Роль физики пласта в процессе разработки месторождений нефти и газа (стр. 6 )

Среди неуглеводородных компонентов природных газов особое место занимает углекислый газ и сероводород, являющиеся высокотоксичными и корродирующими веществами

Газы подразделяются на три группы:

добываемые из газовых месторождений – сухой газ.

добываемые вместе с нефтью – физические смеси, сохой газ, жидкий газ, газовый бензин.

добываемые из газоконденсатных месторождений – смеси сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Конденсат состоит из большего числа углеводородов.

51. Закономерности изменения состава газоконденсатной смеси в зависимости от давления и температуры.

Во время эксплуатации газовых скважин метан газообразный  и  находится при  температуре  выше критической, этан на грани парообразного  и  газообразного состояния, а пропаны  и  бутаны в паровом. С повышением  давления  и  понижением  температуры  компоненты, входящие в состав природных газов чисто газовых месторождений, могут переходить в жидкое состояние. При эксплуатации  газоконденсатных  месторождений с понижением  давления  до определенного значения ( давление  максимальной конденсации) обычно наблюдается переход тяжелых углеводородов в жидкое состояние, при последующем уменьшении  давления  часть их переходит обратно в газообразное состояние.

Это приводит к тому, что  состав  газа, а также  состав  и  количество конденсата в процессе разработки  газоконденсатных  месторождений без поддержания  давления  изменяются, что следует учитывать при проектировании заводов по переработке газа  и  конденсата. Если  газоконденсатные  месторождения разрабатывают с поддержанием  давления  путем закачки газа в пласт (сайклинг-процесс),  состав  конденсата практически не изменяется, а состав газа может изменяться при прорыве сухого газа в эксплуатационные скважины. Если для поддержания пластового давления закачивают в пласт воду, состав газа  и  конденсата в процессе разработки остаются неизменными.

52. Основные параметры природных газов молекулярный объем, масса и плотность газа и газоконденсатной смеси.

Плотность газа. Чем больше в газе доля компонентов с высокой молекулярной массой, тем больше молекулярная масса газа, которая линейно связана с плотностью газа:

ссм = Мсм/22,41

Обычно с находится в пределах 0,73 - 1 кг/м3. плотность индивидуальных компонентов углеводородных газов (и сероводорода), за исключением метана, больше 1.

Для характеристики плотности газа используют также ее отношение к плотности воздуха в тех же условиях (плотность воздуха при нормальных условиях составляет 1,293 кг/м3).

где - относительная плотность газа; ссм, св – плотность газа и воздуха соответственно. Связь между плотностью газа и его молекулярной массой, давлением и температурой определяется законом состояния газов, который можно представить в виде:

………………………………………

53. Физические свойства конденсата. Сырой и стабильный конденсат.

Конденсатом  называют жидкую углеводородную фазу, выделяющуюся из газа при снижении давления. В пластовых условиях  конденсат  обычно весь растворен в газе. Различают  конденсат  сырой  и  стабильный.

  Сырой конденсат  представляет собой жидкость, которая выпадает из газа непосредственно в промысловых сепараторах при давлении  и  температуре сепарации. Он состоит из жидких при стандартных условиях УВ. т. е. из пентанов  и  высших (C5+высш), в которых растворено некоторое количество газообразных УВ-бутанов, пропана  и  этана, а также H2S  и  других газов.

  Стабильный конденсат состоит только из жидких УВ — пентана  и  высших (C6+высш) Его получают из сырого конденсата  путем дегазации последнего. Температура выкипания основных компонентов  конденсата  находится в диапазоне 40—200°С. Молекулярная масса 90—160. Плотность  стабильного конденсата  в стандартных условиях изменяется от 0,6 до 0,82 г/см3  и  находится в прямой зависимости от компонентного углеводородного состава.

54. Критические параметры газа и отдельных компонентов.

Критическим состоянием называется такое состояние вещества, при котором плотность вещества и его насыщенного пара равны друг другу. Параметры, соответствующие этому состоянию, называются критическими параметрами.

Критической Ткр называется такая температура, выше которой газ под действием давления любого значения не может быть превращён в жидкость.

  Критическое давление ркр, - зто давление необходимое для сжижения газа при критической температуре.

