Khí thiên nhiên, bản thân nó, hoàn toàn có thể được xem như một loại khí gas rất thông thường – không màu, không hình dạng và không mùi ở dạng nguyên chất. Tuy nhiên, không giống những nguyên vật liệu hoá thạch khác, khí thiên nhiên rất sạch khi đốt cháy và cho ra những mẫu sản phẩm thứ cấp ít năng lực gây ô nhiễm hơn vào trong không khí. Chúng ta cần nguồn năng lượng không thay đổi, để sưởi ấm những ngôi nhà, để nấu nướng, và để sản xuất ra điện năng. Chính nhu yếu sử dụng nguồn năng lượng này đã đưa khí thiên nhiên lên một vị trí rất quan trọng trong xã hội và đời sống của tất cả chúng ta .
Tính chất nguy hiểm của khí thiên nhiên
Đặc điểm gây nguy hiểm của khí hydrocacbon là độc tính nó, phụ thuộc vào thành phần khí và khả năng tạo hỗn hợp gây nổ với không khí, dễ bốc cháy do ngọn lửa điện và các nguồn gây cháy khác.
Khối lượng nguyên tử của hydrocacbon số lượng giới hạn tăng lên thì độc tính của nó tăng lên. Nồng độ số lượng giới hạn được cho phép so với metan là 10 mg / L còn so với geptan chỉ là 2 mg / L .
Tiêu chuẩn vệ sinh khi phong cách thiết kế những nhà máy sản xuất công nghiệp trong những phân xưởng thao tác của công nhân, thì nồng độ số lượng giới hạn được cho phép hydrocacbon ( hơi xăng ) là 0,3 mg / L .
Trong những thành phần khí của khí thiên nhiên và khí sát cánh thì H2S rất độc, đó là chất khí không màu. Mật độ so với không khí 1,19. Con người đã hoàn toàn có thể có cảm nhận khí H2S khi chỉ với hàm lượng trong không khí 0,0014 – 0,0023 mg / L .
Khí cacbonic – không màu và trọn vẹn không mùi. Đặc tính gây hại của nó tới con người là gây ngạt khi hít thở phải ở nồng độ cao ( nguy hại do nó gắn liền với rủi ro đáng tiếc ngạt thở ) và cảm xúc nhói ở mũi và cổ họng .
Tinh thể hydrat
Một trong những đặc thù lý thú nhất của khí là trong những điều kiện kèm theo nhiệt độ và áp suất nhất định nó có năng lực link với nước tạo thành một dung dịch rắn – hydrat .
Hydrat khi là hỗn hợp tinh thể ( clatrat ) cấu trúc nhất định. Gọi là clarat vì hợp chất này có thành phần biến hóa và ở trong trạng thái này nó tạo thành cái lồng .
Mạng tinh thể “ chủ ” được cấu trúc từ những phân tử nước, được giữ chặt bởi những hydro link. Lần tiên phong hydrat được những nhà khoa học phát hiện từ thế kỷ 18. Năm 40 của thế kỷ trước những nhà khoa học Liên xô-viết giả thiết những tầng hydrat khí năm trong những điều kiện kèm theo băng vĩnh cứu. Năm 1960 ở vùng Bắc Liên Xô đã phát hiện những mỏ hydrat tiên phong và được xem là nguồn nguyên vật liệu quan trọng có tiềm năng mới. Các phân tử tạo hydrat khí nằm trong khoang của mạng tinh thể. Bản thân mạng tinh thể “ chủ ” nếu như không lấp đầy lượng tối thiểu phân tử chất tạo hydrat, thì nó không hề sống sót được ở dạng trong điều kiền giả bền nhiệt động lực. Tất cả những khí mà size những phân tử của chúng trong khoảng chừng ( 4 ÷ 6,9 ) A tạo thành hydrat. Khi nhiệt độ tăng lên thì hỗn hợp dễ tan thành khí và nước .
Vấn đề thành tạo hydrat khí có vị trí quan trọng trong việc nghiên cứu và điều tra những yếu tố về điều kiện kèm theo sống sót của hydrat trong môi trường tự nhiên rỗng, trong lớp phủ trầm tích lục địa và trầm tích đáy đại dương .
Sự thành tạo hydrat trong môi trường tự nhiên rỗng của lớp trầm tích vỏ quả đất kèm theo những tích tụ lớn khí thiên nhiên và sự thành tạo những vỉa hydrat khí trên đất liền cũng như trong ranh giới đại dương. Đặc thù của những vỉa hydrat là trong những điều kiện kèm theo nhiệt động lực học tương ứng chúng được tích tụ không có vỏ trầm tích. Các vỉa khí và dầu hoàn toàn có thể hình thành do sự tích tụ của những hydrat. Một trong những đặc trưng quan trọng hình thành vỉa hydrat khí là chúng hoàn toàn có thể được tạo thành khi dòng khí phun trào từ dung dịch khí nước chưa đủ bão hòa, nghĩa là khi không có pha khí tự do .
