| газовых месторождений или совместно с нефтью (см. Газы нефтяные попутные).
Искусств, смеси Г. г. получают в результате термич. разложения твёрдого и жидкого топлива. Наиболее распространены: коксовый газ - продукт, получаемый при коксовании твёрдого топлива, генераторный газ, образующийся при газификации топлив, газы нефтепереработки, к-рые получаются при термич. и термокаталитической переработке нефти и нефтепродуктов, а также доменный газ, образующийся в процессе выплавки чугуна. В отличие от природных, искусств. Г. г. содержат в своём составе непредельные углеводороды, окись углерода и иногда значит, количество водорода. В небольшом количестве Г. г. получают также методом подземной газификации углей.
Основу развития газовой промышленности СССР и ряда др. стран составляют природные горючие газы, по запасам к-рых СССР занимает 1-е место в мире. Удельный вес природных газов в общей добыче осн. видов топлива составлял в СССР 17,9% (1968). Производство искусств. Г. г. не увеличивается из-за малой эффективности переработки твёрдых топлив. Природные газы - удобный и дешёвый вид топлива, всё шире используемый в самых различных отраслях пром-сти и в коммунально-бытовом х-ве. Применение природных газов позволяет существенно упростить мн. важные технологич. процессы (см. Газы в технике).
Лит.: Рябцев Н. И., Природные и искусственные газы, 3 изд., М., 1967; СтаскевичН. Л., Справочное руководство по газоснабжению, Л., 1960.
Н. И. Рябцев.
ГАЗЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ, газы, встречающиеся в земной коре в свободном состоянии, в виде раствора в воде и нефти и в состоянии, сорбированном породами, особенно ископаемыми углями. Количество газов в геосферах Земли возрастает в глубь планеты (табл. 1). В зависимости от существа газообразующих процессов различают до 9 генетич. групп Г. з. к., из к-рых важнейшими являются газы катагенетич., метамор-фич., вулканич., биохимич., радиоактивного и возд. происхождения; остальные группы газов (газы ядерных реакций, газы радиохимич. происхождения и газы подкоровых глубин) имеют в условиях земной коры второстепенное значение. Газы катагенетического происхождения (см. Катагенез в литологии) возникают в результате преобразования органического вещества, заключённого в осадочных породах, при их погружении на глубины и одновременном увеличении давления от 10 до 200-250 мн/м2 (от 100 до 2000-2500 атм) и температуры (от 25-30 °С до 250-300 °С). К катагенетическим газам относится основная масса горючих газов (см. Газы природные горючие).
Табл.1. - Количество и общий состав газов в геосферах Земли (по В. А. Соколову)
масса геосферы в 1018 т
общая масса газов в 1015т
среднее сод. газов в %
Масса отдельных компонентов (в 1012 т)
Геосферы
о2
N2
СО,
СН4
Н2
H2S+
+ SO2
НСl + + HF
Не
Ar
Осадочный слой
2,5
0,214
0,0097
2
76
92
43
0,2
0,8
600
83000
28
"Гранитный" и "базальтовый" слои
26
7 ,8
0,03
500
6300
15
115
200
600
Верхняя мантия
435,0
13000
210000
8600
210000
Табл. 2. - Химический состав газов различного генезиса (в%)
Местонахождение
С02
СО
СН4
С2Н6
и выше
Н2
SO2
N2
Ar
H2S
Вулкан Этна
28,8
0,5
1,0
16,5
34,5
18
7
Кисловодск, Нарзан
92,13
0,37
7,3
0,129
Норильск, габбродиабаз*
34,2
30,7
35,1
Норильск, порфириты*
23,6
8,9
51,3
16,2
Грязевой вулкан Бог-Бога (Апшеронский п-ов)
1,6
0,4
94,7
0,29
0,3
2,7
Газовое месторождение Ка-радаг (пласт VII-а) (Азербайджан)
0,19
97,72
2,09
Газовое месторождение Лак (Франция)
9
74
2
15
Нефтяной попутный газ из мезозойских отложений Западного Предкавказья
7,68
84,57
6,54
1,2
0,52
0,01
* Приведён состав газов, извлечённых из породы при её дроблении.
