Газы природные горючие

ГАЗЫ ПРИРОДНЫЕ ГОРЮЧИЕ, газовая фаза природных углеводородов, содержащая и неуглеводородные компоненты; разновидность горючего полезного ископаемого. Газы природные горючие встречаются в осадочном чехле земной коры в виде свободных скоплений, а также в растворённом (в нефти и пластовых водах), рассеянном (сорбированные породами) и окклюдированном (в газовых гидратах) видах. Углеводороды представлены: метаном, этаном, пропаном, бутанами, реже пентаном и более тяжёлыми (до октана включительно), а также этиленом, пропиленом, бутиленом. Газ  природный горючий считается сухим, если состоит главным образом из метана (> 85%), с низким содержанием этана (< 10%), при практическом отсутствии пропана и бутана; с содержанием газового конденсата менее 10 см³/м³. Тощим называют пластовый газ метанового состава с низким содержанием этана, пропана и бутана, с содержанием конденсата 10-30 см³/м³. Жирным считается газ с содержанием конденсата 30-90 см³/м³. Неуглеводородные компоненты включают главным образом азот, диоксид углерода, оксид углерода, водяные пары; кроме того, некоторые газы природные горючие обогащены соединениями серы, гелием, аргоном; встречаются также водород, пары ртути и летучих жирных кислот. Содержание диоксида углерода меняется от долей процента до 10-15%, иногда более (в Астраханском месторождении СО₂ 22%). Концентрация азота в газах природных горючих обычно не превышает 10% (часто 2-3%), в газах отдельных нефтегазоносных бассейнов и провинций достигает 30-50% (в Волго-Уральской), иногда более; известны месторождения с преимущественно содержанием азота (Чу-Сарысуйская газоносная область: Амангельдинское месторождение - 80% N₂ и 16% СН₄; Учаральское - 99% N₂). Количество сероводорода обычно не превышает 2-3%; как исключение, известны газовые залежи с содержанием сероводорода 15-20% и более (Астраханское месторождение - 25%). Концентрация гелия в большинстве случаев - сотые и тысячные доли процента, в некоторых месторождениях - до 3-13% (смотри Газы природные).

По мнению большинства исследователей, приверженцев органической (биогенной) теории происхождения нефти и газа, основная масса газов природных горючих - продукт катагенетического преобразования рассеянного органического вещества в осадочных горных породах, небольшой круг учёных придерживается неорганической, или абиогенной, гипотезы и образование этих полезных ископаемых считает в основном результатом синтеза углерода, оксида углерода и водорода в условиях высоких температур и давлений глубинных зон земной коры. Значительное количество метана, диоксида и оксида углерода образуется в приповерхностных условиях (преимущественно на глубине до 500 м) в результате биохимической переработки органического вещества на стадии диагенеза (так называемый микробиальный газ). Добыча биохимического метана велась в Японии из минерализованных подземных вод плиоценовых и плейстоценовых отложений. Обязательным условием формирования промышленных скоплений газов природных горючих является наличие крупных областей длительного погружения земной коры (осадочных бассейнов), в процессе развития которых нефтегазоматеринские породы могли достичь зоны с благоприятными термобарическими условиями для генерации газообразных углеводородов. Количество и состав образующихся углеводородных газов зависят от природы и состава рассеянного органического вещества, находящегося (как в рассеянной, так и в концентрированной формах) в зоне катагенеза. Гумусовое органическое вещество генерирует в основном метан и небольшое количество более тяжёлых углеводородов, сапропелевое - основную массу нефтяных жидких углеводородов, жирные газы и метан. Для выделения углеводородов в количестве, достаточном для образования залежей, осадочная порода, содержащая рассеянное органическое вещество, должна попасть в определённые термобарические условия. Гумусовое органическое вещество имеет два температурных пика генерации метана: на начальной стадии катагенеза при температуре 50-60 °С (протокатагенез) и на завершающей - при температуре выше 150-160 °С (поздний мезокатагенез). Сапропелевое органическое вещество главный пик генерации проявляет также в позднем мезокатагенезе (так называемая главная зона газообразования, следующая сразу за главной зоной нефтеобразования). Вначале генерируются жирные газы, затем метан. Образование метана продолжается и при более высоких температурах (свыше 200 °С) и давлениях на стадии метаморфизма (путём термического разложения углистого органического вещества и нефти). Наблюдается вертикальная зональность распределения газов природных горючих во многих нефтегазоносных бассейнах: на глубине 1,2-2 км газовые залежи представлены в основном сухим газом (почти чистый метан), на глубине 2-5 км залежи большей частью газонефтяные и нефтегазовые, содержащие преимущественно жирные газы, ниже 5-6 км снова распространены залежи чистого метана. Как правило, рассеянное в породах органическое вещество имеет смешанный (гумусовый и сапропелевый) состав. Наиболее высокопродуктивные газоматеринские породы (способные генерировать преимущественно газообразные углеводороды и отдавать их) - глинистые, алеврито-глинистые и глинисто-алевритовые отложения слабовосстановительных и восстановительных фаций, богатые гумусовым и сапропелево-гумусовым органическим веществом.