Trong quy trình hydrat đã Open những yếu tố mới về nguyên tắc tương quan đến xác lập vùng phân bổ vỉa hydrat khí và những điều kiện kèm theo thành tạo chúng trong vỏ quả đất, nhằm mục đích yêu cầu những chiêu thức tìm kiếm và thăm dò, thử nghiệm giếng khoan và khai thác khí .
Nghiên cứu cho thấy khí thiên nhiên trong vỏ quả đất dưới nhiệt độ và áp suất tương ứng link với nước rỗng và chuyển thành trạng thái hydrat rắn, tạo thành tích tụ lớn – những vỉa hydrat khí .
Các điều kiện kèm theo nhiệt động lực tương ứng để thành tạo những vỉa hydrat khí thường là 25 % trên đất liền và 95 % trầm tích của đại dương trên quốc tế .
Chiều sâu phân bổ những vỉa hydrat khí giao động trong khoảng chừng rộng và trên lục địa đạt đến 800 __MCE_ITEM__ ÷ 2000 m. Chiều dày của vùng vỉa hydrat khí dưới trầm tích đáy biển đạt đến hàng trăm mét .
Một trong những đặc thù của những vỉa hydrat khí là để hình thành chúng và duy trì không yên cầu lớp phủ trầm tích không thấm, chính bới những tinh thể hydrat được thành tạo trong đá trầm tích không thấm khi khí chuyển dời .
Đặc điểm này có ý nghĩa lớn để lý giải và phát hiện những tích tụ lớn khí thiên nhiên trong trạng thái tự do trong vùng tiếp giáp đại dương, dưới lớp phủ tạo thành bởi hydrat khí bít nhét đá trầm tích xốp rỗng .
Trạng thái pha của hệ hydrocacbon
Khí thiên nhiên là hỗn hợp của những khí riêng không liên quan gì đến nhau. Mỗi một khí được gọi là thành phần, có nghĩa là khí thiên nhiên được khai thác lên là hệ nhiều thành phần .
Mỗi khí riêng không liên quan gì đến nhau hoặc hệ nhiều thành phần hoàn toàn có thể ở trong trạng thái một pha, hai pha và ba pha. Phụ thuộc vào những đặc tính điều kiện kèm theo và đặc thù của vật chất hoàn toàn có thể ở dưới dạng khí, chất lỏng hoăc trạng thái rắn .
Trạng thái pha của vật chất với những thông số kỹ thuật nhất định nhờ vào vào số thành phần trong hệ .
Phân loại và thành phần khí
Khí thiên nhiên gồm những thành phần khác nhau có những đặc thù rất riêng không liên quan gì đến nhau. Thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho vật thể là phân tử gồm một nguyên tử của một hoặc một số nguyên tố. Đơn vị đo khối lượng nguyên tử và phân tử bằng 1/12 khối lượng của nguyên tử đồng vị cacbon .
Hydrocacbon trong những điều kiện kèm theo thông thường nhờ vào vào số nguyên tử và phân tử mà chúng ở trong ba trạng thái hợp thể :
khí – hydrocacbon, chứa trong phân tử dưới bốn nguyên tử cacbon (từ CH4 đến C4H10);
Xem thêm: Hang Sơn Đoòng – Wikipedia tiếng Việt
Chất lỏng – hydrocacbon có từ 1 đến 17 nguyên tử cacbon ( từ C5H12 đến C17H36 ) ;
Rắn – trong phân tử hydrocacbon chứa 18 và hơn những nguyên tử cacbon, nằm trong một mạch ( từ C18H38 ) .
Khí thiên nhiên khai thác từ những mỏ tất yếu bão hòa hơi nước, hàm lượng của chúng phụ thuộc vào vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và nước. Nitơ và khí cacbonic là những khí không thay đổi và thương thường xuất hiện trong toàn bộ khí thiên nhiên. Hàm lượng nitơ trong khí đôi lúc đạt đến hàng chục Tỷ Lệ, và một vài khí thiên nhiên gần như gồm trọn vẹn nitơ ( ví dụ mỏ khí thiên nhiên ở Texac ) chứa 85 – 95 % N2. Một số khí mỏ 100 % là nitơ. Hàm lượng khí cacbonic xê dịch từ rất bé đến vài Phần Trăm so với thể tích, riêng biệt có một vài khí chứa tới 50 % CO2 .
Dihydrosunfua là một thành phần của khí thiên nhiên rất độc và có tính ăn mòn. Hàm lượng H2S trong khí đôi lúc đạt đến hàng chục Phần Trăm theo thể tích. Ví dụ mỏ khí Lac ( Pháp ) chứa 15,5 % H2S .
