Нефтяной газ и его свойства.

Газы нефтяных и газовых месторождений по химической природе сходны с нефтью. Газы нефтяных месторождений, добываемые вместе с нефтью, называют нефтяными газами, а газы газовых месторождений называются природными газами. Природные и нефтяные газы состоят из предельных углеводородов: метанаСН₄, пропана С₃Н₁₀, пентана С₅Н₁₂ и так далее. Часто углеводородные газы в своем составе содержат сероводородН₂S, азот N, двуокись углерода CO₂, гелий He, аргон Ar, пары ртути Hg. Содержание сероводорода, азота, углекислого газа достигает нескольких десятков процентов, а остальных примесей- долей процента.

В нормальных условиях при атмосферном давлении и температуре 0^о С углеводороды от метана (СН₄) до бутана С₄Н₁₀)всегда находятся в газообразном состоянии.

Молекулярная масса М углеводородных газов определяется по формуле:

М=, (5)

Где - Молекулярная масса i-го компонента; -доля компонента в смеси по объему.

Учитывая, что природный газ состоит из метана, молекулярная масса нефтяного газа больше.

Если при постоянной температуре повышать давление газа, то при достижении определенного давления этот газ перейдет в жидкую фазу. Для каждого газа существует своя предельная температура, выше которой этот газ нельзя перевести в жидкое состояние. Максимальная температура, при которой данный газ может перейти в жикое состояние при повышении давления, называется критической температурой. Для метана критическая температура -82,1 ^о С, для этана + з2,3^о С, для азота -146,9^оС. Давление, соответствующее критической температуре, называется критическим давлением. Температура, при которой вещество с повышением давления до определенной величины из газообразной фазы переходит в жидкую, называется точкой росы или точкой начала конденсации. Эта же температура при снижении давления является точкой испарения, т.к. при этом вещество из жидкой фазы начинает переходить в газообразную.

Пропан и бутан легко переходят в жидкость даже при небольших давлениях. Давление, необходимое для перевода того или иного углеводорода из газообразного состояния в жидкое, т.е. упругость его паров , повышается с ростом его температуры. При данной температуре оно тем больше, чем ниже плотность углеводорода. Наибольшей упругостью паров обладает метан, который при нормальных условиях невозможно перевести в жидкость, т.к. его критическая температура -82,1^о С. Так же трудно переводится в жидкое состояние этан. В зависимости от преимущественного содержания в нефтяных газах легких или тяжелых углеводородов газы разделяются на сухие и жирные.

Сухой газ – это естественный газ, в котором не содержатся тяжелые углеводороды или содержатся в небольших количествах.

Жирный газ – это газ, в котором тяжелые углеводороды содержатся в таких количествах, когда можно получать сжиженные газы или газовые бензины. Сухим принято считать газ, в 1 м³ которого содержится меньше 60 г газового бензина, а жирным –если в1м³ содержится более 60 г газового бензина.

Жирные газы чаще содержатся в легких нефтях, а сухой газ- в тяжелых нефтях. Одним из основных физических параметров нефтяного газа является его плотность.

Плотностью называется отношение массы вещества к занимаемому объему:

P=, (6)

Где m- масса вещества, кг; V –объем, м³; p-плотность, кг/м³.

Плотность газа можно определить взвешиванием или вычислить, когда знаем молекулярную массу смеси:

P=, (7)

Где -объем моля газа при стандартных условиях, м³; 22,4 –газовая постоянная.

Плотность газа P находится в пределах 0,73-1 кг/м^3..

На практике пользуются относительной плотностью газа, которая показывает, во сколько раз масса данного газа, заключенного в определенном объеме при данных давлениях и температуре, больше или меньше массы сухого воздуха, заключенного втом же объеме и при тех же условиях:

, (8)

Где

Относительные плотности некоторых углеводородови их примесей ( в нормальных условиях) составляют : водух-1; N₂-0,9673; CO₂ -1,5291; H₂S-1,1906; CH₄ -0,553; C₂H₆ -1,038;C₃H₈-1,523; C₄H₁₀-2,007.

В пласте углеводородные газы находятся в различных условиях. С увеличением давления от 0 до 3-4 МПа объем газов уменьшается.

С увеличением температуры при постоянном объеме газов сжимаемость газов уменьшается.

Приведенным давлением Р_пр называется отношение давления газа к его критическому давлению Р_кр:

Р_пр=. (9)

Давление, соответствующее точке критической температуры, называется критическим давлением.

Приведенной температурой газа Т_пр называется отношение абсолютной температуры Т к его критической температуре:

Т_пр=. (10)

Критическая температура Т_кр – это температура, при которой исчезает граница между жидкостью и паром. Для углеводородных газов, представляющих собой смесь отдельных компонентов, величины Р_кр и Т_кр определяются как среднеарифметические.

Если известен объем газа V_o при нормадьных условиях (P_o и T_o ), то объем его при других давлениях и температурах( P и T) сучетом сжимаемости можно определить на основе закона состояния идеального газа:

V=V₀Z, (11)

Где Т₀=273^оК.

Для перехода от объема, занимаемого газом в нормальных условиях, к объему газа в пластовых условиях пользуются объемным коэффициентом, который занял бы 1 м³ газа в пластовыхусловиях. Объемный коэффициент газа из формулы (11)

В=Z , (12)