23. Состав и классификация природных газов.
Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных УВ вида СnН2n+2. Основным компонентом является метан СН4. Наряду с метаном в состав природных газов входят более тяжелые УВ, а также неуглеводородные компоненты: азот N, углекислый газ СО2, сероводород H2S, гелий Не, аргон Аr.
Природные газы подразделяют на следующие группы.
1. Газ чисто газовых месторождений, представляющий собой сухой газ, почти свободный от тяжелых УВ.
2. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений, - смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из С5+высш.
3. Газы, добываемые вместе с нефтью (растворенные газы). Это физические смеси сухого газа, пропанбутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.
Газ, в составе которого УВ (С3, С4,) составляют не более 75 г/м3 называют сухим. При содержании более тяжелых УВ (свыше 150г/м3 газ называют жирным).
Природные газы – это вещества, которые при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии и, в зависимости от условий, могут находиться в трёх состояниях: свободном, сорбированном, растворённом.
Углеводородные газы в пластовых условиях в зависимости от их состава, давления и температуры могут находиться в залежи в различных состояниях – газообразном, жидком или в виде газожидкостных смесей. Свободный газ обычно расположен в повышенной части пласта, в газовой шапке.
Если газовая шапка в нефтяной залежи отсутствует (это возможно при высоком пластовом давлении или особом строении залежи), то весь газ залежи растворён в нефти. Этот газ будет, по мере снижения давления, выделятся из нефти при разработке месторождения и будет называться попутным газом.
В пластовых условиях все нефти содержат растворённый газ. Чем выше давление в пласте, тем больше, как правило, растворённого газа содержится в нефти.
Давление, при котором весь имеющийся в залежи газ растворён в нефти, называется давлением насыщения. Оно определяется составом нефти и газа и температурой в пласте.
От давления насыщения зависит газовый фактор – количество газа (в м3), содержащееся в 1 тонне нефти (в м3).
24. Смеси газов. Мольная, массовая и объемная концентрации компонентов. Связь между ними.
Нефтяной газ при
нормальных условиях содержит неполярные
углеводороды - смесь углеводородовв от
С1 до С4: метан, этан, пропан, изо-бутан и
н-бутан. С точки зрения физики к ним
можно применять законы для идеальных
систем. С точки зрения математики – это
аддитивная система. Следовательно, для
оценки свойств нефтяного газа (при
нормальных или стандартых условиях)
применимы аддитивные методы расчётов
физико-химических и технологических
параметров (Псмеси):
где gi – весовая доля;
Ni – мольная доля;
Vi – объёмная доля;
Пi – параметр i-го углеводорода или неуглеводородного компонента.
Например, плотность
смеси газов рассчитывается следующим
образом:
Плотность газа можно расчитать через отношение молекулярной массы газа (Mi) к мольному объему (Vм). Например, для нормальных условиях (н.у.): rг = Mi / 22,414.
Нефтяной газ представлен в виде смеси углеводородов, поэтому для оценки его физико-химических свойств по формуле необходимо знать, как выражается состав смеси.
Массовая доля (gi)
– отношение массы i-го компонента (mi),
содержащегося в системе к общей массе
системы:
Молярная (мольная)
доля (Ni) – отношение числа молей i-го
компонента (тш) к общему числу молей в
системе:
где mi – масса i-го компонента;
Мi – молекулярный вес i-го компонента.
Из соотношений
(2.6 – 2.7) легко найти выражения для
пересчетов массового и мольного составов:
Объёмная доля –
это доля (Vi), которую занимает компонент
в объёме системы и с учетом выражений
(2.5 – 2.8) можно найти взаимосвязь ее с
массовым и мольным составами:
Для идеального газа соблюдается соотношение: объемная доля компонента (Vi ) равна мольной доли компонента (Ni), Vi = Ni , как следствие закона Авогадро. Для идеальной системы, как нефтяной газ, состав его можно рачитать на основе любых данных: масс компонентов, объемов, плотностей, парциальных давлений и др.