4.2.1 Физические свойства газов

Плотность газов – это масса вещества в единице объема – г/см³. Для практических целей используется относительная плотность газа по воздуху, т.е. отношение плотности газа к плотности воздуха. Иначе говоря – это показатель того, насколько газ легче или тяжелее воздуха:

,

где Р_в в стандартных условиях равно1,293 кг/м³

Относительная плотность метана – 0,554, этана – 1,05, пропана – 1,55. Вот почему бытовой газ (пропан) в случае утечки скапливается в подвальных помещениях домов, образуя там взрывоопасную смесь.

Теплота сгорания или теплотворная способность – количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м³ газа. В среднем оно составляет 35160 кДж /м³ (килоджоулей на 1 м³).

Растворимость газа в нефти зависит от давления, температуры и состава нефти и газа. С ростом давления растворимость газа также возрастает. С ростом температуры растворимость газа снижается. Низкомолекулярные газы труднее растворяются в нефтях, чем более жирные.

С повышением плотности нефти, т.е. по мере роста в ней содержания высокомолекулярных соединений растворимость газа в ней снижается.

Показателем растворимости газа в нефти является газовый фактор – Г, показывающий количество газа в 1 м³ (или 1 т) дегазированной нефти. Он измеряется в м³ /м³ или м³ /т.

По этому показателю залежи делятся на:

1. нефтяные - Г<650 м³ /м³;

2. нефтяные с газовой шапкой – Г- 650 – 900 м³ /м³;

3. газоконденсатные - Г>900 м³/м³.

Растворимость воды в сжатом газе.

Вода растворяется в сжатом газе при высоком давлении. Это давление обусловливает возможность перемещения воды в недрах не только в жидкой, но и в газовой фазе, что обеспечивает ее большую подвижность и проницаемость через горные породы. С ростом минерализации воды растворимость ее в газе уменьшается.

Растворимость жидких углеводородов в сжатых газах.

Жидкие углеводороды хорошо растворяются в сжатых газах, создавая газоконденсатные смеси. Это создает возможность переноса (миграции) жидких углеводородов в газовой фазе, обеспечивая более легкий и быстрый процесс ее перемещения сквозь толщу горных пород.

С ростом давления и температуры растворимость жидких углеводородов в газе растет.

Сжимаемость пластовых газов – это очень важное свойство природных газов. Объем газа в пластовых условиях на 2 порядка (т.е. примерно в 100 раз) меньше, чем объем его в стандартных условиях на поверхности земли. Это происходит потому, что газ имеет высокую степень сжимаемости при высоких давлениях и температурах.

Степень сжимаемости изображается через объемный коэффициент пластового газа, который представляет отношение объема газа в пластовых условиях к объему того же количества газа при атмосферных условиях.

Газоконденсатные системы. С явлениями сжимаемости газов и растворимости в них жидких углеводородов тесно связано конденсатообразование. В пластовых условиях с ростом давления жидкие компоненты переходят в газообразное состояние, образуя «газорастворенную нефть» или газоконденсат. При падении давления процесс идет в обратном направлении, т.е. происходит частичная конденсация газа (или пара) в жидкое состояние. Поэтому при добыче газа на поверхность извлекается также и конденсат.

Содержание конденсата в добываемом газе оценивается через конденсатный фактор.

Конденсатный фактор – К_Ф – это количество сырого конденсата в см³, приходящегося на 1м³ отсепарированного газа.

По содержанию конденсата газы конденсатных месторождений делятся на 4 группы:

1 с низким содержанием: от 60 до 100 см³/м³;

2 со средним содержанием: от 100 до 200 см³/м³;

3 с высоким содержанием: от 200 до 400 см³/м³;

4 с очень высоким содержанием: более 400 см³/м³.

Вообще содержание конденсата достигает 1000 и более см³/м³. Например, на Карачаганакском месторождении К_Ф = 900 – 1130 см³/м³.

Различают сырой и стабильный конденсат. Сырой конденсат представляет собой жидкую фазу, в которой растворены газообразные компоненты. Стабильный конденсат получают из сырого путем его дегазации. Он состоит только из жидких углеводородов – пентана и высших.

В стандартных условиях газоконденсаты представляют собой бесцветные жидкости с плотностью 0,625 – 0,825 г/см³ с температурой начала кипения от 24 ⁰С до 92 ⁰С. Большая часть фракций имеют температуру выкипания до 250 ⁰С.