  Критическим объёмом vкр называют объём, равный объёму одного моля газа при критических значениях давления и температуры.

  Для природных газов значения Ткр и ркр при известных параметрах компонент xi, pкрi, Ткрi определяются как среднекритические.

  Часто в расчетах, например при определении вязкости и коэффициента сверхсжимаемости газа, пользуются так называемыми приведенными давлениями и температурами.

  Приведенным давлением рпр называется отношение давления газа р к его критическому давлению ркр : pпр=p/ pкр

  Приведенной температурой газа Тпр называется отношение абсолютной температуры газа Т к его критическому значению: Тпр=Т/Ткр.

55. Приведенные параметры природных газов.

56. Вязкость газа и методы определения коэффициента динамической вязкости.

Вязкость газа - свойство газа оказывать сопротивление перемещению одной части газа относительно другой.

Вязкость газа зависит от его состава, давления и температуры. Вязкость газов обусловлена обменом количеством движения между слоями газа, движущимися с разными относительно друг друга скоростями. Этот обмен происходит за счет перехода молекул из одного слоя в другой при их хаотическом движении.

Различают динамическую вязкость (м) и кинематическую вязкость (н)

Динамическая вязкость зависит от средней длины пробега молекул газа и от средней скорости движения молекул газа:

где с - плотность газа;

л - средняя длина пробега молекулы;

V - средняя скорость молекул.

Динамическую вязкость газа определяют экспериментально, измеряя скорость течения его в капиллярах, скорость падения шарика в газе, затухание вращательных колебаний диска и другими методами.

Кинематическая вязкость:

57. Уравнение состояния реальных газов. Коэффициент сверхсжимаемости газа и методы его определения.

При изучении состояния вещества стремятся найти взаимосвязь между давлением, при котором находится вещество, его плотностью и температурой.

Для идеальных газов согласно уравнению Клапейрона – Менделеева

, 

  - где давление, Па;  – объем газа, м3, – масса газа, кг;  – газовая постоянная, Дж/(кг • К); – абсолютная температура, К.

Ван-дер-Ваальсом были введены в уравнение состояния идеального газа  поправки: величина b, учитывающая объем самих молекул, и величина a/v2, учитывающая взаимодействие между молекулами. В результате было получено уравнение состояния «реального газа» (уравнение Ван-дер-Ваальса) в следующем виде:

. 

Сложность применения уравнения для практических расчетов заключается в том, что в газонефтепромысловом деле встречаются, как правило, смеси газов, для которых уравнение Ван-дер-Ваальса применимо с трудом.

Коэффициент сверхсжимаемости. При большом числе компонентов расчеты по приведенным формулам становятся трудоемкими. Поэтому для расчета состояния реальных газов обычно пользуются обобщенным газовым законом в виде уравнения Клапейрона, в которое вводится поправка (коэффициент сверхсжимаемости), учитывающая отклонение реальных газов от законов сжатия и расширения идеальных газов.

, 

где z – коэффициент сверхсжимаемости;

58. Влагосодержание газа и методы его определения.

Природные газы и газоконденсатные смеси контактируют в пласте с остаточной водой коллекторов, а также краевыми и подстилающими водами. Вследствие этого газы в пласте содержат то или иное количество паров воды.

Отношение количества водяных паров, находящихся в газе при данных условиях, к максимально возможному количеству водяных паров в газе при тех же условиях называют относительной влажностью газа. Эта величина характеризует степень насыщения газа водяным паром. Относительная влажность выражается в долях единицы или в процентах.

Количество водяных паров, находящихся в единице объема или массы газа, называют абсолютной влажностью. Абсолютная влажность измеряется в г/м3 или в г/кг.

- сорбционно-гравиметрический метод - гравиметрический метод измерения влажности газов, основанный на сорбционном способе выделения влаги из газов;

- конденсационно-гравиметрический метод - гравиметрический метод измерения влажности газов, основанный на конденсационном способе выделения влаги из газов;

- конденсационный метод - метод измерения точки росы [инея], заключающийся в охлаждении газа до температуры выпадения конденсата (росы или инея) и измерении этой температуры;

- и другие.

Все методы, как измерения, так и воспроизведения величин влажности, являются косвенными и основаны, главным образом, на  определении  точки росы (т. р.) и сводятся к выполнению трех основных операций: