книги из ГПНТБ / Амиян, В. А. Добыча газа [учеб. пособие]

3. В общем случае, когда изменяются и температура и давление, для ид ального газа с учетом уравнения (55), которое можно записать в виде

Ро _ Р РоТ0 ТР

Коэффициент cSepxcжимоемости,

Рис. 52. Зависимость коэффициента сжимаемости природного газа от рпр при различных Т Пр-

90

Таким образом, с увеличением давления плотность реального газа увеличи­ вается, а с повышением температуры уменьшается, но не прямо пропорционально,, как это следует для идеальных газов.

Рис. 53. Зависимость коэффициента сжимаемости индивидуальных газов от давления при раз­ личной температуре.

Обычно в газовых месторождениях давление газа колеблется от нескольких атмосфер до 400 кгс/см3 и выше, а температура от 10 до 120° С и выше. Поэтому плотность и объем природного газа необходимо вычислять с учетом коэффициента сжимаемости реальных газов.

При нахождении относительной плотности газа по воздуху формула ротн =

91

т.' е. относительная плотность газа ротн зависит от давления и температуры. Поэтому относительную плотность при высоких давлениях следует определять с учетом г и г,. В зависимости от мольного состава (гц в % мол) среднекритпческие параметры определяются по формулам

метром 700 мм при среднем абсолютном давлении 45 кгс/см2 и температуре газа 5° С. Состав газа в % об.: метана — 97,5; этана — 0,2; пропана — 0,2; азота — 1,6; углекислоты — 0,6.

Р е ш е н и е . Сначала определим критические параметры газа. Расчет сведен в табл. 12.

100,0 — — 203,7 | 47,3

Согласно закону Дальтона, предложенному в 1805 г., газы рас­ пространяются в пространстве, занятом другим газом, как в пустоте', при этом давление, испытываемое каждым отдельным компонентом идеальной газовой смеси, пропорционально его мольной доле. Этот

92

где р — общее давление; yt — мольная концентрация компонентов смеси; 2 Vi =

В 1893 г. Амага предложил закон, который гласит так: общий объем газовой смеси равен сумме парциальных объемов компонентов

Отсюда парциальный объем каждого компонента газовой смеси равен общему объему V, умноженному на мольную (или объемную)

Под парциальным объемом компонента идеальной газовой смеси подразумевается объем, который занимал бы рассматриваемый компонент при отсутствии остальных, находясь в том же количестве, под тем же давлением и при той же температуре, что и в смеси.

Указанные законы применимы к реальным газам при весьма низких давлениях.

§ 27. ЗАКОН ГЕНРИ

Согласно закону Генри, предложенному им в 1803 г., раство­ римость газа в жидкости при данной температуре прямо пропор­ циональна давлению:

Для многокомпонентных газов растворимость каждого отдельного компонента пропорциональна его парциальному давлению:

растворимости компонента; р,- — парциальное давление компонента в газовой фазе.

Коэффициент растворимости к( тем больше, чем больше хими­ ческое родство между растворимым газом и растворителем.

Закон Генри не распространяется на газы и жидкости, химически взаимодействующие.

93

Г л а в а V

ГАЗОНОСНЫЙ ПЛАСТ И ЕГО СВОЙСТВА

§ 29. УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ ГАЗА В ЗЕМНОЙ КОРЕ

В процессе формирования земной коры горные породы изме­ няются не только по своему составу и строению, но также и по форме. Решающую роль в этом сыграли процессы горообразования. Эти процессы обусловлены действием внутренних сил в земной коре, вызывающих нарушение первоначального залегания ее слоев, в ре­ зультате чего пласты горных пород выводились из первоначального положения, поднимались вверх, опускались вниз, становились наклонно, изгибались в складки (рис. 54).

Рис. 54. Формы складок.

Складка, которая обращена выпуклостью (перегибом) вверх, называется антиклиналью; складка, обращенная перегибом вниз, называется синклиналью. Части пласта в промежутках между пере­ гибами называются крыльями складки.

Складка редко бывает совершенно обособленной; обыкновенно за одной складкой следует вторая, за второй третья и т. д.

Часто встречаются складки, нарушенные разрывами, причем при таких разрывах одна часть складки надвигается на другую или перемещается вверх, образуя так называемый сброс (ршз. 55).

Основными породами, благоприятными для скопления нефти и газа, являются пески, песчаники и известняки, так как эти породы проницаемы.

95

Глинистые породы в газовых и нефтяных залежах выполняют лишь роль непроницаемых перекрытий, между которыми обычно залегают более пористые породы, заполненные нефтью, газом или водой. Если бы не было глинистых пород, подстилающих и пере­ крывающих скопления нефти и газа, то последние рассеялись бы по всей толще земной коры.

Структуры антиклинального строения, или антиклинальные складки, имеют самую разнообразную форму (см. рис. 54). Встре­ чаются антиклинали прямые, или симметричные, крылья складки которых имеют одинаковые углы падения; встречаются антиклинали косые, или асимметричные, с различными углами падения крыльев. Имеются антиклинали опрокинутые и осложненные явлениями надвигового характера, а также куполовидные структуры с более или менее одинаковым наклоном или падением пластов во все сто­ роны.

Структурные формы моноклинального строения характерны одно­ сторонним наклоном пластов. Моноклинальными складками являются по существу крылья больших поднятий в виде горных хребтов.

К складкам антиклинального строения приурочено большинство нефтяных и газовых месторождений мира. Поэтому антиклинальную структуру принято считать типовой структурой газонефтяного месторождения. На рис. 56 представлен схематический разрез нефтегазовой залежи антиклинального строения.

Согласно представлениям ряда геологов газовые залежи часто образуются за счет выделения из пластовой воды растворенного в ней газа. Насыщенная газом вода, движущаяся с больших глубин, постепенно перемещается из области высоких давлений в область более низких давлений. При снижении давления из воды выделяется растворенный в ней газ. Если в пласте имеются ловушки А, В, С (рис. 57), то выделившийся газ скапливается в них, образуя газовые залежи.

Таким образом, в недрах Земли газ может встречаться также

Гранулометрический (механический) состав

Количественное (массовое) содержание в породе частиц различной величины принято называть гранулометрическим (механическим) составом.

Механический состав пород определяют ситовым и седиментационным анализами. Ситовой анализ сыпучих горных пород приме­ няется для рассева фракций песка размером от 0,05 мм и более. В лабораторных условиях обычно пользуются набором проволочных или шелковых сит с размерами отверстий (сторона квадратного отверстия) 0,053; 0,074; 0,105; 0,149; 0,210; 0,227; 0,42; 0,59; 0,84;

1,69 и 3,36 мм. При рассеве сита располагают таким образом, чтобы

гуровского. Выпадающие частицы суспензии отлагаются на стеклян­ ном диске. По мере отложения осадка равновесие весов нарушается и для восстановления его требуется дополнительная нагрузка, регистрируя время и величину нагрузки, получают данные, которые затем обрабатывают.

98

Результаты анализа механического состава изображаются в виде таблиц или графиков суммарного состава и распределения зерен породы по размерам (рис. 58 и 59).

Для построения первого графика по оси ординат откладывают массовые концентрации в процентах, а по оси абсцисс — диаметр частиц или lg d. Для построения второго графика по оси абсцисс откладывают диаметр d частиц, а по оси ординат — массовые кон­ центрации в процентах каждой фракции в исследуемой породе.

Отношением d6Q/d10 принято характеризовать степень неодно­ родности песка, где <760 — диаметр частиц, при котором сумма масс фракций диаметром от нуля и до данного диаметра составляет 60% массы всех фракций (точка 2, рис. 58); dl0 — аналогичная величина для 10%-ной точки кривой суммарного гранулометрического состава (точка 3, рис. 59). По диаметру, соответствующему точке 1, подбирают отверстия забойных фильтров для газовых скважин.

Пористость

Под пористостью горной породы понимают наличие в ней пустот (пор, каверн, трещин и т. д.), не заполненных твердым веществом.

где робр и рз — плотности образца и зерен.

Пористость измеряется в долях единицы или процентах. По происхождению поры и другие пустоты подразделяются на первичные и вторичные. К первичным относят пустоты между зернами, про­ межутки между плоскостями наслоения и т. д., образующиеся в процессе накопления осадков и формирования породы. Вторичные поры образовались в результате последующих процессов разлома и дробления породы, растворения, возникновения трещин вследствие уменьшения объема породы (особое внимание следует обратить на уменьшение объема карбонатных пород в процессе доломитизации при превращении известняка СаС03 в доломит CaMg/(C03)2, при этом объем породы сокращается на 12%).

Структура порового пространства пород обусловлена грануло­ метрическим составом частиц, их формой, химическим составом