При дальнейшем повышении температуры и давления породы дают начало газам метаморфизма, а при расплавлении пород - газам возрождения. Осн. состав газов: пары воды, двуокись углерода, окись углерода, водород, сера, двуокись серы, метан, азот, редко инертные газы и летучие хлориды.
Вулканич. газы в основном идут из глубин Земли и связаны с дегазацией мантии (см. Вулканические газы).
Биохимич. газы образуются при бактериальном разложении органич. веществ и реже при восстановлении минеральных солей. К ним относятся метан и его гомологи (этан и др.), двуокись углерода, сероводород, азот, кислород, редко водород и др. Эта группа охватывает большую часть газов, выделяющихся в атмосферу или образующих скопления в самых верхних частях земной коры.
Радиоактивные газы возникают в процессе распада радиоактивных элементов. К ним относятся гелий, недолговечные эманации радия, тория и др. Самостоят, скоплений газы этой группы не образуют (см. Гелий).
Газы воздушного происхождения представляют собой газы атмосферы, проникшие в глубь земной коры гл. обр. в форме водных растворов. Они состоят из азота, кислорода и инертных газов (аргон, криптон и ксенон).
По химич. составу выделяются три осн. группы Г. з. к.: углеводородные, азотные и углекислот-н ы е. Особые свойства газов - их большая способность мигрировать как в свободном, так и водорастворённом состоянии - обусловливают смешивание газов разного происхождения и вместе с тем их широкое распространение в природе (табл. 2).
Огромная масса горючих (углеводородных) газов находится в растворённом состоянии в подземных водах. Среднее содержание метана в подземных водах Западно-Кубанского прогиба колеблется от 1 м3/м3 до 10 м3/м3. Общее количество метана, растворённого в пластовых водах, во много раз превышает все его запасы в газовых и нефтяных месторождениях и составляет, по Л. М. Зорькину, n*1016 м3.
Значит, количество углеводородных газов связано с органич. веществами, как рассеянными в осадочных породах, так и образующими ископаемые угли, к-рые содержат много метана (до 50 и более М3/т). Газы могут выделяться из подземных вод и создавать самостоят, сухие скопления лишь в тех случаях, когда упругость растворённых газов превышает давление воды на соответствующей глубине. Поэтому все залежи свободного газа образованы в основном газами катагенетич. происхождения.
Лит.: Козлов А. Л., Проблемы геохимии природных газов, М.- Л., 1950; Соколов В. А., Геохимия газов земной коры н атмосферы, М., 1966.
Н. Б. Вассоевич.
ГАЗЫ КРОВИ, газы, содержащиеся в крови животных и человека в растворённом состоянии и в химически связанном виде. Полное исследование Г. к. человека было впервые проведено И. М. Сеченовым (1859). Г. к. состоят из газов, поступающих из окружающей среды, и газов, образующихся в организме; они поступают в кровь и выделяются из неё путём диффузии. Содержание каждого из растворённых газов в артериальной крови определяется его парциальным давлением в альвеолярном воздухе и коэффициентом его растворимости в крови. Наиболее важны кислород и углекислый газ, к-рые находятся в крови в растворённом и в связанном виде. Они образуют легко распадающиеся соединения: СО2 идёт на образование солей, входящих в буферные системы крови, кислород, соединяясь с гемоглобином, образует оксиге-моглобин. В результате газообмена содержание газов в венозной и артериальной крови различно (см. табл.):
Содержание газовв крови человека в норме
Газ
Кровь артериальная
Кровь венозная
парциальное давление, мм рт. ст.
содержание в % (объёмн.)
парциальное давление , мм рт. ст.
содержание в % (объёмн.)
в раствор, виде
в связан. виде
в раствор. виде
в связан, виде
Кислород
90-100
0,28
18-20
35-45
0,12
12-15
Углекислый газ
37-41
2,5-2,6
44-48
42-47
2,8-3,0
48-53
Азот
560-580
1
0
560-580
1
0
Прочие газы
следы
следы
следы
следы
При значит, изменении давления воздуха (напр., в горах, в кессонах) парциальное давление О2 и N2 резко меняется, что может вызвать кислородное голодание, декомпрессионные заболевания и др. нарушения. Кроме постоянных Г. к., в кровь могут поступать наркотич., токсич. и др. газы (см. Наркоз, Углерода окись).
