Главные характеристики природных газов

 

4

Задание №1.

Основные характеристики природных газов. Уравнение состояния настоящих газов.

Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных УВ вида СnН2n+2. Главным компонентом является метан СН4, содержание которого в природных газах добивается 98%. Наряду с метаном в состав природных газов входят наиболее томные УВ, также неуглеводородные составляющие: азот N, углекислый газ СО2, сероводород H2S, гелий Не, аргон Аг.

Природные газы подразделяют на последующие группы.

1. Газ, добываемый из чисто газовых месторождений и представляющий из себя сухой газ, вольный от томных УВ.

2. Газы, добываемые совместно с нефтью (растворенные либо попутные газы). Это физические смеси сухого газа, пропан-бутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений,-- смесь сухого газа и водянистого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из огромного числа томных УВ (С5 + высш., С6 + высш. и т.д.), из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а время от времени и поболее томные масляные фракции.

4. Газы газогидратных залежей.

Компонентный состав и характеристики отдельных компонентов природного газа приведены в таблице 1.

Таблица 1. Главные характеристики компонентов природных газов в обычных критериях.

Свойства

Обозна чение

СН1

С2Н6

С3Н8

i-С4Н10

n-С4Н10

Молекулярная

масса

Объём 1 кг газа,

м

Плотность по

воздуху

Масса 1 м3 газа,

кг

Критическое

давление, МПа

Критическая

температура, К

М

22,4

М

М

28,97

М

22,4

ркр

Ткр

16,04

1,40

0,554

0,714

4,58

191

30,07

0,74

1,038

1,35

4,86

305

44,10

0,508

1,522

1,97

4,34

370

58,12

0,385

2,006

2,85

3,82

407

58,12

0,385

2,006

2,85

3,57

425

Во почти всех вариантах состав природных углеводородных газов определяется не вполне, а только до бутана (С4Н10) либо гексана (С6Н14) включительно, а все другие составляющие объединяются в остаток (либо псевдокомпонент) С5 + высш., С7 + высш.

Газ, в составе которого томные УВ (С3, С4) составляют менее 75 г/м3, именуют сухим. При содержании томных УВ наиболее 150 г/м3 газ именуют жирным.

Газовые смеси характеризуются массовыми либо молярными концентрациями компонентов. Для свойства газовой смеси нужно знать её среднюю молекулярную массу, среднюю плотность в килограммах на кубический метр либо относительную плотность по воздуху.

Молекулярная масса М природного газа:

,

где М - молекулярная масса i-го компонента; xi - объемное содержание i-го компонента, доли ед.

Для настоящих газов традиционно М=16 - 20.

Плотность газа сг рассчитывается по формуле:

,

где Vм - размер 1 моля газа при обычных критериях.

Обычно сг находится в пределах 0,73 - 1,0 кг/м3.

Плотность газа в значимой степени зависит от давления и температуры, и потому для практического внедрения этот показатель неудобен. Почаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху сг.в., равной отношению плотности газа сг к плотности воздуха св, взятой при тех же давлении и температуре:

сг.в. = сг / св,

Если сг и св определяются при обычных критериях, то св = 1,293 кг/м3 и сг.в. = сг / 1,293.

Плотность нефтяных газов колеблется от 0,554 (для метана) до 2,006 (для бутана) и выше.

Вязкость газа охарактеризовывает силы взаимодействия меж молекулами газа, которые преодолеваются при его движении. Она возрастает при повышении температуры, давления и содержания углеводородных компонентов. Но при давлениях выше 3МПа увеличение температуры вызывает снижение вязкости газа.

Вязкость нефтяного газа незначительна и при 0оС составляет 0,000131 пз; вязкость воздуха при 0оС равна 0,000172 пз.

Уравнения состояния газов употребляются для определения почти всех физических параметров природных газов. Уравнением состояния именуется аналитическая зависимость меж параметрами газа, описывающая поведение газа. Таковыми параметрами являются давление, размер и температура.

Состояние безупречных газов в критериях больших давления и температуры определяется уравнением Клапейрона -- Менделеева:

,

где р -- давление; Vи -- размер безупречного газа, N-- число киломолей газа; R-- всепригодная газовая неизменная; Т -- температура.

Идеальным именуется газ, силами взаимодействия меж молекулами которого пренебрегают. Настоящие углеводородные газы не подчиняются законам безупречных газов. Потому уравнение Клапейрона--Менделеева для настоящих газов записывается в виде:

pV = ZNRT,

где Z -- коэффициент сверхсжимаемости настоящих газов, зависящий от давления, температуры и состава газа и характеризующий степень отличия настоящего газа от закона для безупречных газов.