Trong khi khí thiên nhiên về cơ bản được cấu trúc từ metan, nó vẫn hoàn toàn có thể có chứa etan, propan, propan, butan và pentan. Cấu tạo của khí thiên nhiên hoàn toàn có thể biến hóa trong khoanh vùng phạm vi rất rộng, nhưng trong bảng dưới đây chỉ bộc lộ cấu trúc cơ bản thường gặp của khí khí mỏ trước khi được tinh chế .
Khí thiên nhiên trong điều kiện kèm theo vỉa bị bão hòa hơi nước. Sự hiện hữu của hơi nước trong khí rất ít, chính bới hơi nước, khi khí hoạt động, được ngưng tụ và tích tụ trong đường ống dẫn. Hàm lượng hơi nước trong khí được màn biểu diễn bằng độ nhớt tuyệt đối và độ nhớt tương đối. Độ ẩm tuyệt đối W là hàm lượng hơi nước trong một đơn vị chức năng thể tích khí. Độ ẩm tương đối đo bằng g / m3 hoặc kg / 1000 m3 .
Độ nhớt tương đối Wb – tỉ lệ hàm lượng trong thực tiễn của hơi nước trong một đơn vị chức năng thể tích khí trong điều kiện kèm theo áp suất và nhiệt độ nhất định với dung tích hơi nước, nghĩa là với lượng hơi nước mà nó hoàn toàn có thể chứa trong một đơn vị chức năng thể tích khí trong những điều kiện kèm theo bão hòa. Độ nhớt tương đối đo bằng tỉ lệ đơn vị chức năng hay Phần Trăm. Độ nhớt tương đối của hơi nước bão hòa của khí bằng 100 % .
Hàm lượng hơi nước của khí thiên nhiên phụ thuộc vào vào áp suất, nhiệt độ, thành phần khí và nước, tại nơi đó khí tiếp xúc với nước, cũng như đặc tính môi trưởng rỗng trong đó chứa khí .
Ở dạng nguyên chất nhất, ví dụ như khí thiên nhiên được mang đến nhà bạn, thì thành phần đa phần là metan. Metan là một hợp chất được cấu trúc từ một nguyên tử cacbon và bốn nguyên tử hydro, và được ký hiệu là CH4 .
Etan, propan và những hydrocacbon khác thường đi kèm với khí thiên nhiên có công thức hoá học tương đối khác nhau .
Khí thiên nhiên được xem là ‘ khô ’ khi nó hầu hết chỉ chứa khí metan, những hydrocacbon đi kèm thường đã bị tách ra hết. Khi còn lại những hydrocacbon khác thì được gọi là khí thiên nhiên .
Khí thiên nhiên có rất nhiều ứng dụng trong gia dụng, thương mại và công nghiệp. Khí thiên nhiên khi được mang lên khỏi lòng đất được tinh chế để vô hiệu những tạp chất như nước, những khí gas, cát và những hợp chất khác. Một số hydrocabon cũng được tách ra và được bán riêng không liên quan gì đến nhau, gồm có cả propan và butan. Các tạp chất khác cũng được tách ra như lưu huỳnh sunphit ( loại sản phẩm làm sạch của chất hoàn toàn có thể tạo ra lưu huỳnh, rồi sau đó nó cũng được bán riêng ). Sau khi làm sạch, khí thiên nhiên sạch được được truyền dẫn qua một mạng lưới hệ thống ống dẫn, chỉ riêng ở Mỹ. Từ những đường ống dẫn này, khí thiên nhiên được phân phối tới vị trí sử dụng .
Khí thiên nhiên mỏ có thể được đo bằng nhiều cách khác nhau. Vì là khí, nên có thể được đo bằng đơn vị thể tích mà nó chiếm chỗ ở nhiệt độ và áp suất thường, thường là dưới đơn vị foot khối. Các công ty khai thác và phân phối thường đo khí thiên nhiên với đơn vị ngàn foot khối (Mcf), triệu foot khối (MMcf), tỷ foot khối (Bcf) hoặc ngàn tỷ foot khối (Tcf). Trong khi việc đo lường theo thể tích rất tiện lợi thì khí thiên nhiên cũng có thể được đo như một dạng năng lượng. Cũng giống như các dạng năng lượng khác, khí thiên nhiên thường được đo và biểu diễn bằng đơn vị nhiệt Anh (Btu). Một Btu là lượng khí thiên nhiên có thể cung cấp đủ năng lượng để làm nóng một pound nước lên một độ 10C ở áp suất thường. Để dễ hình dung, ta hãy xem một foot khối khí thiên nhiên tương đương với khoảng 1027 Btu. Khí thiên nhiên khi phân phối tới một khu dân cư được đo bằng sản phẩm khí gas dưới dạng ‘therm’ để thuận lợi cho việc lập hoá đơn. Một therm tương đương với 100000 Btu, hoặc hơn 97 ft3 của khí thiên nhiên.
Nguồn Trương Quang – Hải Yến (Viện Công Nghệ Khoan)
Đánh giá
Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học