Л. Л. Шик.
ГАЗЫ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ, смеси газов, состоящие в основном из низкомолекулярных углеводородов, образующихся на нефтеперегонных установках и при термич. и каталитич. процессах переработки нефтяного сырья. В отличие от газов природных горючих и газов нефтяных попутных, большинство Г. н. содержат значит, количества непредельных углеводородов и водород. Исключение составляют газы, выделяющиеся при прямой перегонке нефти, а также газы каталитич. риформинга и гидроформинга, к-рые состоят из парафиновых углеводородов (метан, этан, пропан и др.) и небольшого количества примесей (азот, кислород, углекислый газ и др.). Большое количество непредельных углеводородов находится в газах, образующихся при проведении высокотемпературных процессов (напр., общее содержание непредельных углеводородов в Г. н. при жёстких режимах коксования доходит до 50% по массе, каталитич. крекинга тяжёлого сырья - до 56% по массе).
Выход Г. н. на установках крекинга, пиролиза и др. составляет (на перерабатываемую нефть) 8,5-9,5%, в т. ч. до 2,5% непредельных углеводородов. Содержание водорода в Г. н. колеблется от 0,2% в газах термич. крекинга до 7% в газах риформинга. Входящие в состав Г. н. непредельные углеводороды (этилен, пропилен, бутилен, бутадиен и др.) являются сырьём для нефтехимич. пром-сти и для получения высокооктановых компонентов моторных топлив. Г. н. обладают высокой теплотой сгорания 52,3 Мдж/м3 (до 12 500 ккал/м3) и используются в качестве топлива.
Лит.: Тарасов А. И., Газы нефтепереработки и методы их анализа, М., 1960; Основы технологии нефтехимического синтеза, под ред. А. И. Динцеса и Л. А. Потолов-ского, М., 1960; Смидович Е. В., Деструктивная переработка нефти и газа, М., 1966 (Технология переработки нефти и газа, ч. 2). В. В. Панов.
ГАЗЫ НЕФТЯНЫЕ ПОПЯТНЫЕ, углеводородные газы, сопутствующие нефти и выделяющиеся из неё при сепарации. Количество газов (в м3), приходящееся на 1 т добытой нефти (т. н. газовый фактор), зависит от условий формирования и залегания нефтяных месторождений и может изменяться от 1-2 до неск. тыс. м3/т нефти. Суммарная добыча Г. н. п. в СССР составила 18,8 млрд. м3 (1967). В отличие от газов природных горючих, состоящих в основном из метана, Г. н. п. содержат значит, количества этана, пропана, бутана и др. предельных углеводородов. Кроме того, в Г. н. п. присутствуют пары воды, а иногда и азот, углекислый газ, сероводород и редкие газы (гелий, аргон).
Перед подачей в магистральные газопроводы Г. н. п. перерабатывают на т. н. газоперерабатывающих заводах, продукцией к-рых являются газовый бензин, т. н. отбензиненный газ и углеводородные фракции, представляющие собой технически чистые углеводороды (этан, пропан, бутан, изобутан и др.) или их смеси.
Газовый бензин применяют как компонент автомоб. бензинов. Сжиженные газы (пропан-бутановая фракция) широко используют как моторное топливо для автотранспорта или как топливо для коммунально-бытовых нужд. Углеводородные фракции - ценное сырьё для химич. и нефтехимич. пром-сти. Они широко используются для получения ацетилена. Пиролизом этана получают этилен - важный продукт для органич. синтеза. При окислении пропан-бутановой фракции образуются ацетальдегид, формальдегид, уксусная к-та, ацетон и др. продукты. Изобутан служит для производства высокооктановых компонентов моторных топлив, а также изобутилена - сырья для изготовления синтетич. каучука. Дегидрированием изопентана получают изопрен - важный продукт при произ-ве синтетич. каучуков.
Лит.: Рябцев Н. И., Естественные и искусственные газы. 2 изд., М., I960; Чураков А. М., Газоотбензинизающие установки, М., 1962. С. Ф. Гудков.
ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ, газообразные углеводороды, образующиеся в земной коре.
