2015-10-13
4908
Первую классификацию природных газов составил В.И. Вернадский, в 1912 году. В этой классификации газы были разделены на три группы: 1) по форме или условиям нахождения в природе; 2) по источникам происхождения или генезису; 3) по химическому составу.
На основании учета этих факторов позже был создан целый ряд классификационных схем природных газов. Кроме них существуют классификации газов по их практической ценности и содержанию полезных компонентов.
Классификации природных газов по условиям (формам) нахождения в природе. В наиболее общем виде выделяются следующие три формы существования природных газов:
1) свободные газы атмосферы;
2) водорастворенные газы гидросферы (океанов, морей, озер, прудов и рек);
3) газы земной коры.
Газы этих форм постоянно взаимодействуют, то есть переходят из одних условий существования в другие.
Наиболее разнообразны условия нахождения газов в земной коре, где они находятся в двух основных формах: рассеянной и концентрированной (табл. 4).
Рассеянные формы газов содержатся в открытых и закрытых порах горных пород, сорбированы минеральной частью пород и рассеянным ОВ, растворены в пластовых водах и микронефти.
Концентрированные формы газов являются объектами поисково-разведочных работ и разработки. Находятся они в газовых скоплениях, растворены в залежах нефти и в пластовых водах.
Таблица 4. Формы нахождения природных газов в земной коре (В.В. Доценко; 2007)
| Рассеянные формы | Концентрированные формы |
| Растворенные в пластовых водах | Залежи свободных газов; например, Уренгойское газовое месторождение содержит 10 трлн. м3 газа |
| Растворенные в микронефти (протонефти) | Растворенные в залежах нефти; например, нефтяные месторождения Большой Бурган и Гавар содержат по 1 трлн. м3 газа, растворенного в нефти |
| Содержащиеся в открытых и закрытых порах горных пород в свободном состоянии | Водорастворенные газы пластовых вод, при их высоком газосодержании, порядка 5-10 м3 на 1 м3 или на 1 т. воды |
| Сорбированные минеральной частью горных пород | Сорбированные торфами, углями и горючими сланцами |
| Сорбированные рассеянным органическим веществом осадочных пород | Залежи газовых гидратов |
| Поглощенные (окклюдированные) микроскопическими полостями минералов | Газовые струи (проявления) из магматических очагов, грязевых вулканов, разрушающихся газовых залежей |
Например, Уренгойское газовое месторождение содержит 10 трлн. м3 свободного газа, нефтяные месторождения Большой Бурган и Гавар содержат более 10 млрд. т извлекаемых запасов нефти каждое. В нефтях этих месторождений растворено по 1 трлн. м3 газов. Огромные объёмы газа существуют в виде залежей твёрдых газовых гидратов на дне Мирового океана.
Генетические классификации природных газов. Газы образуют различные смеси, в которых определить генезис отдельных компонентов не всегда возможно. Существует много генетических классификаций газов, в которых выделяется различное количество генетических классов и типов газов. В таблице 5 дано сопоставление наиболее известных схем генетических классификаций, которые показаны в ней в несколько упрощённом виде. Наиболее краткой из них является классификация газов В.И. Ермакова и др. (1990), в которой все природные газы разделены на три большие группы: биогенную, литогенную и органолитогенную.