Коэффициент сверхсжимаемости Z настоящих газов -- это отношение размеров равного числа молей настоящего V и безупречного Vи газов при схожих термобарических критериях (т. е. при схожих давлении и температуре):

Z=V/Vи

Значения коэффициентов сверхсжимаемости более надежно могут быть определены на базе лабораторных исследований пластовых проб газов. При отсутствии таковых исследований (как это почаще всего бывает на практике) прибегают к расчетному способу оценки Z по графику Г. Брауна (рис.1). Для использования графиком нужно знать так называемые приведенные псевдокритическое давление и псевдокритическую температуру. Критической именуется таковая температура, выше которой газ не быть может преобразован в жидкость ни при каком давлении. Критическим давлением именуется давление, соответственное критической точке пере-хода газа в жидкое состояние.

С приближением значений давления и температуры к критическим характеристики газовой и водянистой фаз стают схожими, поверхность раздела меж ними исчезает и плотности их уравниваются.

С появлением в системе 2-ух и поболее компонентов в закономерностях фазовых конфигураций появляются индивидуальности, отличающие их поведение от поведения однокомпонентного газа. Не останавливаясь на подробностях, следует отметить, что критическая температура смеси находится меж критическими температурами компонентов, а критическое давление смеси постоянно выше, чем критическое давление хоть какого компонента.

Для определения коэффициента сверхсжимаемости Z настоящих газов, представляющих из себя многокомпонентную смесь, находят средние из значений критических давлений и температур каждого компонента. Эти средние именуются псевдокритическим давлением pп.кр. и псевдокритической температурой Тп.кр. Они определяются из соотношений:

; ;

где ркр. и Ткр. - критические давления и температура i-го компонента; xi - доля i-го компонента в объеме смеси (в долях единицы).

Приведенные псевдокритические давление и температура, нужные для использования графиком Брауна, представляют собой псевдокритические значения, приведенные к конкретным давлению и температуре (к пластовым, обычным либо любым иным условиям):

Рпр. = р/рп.кр.; Тпр. = Т/Тп.кр.;

где р и Т - конкретные давления и температура, для которых определяется Z.

Коэффициент сверхсжимаемости Z непременно употребляется при подсчете запасов газа для правильного определения конфигурации размера газа при переходе от пластовых критерий к поверхностным, при прогнозировании конфигурации давления в газовой залежи и при решении остальных задач.

Рис. 1. Графики зависимости коэффициента сверхсжимаемости Z углеводородного газа от приведенных псевдокритических давления рпр. и температуры Тпр. (по Г.Брауну).

Задание №2.

Задача:

Определить плотность и относительную плотность данной смеси по воздуху.

Дано: состав газа

название

формула

Объемное содержание

Хi ,%

Молекулярная масса

Mi , кг

метан

СН4

80

16,04

этан

С2Н6

7

30,07

пропан

С3Н8

3

44,1

изобутан

С4Н10

3

58,12

Н-бутан

С4Н10

1,5

58,12

изопентан

С5Н12

1

72,15

Н-пентан

С5Н12

0,4

72,15

гексан

С6Н14

2

86,18

азот

N2

2,1

28,01

Решение.

Плотность газовой смеси ссм - масса m единицы размера V либо отношение молекулярной массы М к размеру моля Vм

ссм = m / V = М / Vм =М / 22,4 кг/м3

Молекулярная масса М - отношение массы молекулы вещества к 1/12 массы атома изотопа углерода 12С.

Молекулярная масса природного газа (газовой смеси)

, где

Мi - молекулярная масса i-того компонента смеси;

хi - объемное содержание i- того компонента.

Относительная плотность природного газа сотн (по воздуху) - отношение плотности смеси ссм к плотности воздуха св , взятых при схожих температуре и давлении (при обычных критериях: t = 0 °С, Р = 0,1013 МПа):

При обычных критериях св = 1,293 кг/м3

Найдем общую молекулярную массу газовой смеси:

=22,197кг

Ответ: ссм = 0,991 кг/м3 ; сотн = 0,766 кг/м3 .

Задание №3.

Задача:

Определить коэффициент сверхсжимаемости для газа.