Общие сведения и геология. Пром. месторождения Г. п. г. встречаются в виде обособленных скоплений, не связанных с к.-л. др. полезным ископаемым; в виде газонефтяных месторождений, в к-рых газообразные углеводороды полностью или частично растворены в нефти или находятся в свободном состоянии и заполняют повышенную часть залежи (газовые шапки) или верхние части сообщающихся между собой горизонтов газонефтяной свиты; в виде газоконденсатных месторождений, в к-рых газ обогащён жидкими, преим. низкокипящими углеводородами.
Г. п. г. состоят из метана, этана, пропана и бутана, иногда содержат примеси легкокипящих жидких углеводородов - пентана, гексана и др.; в них присутствуют также углекислый газ, азот, сероводород и инертные газы. Многие месторождения Г. п. г., залегающие на глубине не более 1,5 км, состоят почти из одного метана с небольшими примесями его гомологов (этана, пропана, бутана), азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода; с глубиной содержание гомологов метана обычно растёт. В газоконденсатных месторождениях содержание гомологов метана значительно выше, чем метана. Это же характерно для газов нефтяных попутных. В отдельных ra-зовых месторождениях наблюдается повышенное содержание углекислого газа, сероводорода и азота. Встречаются Г. п. г. в отложениях всех геологических систем начиная с конца протерозоя (рис. 1) и на различных глубинах, но чаще всего до 3 км. Образуются Г. п. г. в основном в результате катагенетич. преобразования органич. вещества осадочных горных пород (см. Газы земной коры). Залежи Г. п. г. формируются в природных ловушках на путях миграции газа.
Рис. 1. Приуроченность газов природных горючих к различным геологическим системам (по горизонтали - буквенные обозначения геологических систем, по вертикали-объём газа в млрд. м3).
Миграция происходит в результате ста-тич. или динамич. нагрузки пород, выжимающих газ, а также при свободной диффузии газа из областей высокого давления в зоны меньшего давления. Различают внерезервуарную региональную миграцию сквозь мощные толщи пород различной проницаемости по капиллярам, порам, разломам и трещинам и внутрирезервуарную локальную миграцию внутри хорошо проницаемых пластов, коллектирующих газ.
Газовые залежи по особенностям их строения разделяются на две группы: пластовые и массивные (рис. 2). В пластовых залежах скопления газа приурочены к определённым пластам-коллекторам. Массивные залежи не подчиняются в своей локализации определённым пластам. Наиболее распространены среди пластовых сводовые залежи, сохраняемые мощной глинистой или галогенной покрышкой. Подземными природными резервуарами для 85% общего числа газовых и газоконденсатных залежей служат песчаные, песчано-алеврито-вые и алевритовые породы, нередко переслоённые глинами; в остальных 15% случаев коллекторами газа являются карбонатные породы. Серия залежей, подчинённых единой геологич. структуре, составляет отдельные месторождения. Структуры месторождений различны для складчатых и платформенных условий. В складчатых р-нах выделяются две группы структур, связанные с антиклиналями и моноклиналями. В платформенных р-нах намечаются 4 группы структур: куполовидных и брахиантикли-нальных поднятий, эрозионных и рифовых массивов, моноклиналей, синклинальных прогибов. Все газовые и газонефтяные месторождения приурочены к тому или иному газонефтеносному осадочному (осадочно-породному) бассейну, представляющему собой автономные области крупного и длит, погружения в совр. структуре земной коры. Среди них различают 4 группы: приуроченные к внутриплат-форменным прогибам (напр., Мичиганский и Иллинойсский басе. Сев. Америки, Волго-Уральская обл. СССР); приуроченные к прогнутым краевым частям платформ (напр., Зап.-Сибирский в СССР); контролируемые впадинами возрождённых гор (бассейны Скалистых гор в США, бассейны Ферганской и Таджикской впадин в СССР); связанные с предгорными и внутренними впадинами молодых альп. горных сооружений (Калифорнийский басе, в США, Сахалинский басе, в СССР). Всё больше открывается газовых залежей в зоне шельфа и в мелководных бассейнах (напр., в Северном м. крупные газовые месторождения - Уэст-Сол, Хьюит, Леман-Банк).
Рис. 2. Типы залежей газа. Пластовые: I-сводовые ненарушенные; II- |
