между нефтью и газовым конденсатом».