Таблица 5. Сопоставление схем генетических классификаций природных газов разных авторов
| А.Л. Козлов (1950) | |||
| А. Газы земной коры | Б. Газы миграционного характера | ||
| 1. Биохимические: СН4, СО2, СnН2n+2, N2, H2S, O2, NH3 и др. | 1. Космического происхождения: все инертные газы | ||
| 2. Природных химических реакций (обменного разложения): СО2, H2S и др. | 2. Воздушного происхождения: N2, O2, инертные газы | ||
| 3. Метаморфического происхождения: СО2, H2S, СН4, СnНm, СО, N2, НСl, НF, NH3, В(ОН)3, Сl, SО2, Н2, сульфиды, хлориды | 3. Магматические (газы подкоровых глубин): вероятно, те же, что и газы метаморфического происхождения | ||
| 4. Радиоактивного происхождения: Не, эманации радия (Rа), тория (Тh), Ar, Хе | |||
| 5. Радиохимического происхождения: H2, O2, СН4, СО, СnН2n+2, СО2 и др. | |||
| 6. Ядерных реакций: все элементарные газы | |||
| И.В. Высоцкий (1954) | |||
| А. Газы, формирующиеся в земной коре: 1. Биохимические: СО2, Н2О, СН4, СnНm 2. Литологические: СО2, газы вулканических извержений H2S 3. Радиоактивные Не, О2, Н2, СО, СО2, СН4, СnНm | Б. Циркуляционные газы: 1. Атмосферные: N2, О2, СО2 | В. Реликтовые (космические) газы: 1. Космические (?): редкие инертные газы | |
| А.А. Карцев (1969) | |||
| Газы земного генезиса | Космогенные газы | ||
| 1. Хемогенные газы: СО2, H2S и др. | 1. Инертные газы: N2, Аr | ||
| 2. Радиогенные газы: Не, Аr и др. | |||
| 3. Биогенные газы: О2, Н2, H2S и многие др. | |||
| 4. Техногенные газы: СО2 и др. | |||
| М.И Суббота и А.В. Романюк | |||
| Ì. Биохимические газы: СО2, СН4, N2, СО, N2О, NО2, Н2, NН3, H2S, С2Н4, О2 | |||
| ÌÌ. Газы химического генезиса:СО2, СН4, СО, СnН2n, Н2 и др. | |||
| ÌÌÌ. Газы дегазации мантии: СН4, Н2, NН3, N2, СО2, SО2, H2S, СО, Н2О и др. | |||
| ÌV. Газы радиоактивного распада и радиохимического генезиса: Не, Ar, Rn, Н2, О2 | |||
| V. Газы, образующиеся под воздействием космических лучей: Н, Не, Н2, О2, N2, О3 | |||
| В. И. Ермакова и др. (1990) | |||
| Биогенные: О2, СО2, СН4, N2, H2S, NH3, С2Н6, С3Н8, С4Н10 | Органолитогенные: СН4, С2Н6, С3Н8, С4Н10, СО2, Н2, H2S и др. | Литогенные: СО2, Н2, H2S, Не, Ar, Xe, SO2, N2, CO, HCl, HF, Cl, NH3 Rn и др. | |
1. Биогенные газы образуются в результате жизнедеятельности различных организмов, а также разложения и преобразования органических и минеральных веществ в биосфере.
2.Органолитогенные газы образуются при термической деструкции (углефикации) ОВ в зоне катагенеза и метагенеза, вплоть до исчерпания его продуктивности и превращения в графит.
3. Литогенные газы образуются в результате физико-химических и радиоактивные процессов в минеральном скелете водонасыщенных осадочных пород в зоне катагенеза, метагенеза и метаморфизма, а также в магматических породах земной коры и мантии.
Классификации природных газов по химическому составу. По химическому составу классифицируются газы конкретных форм или условий нахождения в природе. Существует большое количество различных химических классификаций. Отличаются они широтой охвата форм газов и соответственно количеством выделенных классов газов по химическим компонентам и их количественным содержанием. Широко известна комплексная классификация природных газов, составленная в 1966 году В.А. Соколовым. В ней, по условиям нахождения газов в природе, выделено восемь типов, указан их химический состав и происхождение (табл. 6).
Среди газов литосферы классифицируются свободные газы газовых и газоконденсатных месторождений и газы, растворенные в нефти; газы, растворенные в подземных водах; газы угольных месторождений (угленосных бассейнов); газы залежей газовых гидратов; газы метаморфических, магматических пород и рудных месторождений; газы грязевых вулканов; вулканические газы.
Газы газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений образуют разнообразные смеси, состоящие из углеводородных и неуглеводородных компонентов. По преобладающим компонентам можно выделить 13 типов газов: углеводородные, азотные, углекислые, сероводородные и другие типы, которые представлены различными сочетаниями вышеназванных газов, например азотно-углеводородные, углекисло-азотно-углеводородные, углеводородно-углекислые и так далее.
