Практическая работа 1

Физико-химические и теплофизические свойства природного газа

Самостоятельно изучить материал по теме

1. Изучить следующие разделы учебника Гиматудинова Ш. К. Физика нефтяного и газового пласта:

1.1. Углеводородное содержание коллекторов. Нефть и газ, их состав и физические свойства.

1.2. Физическое состояние нефти и газа при различных условиях в залежи (с. 76).

1.3. Химический состав нефти и газа (с. 78)

1.4. Отклонения состояния реальных газов от законов идеального газа (с. 85).

1.5. Плотность газов (с. 95).

2. Ознакомиться со следующими разделами монографии Брусиловского А.И. Фазовые превращения при разработке месторождений нефти и газа:

2.1. Нефть и природные газы- многокомпонентные системы природных углеводородов.

2.2. Компоненты нефтей и природных газов.

2.3. О составе многокомпонентных углеводородных систем

2.4. Идеальный газ и его свойства.

2.5. Закон Рауля.

Теоретический материал по теме

1. Состав и основные параметры природных газов

Добываемые на газовых, газокондснсатных и газонефтяных месторождениях природные газы представляют собой многокомпонентные системы, состоящие из предельных углеводородов и неуглеводородных компонентов. Предельные углеводороды имеют формулу и в зависимости от числа атомов углерода в молекуле могут находиться при нормальных условиях в двух агрегатных состояниях: газы — углеводороды, содержащие в молекуле до четырех атомов углерода (от до ); жидкости - углеводороды, имеющие пять и больше атомов углерода ( + в). Тяжелые углеводороды в зависимости от температуры и давления могут быть растворены в легких, либо находиться в жидком состоянии.

Из неуглеводородных компонентов природные газы содержат азот , углекислый газ , сероводород и др., а также инертные газы Аг, Cr, Xe, Ne, He. Кроме того, природные газы, как правило, насыщены парами воды, содержанке которых зависит от давления, температуры, а также состава газа в воды.

Состав природного газа обычно выражается в объемных или массовых долях единицы или процентах. Объемный состав газовых смесей является и молярным составом, так как объем одного моля любого газа при 0° С и 760 мм рт. cт. равен 22,4 л/моль.

Объемный (молярный) состав газа можно пересчитать в массовый для каждого компонента смеси по формуле

(1)

где массовая доля го компонента в газе; — объемная доля го компонента; — молекулярная масса го компонента, определяется из табл.1.2 (Приложения 3.1.). Если состав природного газа задан в массовых долях, то для пересчета его в объемные (молярные) единицы используется формула

(2)

где — число молей гo компонента в смеси.

Поскольку , формулу (2) можно представить в виде

(3)

Основные параметры компонентов природных газов, необходимые для расчетов, приведены в Справочнике работника газовой промышленности» (см. приложение 3.1.).

2. Плотность газа и газоконденсатной смеси

Один из основных параметров, характеризующих газ, — плотность, т. е. масса единицы объема газа. Размерность плотности в системе СИ — кг/м³, в системе СГС — г/см³. Плотность газа известного состава определяется как сумма произведений плотности отдельных компонентов на их объемное (молярное) содержание :

(4)

или по известным молекулярным массам

(5)

Плотность сухого газа при и определяется по формуле

, (6)

где плотность газа при 20 °С и 760 мм рт. ст., кг/м³; z — коэффициент сверхсжимае-мости газа при р, Т.

Если в газе содержатся водяные пары, т. е. влагосодержание W > 0, плотность газа определяется по формуле

, (7)

где плотность насыщенного водяного пара, кг/м³; W — влагосодержание, определяемое согласно п. 7; — давление насыщенного водяного пара, кгс/см².

Значения и приведены в табл. 1. Поправки к плотности сухого газа на его влажность и для давлений 730-790 мм рт. ст. приведены в табл. 2.

В газоконденсатных скважинах при значительном содержании конденсата плотность смеси определяется по формуле

(8)

где плотность газа в конденсата соответственно после сепаратора при 20°С и 760 мм рт. ст., кг/м³; — дебиты газа и конденсата соответственно при 20 °С и 760 мм рт. ст., м³/сут.

При тех же условиях

(9)

где — кажущийся объемный коэффициент конденсата; — молекулярная масса конденсата, значения которой для некоторых месторождений стран СНГ приведены ниже.

Месторождение	Молекулярная масса, кг/кмоль	Месторождение	Молекулярная масса, кг/кмоль
Вуктыльское Газлинское .... Березанское . . . Крестищенское . . . Мастахское . . .	128 95 115 136 121	Уренгойское Шатлыкское Оренбургское Наипское Кирпичлинское	120 170 90 133 125

Таблица 1.