19. Способи визначення стисливості реальних газів
Стан природного газу та насиченої пари визначається тиском, об`ємом та температурою у вигляді рівняння Клапейрона, наприклад. в молярній формі:РV = nRT, де Т абсолютна температура, n – кількість кіломолей газу, R – універсальна газова стала, яка дорівнює 8310 Дж / кмоль × Кельвін.
На практиці поведінка реальних газів в покладах визначається рівнянням: РV = ZnRT, в яке введений коефіцієнт надстисливості газу Z. . Стисливість одного газу в цілому характеризує частку зменшення об`єму при зміні тиску на одиницю. Коефіцієнт стисливості Z показує співвідношення об`ємів рівної кількості молів реального Vр та ідеального Vі газів при однаковому тиску та температурі, тобто Z = Vp/Vi. Коефіцієнт Z визначає відношення об`ємів реальної газової суміші при пластових Vп і стандартних Vст умовах. Він безпосередньо залежить від пластового тиску P пл (Па) та температури T пл в градусах Кельвіна: Z = 0,00289 × (P пл / T пл) (V пл / V ст).
Величина Z визначається кількома основними способами [3]:
а) експериментально по пластових пробах газу (точно);
б) наближено по діаграмах Стендінга-Катца, які використовують приведені тиски Pпр та температури Tпр;
в) прямим комп`ютерним розрахунком на основі псевдоприведених тисків і температур та псевдоприведеної густини газової суміші.
Визначення Z методом Стендінга-Катца. Для розрахунків необхідні дані про компонентний склад газів, принаймні про його густину. Виходячи з складу газів, розраховуємо псевдокритичний тиск Pпкр та псевдокритичну температуру T пкр суміші через критичні тиски рi та критичні температури ti кожного компонента ki : Pпкр = Σ рi кi, Tпкр = Σ ti кi. Далі визначаються псевдоприведені тиски та температури для пластових тисків Р і температур Т, для якіх визначається коефіцієнт Z Pппр = P / Рпкр, Tппр = T / Tпкр.
Прямий метод розрахунку Z. Існують аналітичні способи розрахунку Z і інших параметрів, які легко реалізуються макросами або простіше. Серед них рівняння К. Холла-Л. Ярборо (1974):
.
Тут Рппр – псевдоприведений тиск, t – величина, обернена псевдоприведеній температурі (Тппр / Т);
у – «приведена» густина, яку можна отримати з рівняння:
Величина у визначається заданням початкового наближення і ітераційного наближення, наприклад розкладанням в ряд Тейлора.
20. Методи визначення пластових термобаричних умов.
Тиск у пласті до початку його розробки (початковий пластовий тиск) залежить від глибини залягання пласта і приблизно може бути визначено за формулою Рпл.нач = Н g, (3) де Рпл.нач - початковий пластовий тиск, Па; Н - глибина залягання пласта, м; - щільність рідини, кг/м2; g - прискорення вільного падіння тіла, м/с2. Пластовий тиск зазвичай не збігається з розрахунковим (3), так як визначається не тільки з урахуванням умов припливу рідини в пласт і відбору її. Це пояснюється рядом причин: силою тяжіння вищерозміщених гірських порід (гірським тиском), тектонічними силами, температурою, хімічними процесами. Найбільш точно пластовий тиск визначається за допомогою спускаються в свердловину манометрів. При відомій щільності рідини чи газу, що заповнюють свердловину, пластовий тиск з достатньою для практичних цілей точністю визначається розрахунковим шляхом:
Рпл = Н g + Pу (4)
де Рпл і Pу - тиск у пласті і на гирлі свердловини, Па.
Така свердловина при відкритому гирлі виливається.
При недохожденіі рівня рідини в свердловині до гирла, пластовий тиск складе
Рпл = Н1 g (5)
де Н1 - висота стовпа рідини в свердловині, м.
Певне в якій-небудь точці пласта пластовий тиск характерно для пласта в цілому лише за пологом його заляганні. Коли кути падіння крил пласта значні, пластовий тиск на цих ділянках буде великим, а в замкової частини - меншим. Для зручності тиск у пласті відносять до якої-небудь одній площині, наприклад, до рівня моря або до умовної площині - первісним водонефтяного контакту в пласті. Пластовий тиск, віднесене до умовної площині, називається наведеним пластовим тиском. Представляє інтерес динаміка теплових полів земній корі. Вплив теплового випромінювання Сонця позначається до дуже незначних глибин. Межа розділу впливу зовнішнього і внутрішнього теплових полів Землі є шар з постійною негативною або позитивною температурою. Нижче шару з постійною температурою температура в земній корі закономірно зростає з глибиною. Відстань по вертикалі (у м) в земній корі (нижче зони постійної температури), на якому температура гірських порід підвищується на 1 ° С, називається геотермічної ступенем. Встановлено, що значення геотермічної щаблі коливається у верхніх шарах земної кори в межах 11-120 м, середня її значення становить близько 33 м. Для характеристики зміни температури з глибиною іноді користуються геотермічних градієнтом - приростом температури в ° С гірських порід на кожні 100 м поглиблення від зони постійної температури. У середньому геотермічний градієнт дорівнює 3 ° С.