Основные свойства природных газов

Введение

Под термином «природный газ» подразумевают смесь летучих углеводородов и углеводородов, находящихся в газовой фазе. Когда говорят о сжиженном природном газе, то выражение «природный газ» относится к компонентам в омеси *. Когда говорят о газовой шапке в пласте, то имеют в виду углеводороды, находящиеся в газовой фазе над нефтью. В этом случае газовая фаза может содержать молекулы некоторых углеводородов, существующих в обычных условиях в виде вьгоококипящих жидкостей ⁶.

Процесс испарения жидкостей, происходящий в результате увеличения давления, создаваемого газом. — явление, обычное для условий нефтяных месторождений.

Знание фазового состояния углеводородных смесей необходимо для правильного подхода к использованию природных углеводородных систем газ —- жидкость. Цель изучения фазового поведения смесей состоит в том, чтобы, зная состав смеси, иметь возможность предвидеть количественные соотношения жидкой и газовой фаз, находящихся в равновесии, при любых значениях давления и температуры. Правильное представление о поведении индивидуальных углеводородов помогает предсказать свойства вещества, находящегося в однофазном состоянии. Знание природы простых омесей облегчает изучение поведения более сложных систем, к числу которых относятся природные газы.

Основные свойства природных газов

Плотность газа r₀ в нормальных физических условиях (Р₀-0,1013 МПа и Т₀=273 К) можно определить по формуле:

,

где М - молекулярная масса.

Если задана плотность газа при нормальных условиях (н.у.), можно определить относительную плотность газа, как отношение плотности газа к плотности воздуха (плотность воздуха при н.у. равна 1,293 кг/м³):

.

Коммерческие расчеты в газовой промышленности проводят при стандартных условиях (Р_ст=0,1013 МПа, Т_ст=293 К). В некоторых странах, в т. ч. в США Т_ст принята равной 288 К (15°С).

Природные газы представляют собой смесь компонентов, поэтому если известен молярный состав смеси в процентах, то среднюю молекулярную массу вычисляют по формуле:

где у₁, у₂,…,у_n-молярные (объемные) доли компонентов, %; М₁, М₂,…, М_n-молекулярные массы компонентов.

Плотность природного газа при заданном давлении и температуре определяется по формуле: ,

где r₀ - плотность газа при нормальных условиях –н.у. (Р₀=0,1013 МПа; Т₀=273 К); z₀, z-коэффициенты сверхсжимаемости при н.у. и при заданных условиях.Коэффициент сверхсжимаемости характеризует отклонение реального газа от законов идеального газа. При н.у. z₀ 1.

Вязкость природного газа

Коэффициент динамической вязкости природных газов при атмосферном давлении и различных температурах можно рассчитать по формуле:

m₀=m_Рат,t=0,0101t^1/8-1,07×10^-3М_см^1/2

где t-температура в °С,

или m₀=0,0101t^1/8-5,76×10^-3r_см^1/2

В интервалах 12 М_см 100 и 10 t 204°С погрешность расчета по формулам (2.7) и (2.8) не превышает 5 %.

По номограмме С. Г. Ибрагимова порядок определения вязкости следующий:

_см®Р_кр®Р_пр® _см ®r_пр®m.

При наличии в природном газе >5% азота учитывают его вязкость

m_см=y_am_a+(1-у_a)m_y,

где m_a, m_y–коэффициенты динамической вязкости азота и углеводородной части смеси газов; y_a–молярная доля азота в смеси.

Уравнение Ван-дер-Ваальса

В 1879г. голландский физик Ван-дер-Ваальс предложил учесть силы взаимодействия и объем молекул следующим образом:

,

где - константа сцепления молекул, Па; v =V/ m - удельный объем газа, м³/ кг; b - поправка на собственный объем молекул (при шарообразных молекулах это учетверенный объем молекул, выражает внутреннее давление (равнодействующая сил притяжения всех молекул объема V). ; .

Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса довольно точно описывает из­менение свойств реальных газов при давлениях до 10 МПа и тем­пературах от 283 до 293 К.

Литература

1. .Ермилов О.М., Ремизов.В В., Ширковский А.И Физика пласта

2. Ширковский А.И. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.- М.: Недра, 1987.

3. Коротаев Ю.Н., Ширковский А.И. Добыча, транспорт и подземное хранение газа. - М. :Недра 1984.

4. Лалазарян Н.В., Нурбекова К.С. Алматы, Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Электронный учебник. – Алматы, КазНТУ, 2003.

Введение

Под термином «природный газ» подразумевают смесь летучих углеводородов и углеводородов, находящихся в газовой фазе. Когда говорят о сжиженном природном газе, то выражение «природный газ» относится к компонентам в омеси *. Когда говорят о газовой шапке в пласте, то имеют в виду углеводороды, находящиеся в газовой фазе над нефтью. В этом случае газовая фаза может содержать молекулы некоторых углеводородов, существующих в обычных условиях в виде вьгоококипящих жидкостей ⁶.

Процесс испарения жидкостей, происходящий в результате увеличения давления, создаваемого газом. — явление, обычное для условий нефтяных месторождений.

Знание фазового состояния углеводородных смесей необходимо для правильного подхода к использованию природных углеводородных систем газ —- жидкость. Цель изучения фазового поведения смесей состоит в том, чтобы, зная состав смеси, иметь возможность предвидеть количественные соотношения жидкой и газовой фаз, находящихся в равновесии, при любых значениях давления и температуры. Правильное представление о поведении индивидуальных углеводородов помогает предсказать свойства вещества, находящегося в однофазном состоянии. Знание природы простых омесей облегчает изучение поведения более сложных систем, к числу которых относятся природные газы.

Основные свойства природных газов

Плотность газа r₀ в нормальных физических условиях (Р₀-0,1013 МПа и Т₀=273 К) можно определить по формуле:

,

где М - молекулярная масса.

Если задана плотность газа при нормальных условиях (н.у.), можно определить относительную плотность газа, как отношение плотности газа к плотности воздуха (плотность воздуха при н.у. равна 1,293 кг/м³):

.

Коммерческие расчеты в газовой промышленности проводят при стандартных условиях (Р_ст=0,1013 МПа, Т_ст=293 К). В некоторых странах, в т. ч. в США Т_ст принята равной 288 К (15°С).

Природные газы представляют собой смесь компонентов, поэтому если известен молярный состав смеси в процентах, то среднюю молекулярную массу вычисляют по формуле:

где у₁, у₂,…,у_n-молярные (объемные) доли компонентов, %; М₁, М₂,…, М_n-молекулярные массы компонентов.

Плотность природного газа при заданном давлении и температуре определяется по формуле: ,

где r₀ - плотность газа при нормальных условиях –н.у. (Р₀=0,1013 МПа; Т₀=273 К); z₀, z-коэффициенты сверхсжимаемости при н.у. и при заданных условиях.Коэффициент сверхсжимаемости характеризует отклонение реального газа от законов идеального газа. При н.у. z₀ 1.