Дано: состав газа

Состав газа

формула

Объемное содержание хi , %

Критическая температура , К

Критическое давление , МПа

Рср

МПа

Тср

°С

Метан

СН4

62

191

4,58

8

35

Этан

С2Н6

15

305

4,86

Пропан

С3Н8

10

370

4,34

Азот

N2

10

124,9

3,46

углекислота

CO2

3

304,1

7,50

Решение. Коэффициент сверхсжимаемости настоящих газов - это отношение размеров равного числа молей настоящего и безупречного газов при схожих термобарических критериях: Более достоверные значения коэффициентов сверхсжимаемости получаются на базе лабораторных исследований пластовых проб газов. В случае отсутствия этих исследований прибегают к расчетному способу оценки по графику Г. Брауна. Для использования графика нужно знать приведенное псевдокритическое давление Рпр и приведенную псевдокритическую температуру Тпр данного газа. При известном компонентном составе рассчитывают псевдокритические (средние критические) давление и температуру: Потом находят приведенные псевдокритические давление и температуру при данных давлении Р и температуре Т. По кривым Р.Брауна (рис. 1) находим коэффициент сжимаемости Z , который составляет ? 0,78. Ответ: Z ? 0,78. Литература. 1. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1971г. 2. Гиматудинов Ш.К., Ширковский А.И. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1982г. 3. Котяхов Ф.И. Физика нефтяного и газового коллектора. Изд. «Недра». М. 1997г. 4. Мирзаджанзаде А.Х., Аметов И.М., Ковалев А.Г. Физика нефтяного и газового пласта. Изд. «Недра». М. 1982г.


   Другие работы из раздела:


Асбест
4 Министерство образования Российской ФедерацииУральская государственная горно-геологическая академияГорно-механический факультетКафедра горной механики ...

История городка Плеса
История городка Плеса Панченко Г.В., ст. научный сотрудник исторического отдела Город-крепость, город-таможня Упоминание о Плесе было найдено в первой Новгородской летописи за 1141 год. Это летописное упоминание о Плесе подтверждается и материалами...

О теоретических положениях динамики и стойкости бурильной колонны и методах их реализации на практике
О теоретических положениях динамики и стойкости бурильной колонны и методах их реализации на практике Илья Барский, к.ф.-м.н., НПО «БУРОВАЯ ТЕХНИКА» В силу чрезвычайной трудности физических действий, имеющих место при строительстве и эксплуатации скважин, в бурении,...

Аргентина
Аргентина Алекс Громов История. Новая история Аргентины началась с катастрофического происшествия - в 1516 году испанец Хуан Диас де Солис, первым высадившийся на берег реки Ла-Плата, был захвачен местными индейцами, и съеден. Потому прошло еще 20 лет,...

Боровое
Министерство образования и науки Республики Казахстан РЕФЕРАТ По биологии. На тему: «БОРОВОЕ». ...

Черта Дальневосточного экономического района
ПЛАН Свойства РАЙОНА 1. Состав района. 2. Физико- и экономико-географическое положение района. 3. Природа района и природные предпосылки его развития. 4. История освоения местности и формирование хозяйственного комплекса района. 5. Население и трудовые...

Пустыни
Пустыни Введение Какое-то Противное, даже пожалуй, ужасное само слово “пустыня”. Она не оставляет никакой надежды, решительно объявляя – тут ничего нет и быть не может. Тут пустота, пустыня. И вправду, ежели просуммировать даже те краткие сведения о пустыне, которые...

Общественная экономико-географическая черта государств Африки
ОБЩАЯ ЭКОНОМИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ Черта Государств АФРИКИ Доклад изготовлен :Ткачевой Натальей и Дударовой Ольгой. ОБЩИЙ ОБЗОР. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ. Материк занимает 1/5 суши земного шара.По размерам(30,3 млн.км.кв-с островами) из всех частей света уступает...

Природные ресурсы Рф
ПЛАН: 1. Введение (стр.1). 2. Природные ресурсы Рф. а) Минеральные ресурсы (стр.1-2); б) Земляные ресурсы (стр.2-4); в) Водные ресурсы (стр.4-5); г) Лесные ресурсы (стр.5-6). 3. Природные ресурсы Столичного региона, трудности их сохранения...

Китай: Ченде
Китай: Ченде XVIII век был крайним спокойным и счастливым периодом правительского Китая. Во время благодатного правления правителя Канси было сотворено много умопомрачительных произведений искусства, в том числе и архитектурного. Канси выстроил грандиозную летнюю резиденцию...

Звичаї та обряди українського народу
Відкритий міжнародний університет розвитку людини “Україна” Вінницька філія Звичаї та обряди українського народу ...

Численность населения Китайской народной республики и ее изменение
- 2 - Министерство образования и науки РФ Якутский государственный институт им. М.К. Аммосова Финансово-экономический институт Кафедра...



 
 
     
 



Главная Административное право Архитектура Астрономия Банковское дело Биографии Биология Бухгалтерский учет и аудит Валютные отношения География Государство и право Делопроизводство ЕГЭ Журналистика Зоология Исторические личности История История техники Коммуникации и связь Компьютерные науки Краеведение и этнография Краткое содержание произведений Криминалистика Культура и искусство Литература и русский язык Логистика Маркетинг Математика Международные отношения Менеджмент Наука и техника Политология Право, юриспруденция Предпринимательство Радиоэлектроника Религия и мифология Социология Физкультура и спорт Хозяйственное право Экономика Экономическая география