3. Газовый конденсат

По мере снижения давления и температуры природных газов часть углеводородов с высокой молекулярной массой переходит в жидкое состояние — газовый конденсат, который может содержать бензиновые, лигроиновые, керосиновые и масляные фракции. Конденсаты различных месторождений заметно отличаются по фракционному и химическому составам. По преимущественному содержанию тех или иных углеводородов различают метановые (парафиновые), нафтеновые и ароматические конденсаты.

Газовый конденсат — ценное сырье для производства моторных топлив и нефтехимического синтеза. Необходимость его хранения и транспорта требует, чтобы при атмосферном давлении и температуре 38 °С конденсат находился в жидком состоянии. Этим условиям отвечает стабильный конденсат, содержащий только пентан (C₅Hi₂) и высшие углеводороды. Конденсат, содержащий кроме этого и пропан-бутановую фракцию, называют нестабильным.

4. Основные законы газового состояния

При изучении движения газа в пласте, системах транспорта газа необходимо знать как меняются его свойства с изменением давления и температуры. Связь между параметрами, характеризующими свойства газа, и условиями, в которых он находится, выражается газовыми законами. В практических расчетах наиболее часто используют газовые законы Авогадро, Дальтона, Бойля — Мариотта, Гей-Люссака, Шарля.

Согласно закону Авогадро в равных объемах различных идеальных газов при одинаковых давлении и температуре содержится одно и то же число молекул. Из этого закона также следует и равенство объемов одного моля разных газов в одинаковых условиях.

Законы Дальтона и Амага выражают аддитивность парциальных объемов и парциальных давлений смеси индивидуальных газов. Это означает, что каждый газ в смеси ведет себя так, как если бы он в данном объеме был один. Парциальное давление компонента газовой смеси — давление, которое имел бы газ, если бы один занимал объем, равный объему смеси при той же температуре. Согласно закону Дальтона общее давление

смеси газов р равно сумме парциальных давлений компонентов pi:

P=*Pi. (1.7)

(=i

Парциальный объем — это объем, который занимал бы данный компонент смеси газов, если бы из нее удалили остальные компоненты при условии сохранения первоначального давления и температуры. В соответствии с законом Амага общий объем смеси газов V при постоянном давлении равен сумме парциальных объемов компонентов У*:

V=iVi. (1.8)

i=\

Из закона Авогадро совместно с законами Дальтона и Амага следуют также важные соотношения между парциальными давлениями и парциальными объемами компонентов и их молярными долями:

pi = Uip\ Vi = giV. (1.9)

В нефтегазопромысловой практике для расчета состояния реального газа наиболее часто используют уравнение Клапейрона — Менделеева, в которое вводится поправка, учитывающая отклонение реальных газов от идеальных и называемая коэффициентом сверхсжимаемости (иногда сжимаемости) газа.

Обобщенное для реальных газов уравнение Клапейрона — Мен

делеева имеет следующий вид

_PV = z^_rRT, (1.10)

где z — коэффициент сверхсжимаемости газа; m — масса газа; М — молекулярная масса газа; R — универсальная газовая постоянная (8,31441 Дж/(моль-К); Т — температура газа.

Коэффициент сверхсжимаемости газа z определяют путем расчета или по графикам (рис. 1.3) в зависимости от приведенных давления и температуры. Приведенными давлениями р_пр и температурами Т_пр для смесей газов называют безразмерные отношения действительных давлений р и температур Т к соответствующим средним критическим параметрам

Рпр ⁼ р!Ркр см» Т_Пр— т/т кр см» (1.11)

где р_кр см, Т кр см — соответственно средние критические (псев- докритические) давление и температура, называемые так потому, что отличаются от действительных критических давления

Приведенное давление /7_пр 1 Z 3 V 5 6

9 10 11 /2 7J

Приведенное давление /7_пр

Рис. 1.3. Зависимость коэффициента сверхсжимаемости газа от приведенных

давления и температуры

и температуры для данной смеси газов, а определяются как средние взвешенные по содержаниям компонентов в смеси

tl П

ркрсм⁼ 2 i/iPKp г, Т_кр 2г/,Т_кр(-. (1.12)

1 t=1

Здесь p_KPi, Т_кр1 — критические давление и температура i-ro компонента смеси, имеющего молярную долю г/г-

Коэффициент сверхсжимаемости газа можно расхитить, например, по уравнению состояния Редлиха — Квон/а, преобразованному к следующему виду

г

(1.13)

³ — г²+ {А— В² — В) z — АВ =0,

где

7^2,5 $ ¹пр

В = 0,086640 .

* Tin

IIP

Погрешность расчета коэффициента сверхсжимаемости газа по уравнению Редлиха — Квонга составляет не более 2% в интервалах 0,01^р_пр^12, 1,6.

Для расчета коэффициента сверхсжимаемости газа по уравнению Редлиха — Квонга на микрокалькуляторах типа БЗ-34, МК-54 используется программа, приведенная в табл. 1.2.

После ввода в калькулятор программы и выхода из режима программирования необходимо в регистр памяти 7 ввести число 0,08664, в регистр памяти 8 — число 0,42748. Исходные данные для тест-расчета следующие: р = 24 МПа, 7 = 333 К, р_кРсм =

= 4,558 МПа, Т_{кр см}= 197,88 К. Эти данные вводят в регистры памяти 0, 1, 2 и 3 в соответствии с перечисленной последовательностью.

Калькулятор включается на счет после команды «В/О С/П». Время счета около 2,5 мин. Счет ведется с точностью до третьей значащей цифры. В результате расчета z = 0,913.