Иногда углеводородные газы разделяют на классы в зависимости от количественного содержания отдельных компонентов: углекислого газа, сероводорода, азота, гелия и других газов.
Таблица 6. Классификация природных газов по условиям нахождения, химическому составу и генезису (по В.А. Соколову, 1966)
| Тип газа по условиям нахождения в природе | Химический состав | Происхождение газа | |
| Основные компоненты | Важнейшие примеси | ||
| I. Газы атмосферы | N2, O2 | Ar, CO2, Ne, He, Kr, Xe, H2, O3 | Смесь газов химического, биохимического и радиогенного происхождения (He, Ar) |
| II. Газы земной поверхности: 1) почвенные и подпочвенные 2) болотные и торфяные 3) морских субаквальных осадков | CO2, N2, O2 | Ar, CH4, N2O, H2, благородные газы (из атмосферы) | CO2, CH4, N2O, H2 преимущественно биохимического происхождения, эти газы примешаны к атмосферному воздуху |
| CH4, CO2, N2 | Ar, H2, CO, NH3, N2O, H2S, благородные газы (из атмосферы) | CH4, CO2, H2, NH3, N2O, H2S преимущественно биохимического происхождения | |
| CO2, CH4, N2 | H2, NH3, H2S, Ar | Все газы, кроме благородных, преимущественно биохимического происхождения | |
| III. Газы осадочных пород: 1) нефтяных месторождений 2) газовых месторождений 3) угольных месторождений 4) соленосных отложений 5) пластовых вод | CH4, ТУВГ, N2 | CO2, H2S, He, Ar, H2 | Все газы, кроме благородных, главным образом химического происхождения. Имеется примесь газов биохимического и иного происхождения (частично H2S и др.). На значительных глубинах, где вследствие повышения температуры нормальная деятельность микроорганизмов прекращается, биохимические газы отсутствуют |
| CH4, C2H6, N2, CO2 | ТУВГ, H2S, He, Ar, H2, | ||
| CH4 | CO2, N2, H2, ТУВГ, H2S, NH3, He, Ar | ||
| CH4, N2, H2, CO2, | H2S, ТУВГ, N2, H2 | ||
| CH4, CO2, Н2, N2, O2 | ТУВГ, H2S, H2, Ar | ||
| IV. Газы океанов и морей | CO2, N2 | NH3, H2S, O2, Ar | NH3, H2S, O2 и частично СО2 биохимического происхождения, часть СО2 и N2 образуется химическим путем, а Аr имеет радиогенное происхождение. В верхние слои океанов и морей СО2, N2 и О2 попадают из атмосферы |
| V. Газы метаморфических пород | CO2, N2, H2 | CH4, H2S, ТУВГ, He, Ar | Газы, кроме благородных, химического происхождения |
| VI. Газы магматических пород | CO2, H2 | N2, H2S, He, Ar. На больших глубинах SO2, HCI, HF |
| Тип газа по условиям нахождения в природе | Химический состав | Происхождение газа | |
| Основные компоненты | Важнейшие примеси | ||
| VII. Газы вулканические: 1) высокотемпературные (из лавовых озер и др.) 2) фумарольные (100-300 ºС) 3) термальных источников | СО2, Н2, SO2, HCl, HF | N2, CO, NH3, He, Ar | Все газы, кроме благородных, химического происхождения. Они представляют собой в той или иной степени изменённые газы, поступающие из верхней мантии с примесью газов из вышерасположенных оболочек |
| СО2, Н2, H2S, SO2 | CO, HCl, HF, N2, NH3, He, Ar | ||
| СО2, SO2 | N2, CO, NH3, He, Ar | ||
| VIII. Газы космоса | H2, H, He | CO, радикалы CH, CH2, OH и другие, ионизированные атомы элементов Ne, N, Ar | Все газы являются результатом ядерных, радиационно-химических и химических реакций |
