1.2. Характеристика газу

Хімічний склад газу. Природний горючий газ - це суміш різних, головним чином, вуг­леводневих газів земної кори. До останніх входять метан - СН₄, етан - C₂Hg, пропан- С₃Н₈, ізобутан — і-С₄Н|₀, нормальний бутан н-С₄Н₁₀ та пари рідких вуглеводнів - пентану, гек­сану і рідко інших. Головною складовою частиною вуглеводневих газів є метан, вміст якого здебільшого перевищує 85-90%. Тільки в газах, розчинених у нафті, його частка може зменшуватись і бути нижчою 60%. Частка інших разом взятих компонентів рідко становить понад 5-7%. Причому з ростом молекулярної маси компоненту його вміст, як правило, зменшується. Домішками до вуглеводневих газів можуть бути азот, водень, сірководень, вуглекислий газ та інертні гази (гелій, аргон та ін.). Азот та вуглекислий газ майже завжди присутні в кількостях переважно до 3 — 5%, але у рідких випадках вміст кожного з них мо­же перевищувати 20 — 30%. Сірководень присутній в газах не завжди, вміст його пере­важно становить до 5%, але в окремих випадках може досягати 26%. Водень у газах зустрічається у кількості до 3%. Вміст інертних газів іноді досягає 1—2,5% в основному за рахунок гелію.

Фізичні властивості газів, що входять в горючий газ, наведені в табл. 1.1

Таблиця 1.1.

Газ	Густина відносно гу- стини повітря	Моле- кулярна маса	Маса 1 м3 при тиску 101 кПа, темпера- турі 273 К, кг	Критич-на темпера- тура, К	Критич-ний тиск, МПа	Темпера- тура кипіння, °С	Вища теп- лота згорян- ня, кДж/м3
Метан	0,555	16	0,7166	190,4	4,62	-161,5	39733
Етан	1,049	30	1,3561	305,2	4,88	-88,3	65419
Пропан	1,554	44	2,0193	369,9	4,25	-42,2	99306
і-Бутан	2,085	58	2,6720	407,0	3,65	-11,7	128443
н-Бутан	2,085	58	2,6720	426,0	3,80	-0,5	128443
і-Пентан	-	72	-	460,0	3,38	27,8	-
н-Пентан	-	72	-	470,0	3,37	36,0	-

Слід звернути увагу, що метан майже в два рази легший від повітря. Тому його суміші з іншими газами теж легші за повітря. Критична температура метану - 82,5°С, тобто в земній корі він і його суміші не можуть перебувати у зрідженому (скрапленому) стані.

Теплотворна здатність природних горючих газів залежить від компо-нентного складу і коливається переважно в межах 33000 — 44000 кДж.

Розчинність газів у нафті та воді залежить від температури, тиску, властивостей розчинника та складу газу .В нафті у пластових умовах залягання вона може досягати 300 — 500 м³/м³і навіть вище, але переважно становить 40 — 150 м³/м³. В пластових водах переважно роз­чинено до 2 — 3 м³/м³ газів. Гази самі можуть стати розчинниками рідких вуглеводнів (нафти). Це відбувається при великому об'ємі газової фази, що значно перевищує об'єм рідкої фази. При підвищенні тиску рідина може перейти в пароподібний стан, тобто розчинитись в газі (обернене випаровування). При зниженні тиску буде мати місце конденсація (обернена конденсація). Суміші, в яких рідкі вуглеводні (нафта) знаходяться в

6

паро­подібному стані в газах, називають газоконденсатними.

Конденсатність газів коливається в широких межах від 0 до 600 — 800 см³/м³ і зрідка вище. До конденсатних відносять гази, вміст конденсату в яких становить по­над 50 см³/м³.

Гідратоутворення - це властивість газів при певних температурах і тисках утворювати разом з водою кристалогідрати. Гідрати газів - кристалічна речовина у вигляді снігу або льо­ду. Це тверді розчини, де розчинник - вода, молекули якої створюють об'ємний каркас (решітку), а молекули газів (розчинна речовина) заповнюють пустотний простір цього кар­касу. Гідратоутворювачами з вуглеводнів є СН₄, C₂H₆, СзН₈ та і – C₄/Н₁₀. Газові гідрати ут­ворюються при низьких температурах (до 10 — 15°С). Вони бувають природні і техногенні. Природні газові гідрати трапляються в осадових породах і осадах на дні океанів у районах, де низькі температури, а техногенні виникають при експлуатації свердловин і транспорту­ванні газу.