Формирование газовых залежей происходит в результате миграции газов природных горючих из материнских толщ в коллекторы нефти и газа, аккумуляции их в ловушках нефти и газа и консервации внутри природных резервуаров, ограниченных флюидоупорами (покрышками). Подавляющее число залежей газов природных горючих связано с осадочными породами. Песчаные коллекторы вмещают свыше 76% запасов, карбонатные - свыше 23%. Глинистыми покрышками экранируется свыше 65% запасов, соленосными - свыше 34%. Свыше 91% запасов сосредоточено в ловушках структурного типа. Совокупность газовых залежей, контролируемых единой геологической структурой, образует газовое месторождение.

Свыше 90% разведанных запасов газов природных горючих содержатся в чисто газовых или газоконденсатных месторождениях, остальные - в газонефтяных и нефтегазовых. На глубине до 1 км заключено около 14% запасов газа, 1-3 км - свыше 70%, 3-5 км - около 13% и ниже 5 км - свыше 1%. Крупнейшие запасы газов природных горючих сосредоточены в Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, а также в бассейнах акваторий Северного, Баренцева и Карского морей, Мексиканского и Персидского заливов; а также в бассейнах: Западном Внутреннем, Северного склона Аляски, Западно-Канадском, Бофорта и Свердруп. Мировые разведанные запасы газа составляют свыше 150 триллионов м³, основные запасы сконцентрированы: в России (свыше 48 триллионов м³), Иране (23,00), Катаре (11,15), Саудовской Аравии (6,05), Объединённых Арабских Эмиратах (6,01), Алжире (4,52), США (4,47), Венесуэле (4,16), Нигерии (3,51), Ираке (3,11), Туркмении (2,86), Малайзии (2,31), Индонезии (2,05), Узбекистане (1,87), Казахстане (1,84), Нидерландах (1,77), Кувейте (1,49), Китае (1,37), Ливии (1,31), Австралии (1,26), Норвегии (1,25). Всего в мире известно свыше 12 тысяч газовых месторождений (в России свыше 800), однако около половины (45,3%) запасов газа сосредоточено в 23 уникальных (более 1 триллиона м³) газовых и газоконденсатных месторождениях. Крупнейшие в мире - в Катаре (Северное, 10,64 триллионов м³) и России (Уренгойское, 10,2 триллиона м³). Среди уникальных российских месторождений: Уренгойское, Ямбургское, Бованенковское, Заполярное, Штокмановское, Арктическое, Астраханское, Медвежье, Оренбургское, Харасавейское, Южно-Томбейское. Около 300 российских месторождений разрабатываются. Уникальные зарубежные газовые месторождения (запасы, триллионов м³): в Иране (Южный Парс, 2,8; Пазенан, 1,4; Парс, 1,3), Нидерландах (Гронинген, 2,7), Алжире (Хасси-Рмель, 2,6), США (Панхандл-Хьюготон, 2,04), а также в Туркмении (Даулетабад-Донмезское), Саудовской Аравии (Гавар), Казахстане (Карачаганак), Норвегии (Тролль). Добыча производится в 85 странах и составляет 2174,8 миллиардов м³, лидируют Россия (606,8 миллиардов м³) и США (552,7).

Газы  природные горючие - эффективный энергоноситель (теплота сгорания 34,3 МДж/м³ и выше) и ценное химическое сырьё для производства метанола, формальдегида, уксусной кислоты, ацетона и других органических соединений. Попутно извлекаемые из газов природных горючих сероводородсодержащие газы используют для получения элементарной серы (смотри в статье Агрономическое сырьё), гелийсодержащие - для получения гелия.

Лит.: Бека К., Высоцкий И. В. Геология нефти и газа. М., 1976; Хант Дж. Геохимия и геология нефти и газа. М., 1982; Справочник по геологии нефти и газа / Под редакцией Н.А. Еременко. М., 1984; Геология и геохимия нефти и газа. 2-е изд. М., 2004.