Обобщенный закон Клайперона – Менделеева – уравнение состояния идеальных газов.

PV = mRT, (2.16)

где Р- абсолютное давление6 давление, Па; V – объем, м³; m –масса газа, кг; Т – абсолютная температура, К; R – универсальная газовая постоянная, Дж/ кг К , ( 8314,3 Дж/мольК).

Для идеального газа отношение PV/ mRT =z =1, или для единицы массы PV=zRT, где z – коэффициент сверхсжимаемости реального газа, характеризующий отклонение газа от идеального, т.е. чем больше отклонение от идеального газа, тем больше z отлично от 1.

Прогресс науки и техники потребовал разработки более точного уравнения состояния природных газов, способного правильно описывать изменение их свойств при давлениях до 100 МПа и температурах до 573 К в процессах добычи газа и при давлениях до 20 МПа и низких температурах (до 93 К) в процессах переработки природных газов.

В решении этой проблемы выяви­лись два направления:

• добавление в уравнение состояния идеального газа большего числа констант.

• введение поправочного коэффициента z, учитывающего отклонение реального газа от идеального, в уравнении состояния идеального газа (коэффициента сверхсжимаемости).

Уравнение Ван-дер-Ваальса

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

, (2.17)

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). ; . (2.18)

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

48. Что из себя представляет компонентный состав природного газа?

Состав и классификация природных газов

Природные газы, добываемые из чисто газовых, нефтяных и газоконденсатных месторождений, состоят из углеводородов гомоло­гического ряда метана с общей формулой С_nН_2n+2.а также неугле­водородных компонентов: азота (N₂), углекислого газа (СО₂), се­роводорода (H₂S), благородных (инертных) газов (гелия, аргона, криптона, ксенона), ртути.

Число углеродных атомов в молекуле углеводородов п может достигать 17—40.

Метан (СН₄), этан (С₂Н₆) и этилен (С₂Н₄) при нормальных ус­ловиях (р= 0,1 МПа и Т = 273 К) являются реальными газами.

Пропан (С₃Н₈), пропилен (С₃Н₆), изобутан (i-C₄H₁₀), нормальный бутан (п-С₄Н₁₀) бутилены (С₄Н₈) при атмосферных условиях нахо­дятся в парообразном (газообразном) состоянии, при повышенных давлениях—в жидком состоянии. Они входят в состав жидких (сжиженных) углеводородных газов.

Углеводороды, начиная с изопентана (i-C₅H₁₂), при атмосферных условиях нахо­дятся в жидком состоянии. Они входят в состав бензиновой фрак­ции. Их называют углеводородным конденсатом. Углеводороды, в молекулу которых входит 18 и более атомов углерода (от С₁₈Н₃₈), расположенных в одну цепочку, при атмо­сферных условиях находятся в твердом состоянии.

Природные газы классифицируют по трем группам:

4. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений.

5. Газы, добываемые вместе с нефтью (попутные газы).

6. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений.

Газовыми и газоконденсатными месторождениями являются месторождения, которые находятся в пластовых условиях в однофазном состоянии. Нефтяными являются залежи, в которых объем нефтяной части залежи больше объема газовой шапки и составляет более 0,75. Газонефтяные 0,5-0,75. Нефтегазовые или нефтегазоконденсатные (НГКМ), в которых объем нефтяной части 0,25-0,5. В газовых и газоконденсатных месторождениях содержание метана обычно превышает 90%, тогда как в газонефтяных находится в пределах 50%.

Сухой газ состоит преимущественно из метана. Жирный газ содержит в своем составе более тяжелые компоненты, характерен для попутных нефтяных газов. Искусственными газами называют газы, полученные при сухой перегонке твердых топлив (каменный уголь, горючий сланец).

49. Какие газовые и газоконденсатные месторождения в мире и в Казахстане Вы знаете?

Использование попутного газа в Казахстане впервые было применено на промысле Доссор в 1925 году. Массовая газификация началась в послевоенные годы. После вступления в разработку месторождения Тенге на Мангышлаке в 1967 году было организовано Мангышлакское газодобывающее управление.

Среди стран мира доля Казахстана по запасам газа составляет 1,4%. Доказанные запасы газа 2 трлн м3, прогнозные запасы газа оцениваются в 7 трлн м³, что связано в основном с освоением ресурсов Каспийского моря. Главная доля запасов газа и конденсата сосредоточена на месторождении Карачаганак. Значительные объемы запасов газа являются попутными и добываются вместе с нефтью.

В настоящее время зарегистрировано около 130 месторождений с разрабатываемыми и предварительно оцененными запасами газа, из них: 21-газовые, 9-газоконденсатные, 23-нефтегазоконденсатные, 31-нефтегазовые и прочие с малыми содержаниями газа. При этом, в разработке находятся 44 месторождения, содержащие более 80 % извлекаемых запасов углеводородных газов.

Таблица 1.4

Распределение месторождений по объемам запасовприродного газа

	Характери- стика групп месторождений по величине запасов	Коли- чество место- рождений	Месторождения	Балансовые запасы газа А+В+С1
				Всего доказанные, млрд.м3	В процентах от запасов по РК
	Республика Казахстан	130		3011	100
1.	Гигантские (более 300 млрд.м3	3	Карачаганак- НГК Тенгизское-Н Кашаган-Н	1370 569 227	45,5 18,9 7,5
2.	Крупнейшие (100,1-300 млрд.м3	2	Жанажол-НГК Имашевское-ГК	133 129	4,4 4,3
3.	Крупные (30,1- 100 млрд.м3)	4	Жетыбай-НГК Тенге-НГК Узень-ГН Урихтау-ГНК	99 45 43 40	3,3 1,5 1,4 1,3
4.	Средние (10,1- 0 млрд.м3)	8	Прорва-НГК Каламкас-ГН Амангельды-Г Тепловско- Токаревское-ГН Жетыбай Южный- НГК Шагырлы- Шомышты-Г Чинаревское-НГ Королевское-Н Тасбулат-НГК	28 27 25 25 23 20 17 16 13	0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4
5. 6. 7.	Малые (3,1-10 млрд.м3) Мелкие (1- 3 млрд.м3) Очень мелкие (до 1 млрд.м3)	17 25 71	113 месторожде ний, различных по фазовому типу углеводородов	99 44 20	3,3 1,5 0,7

Примечание: НГК - нефтегазоконденсатные, ГНК газонефтеконденсатные, Н - нефтяные, Г - газовые, ГН - газонефтяное.

Таблица 1.5

Добыча природного газа в Республике Казахстан, млрд.куб.м

Годы	1994	1996	1998	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006
Добыча газа, млрд м3	4,96	6,5	8,0	12,8	12,8	14,8	17,2	20,6	26,5	28

  

Казахстан располагает тремя газоперерабатывающими заводами (ГПЗ): Казахский ГПЗ, расположенный в Мангистауской области (г.Новый-Узень), Тенгизский ГПЗ, расположенный в непосредственной близости от места производства газа в Атырауской области (п. Кульсары), Жанажольский ГПЗ в Актюбинской области.

Для создания запасов газа с целью покрытия пиковых потреблений газа в осенне-зимний период и обеспечения равномерной работы магистральных газопроводов на территории Казахстана имеются три подземных хранилища газа – Бозойское (в Актюбинской области), Полторацкое (в Южно-Казахстанской области), Акыр-Тюбе (в Жамбылской области).

50. Какие преимущества имеет природный газ по сравнению с другими видами топлива?