Физические свойства газов


Газовые смеси характеризуются массовыми или молярными концентрациями компонентов. Для характеристики газовой смеси необходимо знать ее среднюю молекулярную массу, среднюю плотность или относительную плотность по воздуху.


  • Молекулярная масса природного газа

Физические свойства газов                                                                         (21)


где Мi - молекулярная масса i-го компонента; Xi - объемное содержание i-го компонента, доли ед. Для реальных газов обычно М = 16-20.


  • Плотность газа ρг
    рассчитывается по формуле

Физические свойства газов                                                      (22)


где Vм - объем 1 моля газа при стандартных условиях. Обычно значение ρг
находится в пределах 0,73-1,0 кг/м3. Чаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху ρг.в
равной отношению плотности газа ρг к плотности воздуха ρв взятой при тех же давлении и температуре:


Физические свойства газов                                                                         (23)


Если ρг и ρв
определяются при стандартных условиях, то ρг = 1,293 кг/м3 и ρв = ρг
/1,293 кг/м3.


  • Уравнения состояния газов
    используются для определения многих физических свойств природных газов. Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между давлением, объемом и температурой.

Состояние газов в условиях высоких давления и температуры определяется уравнением Клайперона - Менделеева:


pV = NRT,                                                                                          (24)


 где р - давление; V - объем идеального газа; N - число киломолей газа; R -
универсальная газовая постоянная; Т - температура.


Эти уравнения применимы для идеальных газов. Идеальным называется газ, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают. Реальные углеводородные газы не подчиняются законам идеальных газов. Поэтому уравнение Клайперона - Менделеева для реальных газов записывается в виде


pV=\ZNRT,                                                                                       (25)


Физические свойства газовгде Z
коэффициент сверхсжимаемости
реальных газов, зависящий от давления, температуры и состава газа и характеризующий степень отклонения реального газа от закона для идеальных газов.


  • Коэффициент сверхсжимаемости Z
    реальных газов - это отношение объемов равного числа молей реального V и идеального Vи газов при одинаковых термобарических условиях (т.е. при одинаковых давлении и температуре):

Z = V/Vи                                              (26)


Значения коэффициентов сверхсжимаемости наиболее надежно могут быть определены на основе лабораторных исследований пластовых проб газов. При отсутствии таких исследований прибегают к расчетному методу оценки Z по графику Г. Брауна.


Для пользования графиком необходимо знать так называемые приведенные псевдокритическое давление и псевдокритическую температуру. Суть этих понятий состоит в следующем.

Объем углеводородных газов меняется в зависимости от температуры и давления примерно в соответствии с рис. 10. Каждая из кривых соответствует фазовым изменениям однокомпонентного газа при постоянной температуре и имеет три участка.


Отрезок справа от пунктирной линии соответствует газовой фазе, участок под пунктирной линией - двухфазной газожидкостной области и отрезок слева от пунктирной линии — жидкой фазе. Отрезок пунктирной кривой вправо от максимума в точке С называется кривой точек конденсации (точек росы), а влево от максимума - кривой точек парообразования.


Точка С называется критической. Значения давления и температуры, соответствующие критической точке С, также называются критическими. Другими словами, критической называется такая температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость ни при каком давлении.


  • Критическим давлением называется давление, соответствующее критической точке перехода газа в жидкое состояние.

С приближением значений давления и температуры к критическим свойства газовой и жидкой фаз становятся одинаковыми, поверхность раздела между ними исчезает и плотности их уравниваются. С появлением в системе двух и более компонентов в закономерностях фазовых изменений возникают особенности, отличающие их поведение от поведения однокомпонентного газа.


Не останавливаясь на подробностях, следует отметить, что критическая температура смеси находится между критическими температурами компонентов, а критическое давление смеси всегда выше, чем критическое давление любого компонента. Для определения коэффициента сверхсжимаемости Z реальных газов, представляющих собой многокомпонентную смесь, находят средние из значений критических давлений и температур каждого компонента. Эти средние называются псевдокритическим давлением Рпкр
и псевдокритической температурой Тпкр. Они определяются из соотношений:


Физические свойства газов                                                                   (27)


где Pкрi, и Tкрi - критические давление и температура i-го компонента; Xi - доля i-го компонента в объеме смеси (в долях единицы).


Приведенные псевдокритические давление и температура, необходимые для пользования графиком Брауна, представляют собой псевдокритические значения, приведенные к конкретным давлению и температуре (к пластовым, стандартным или каким-либо другим условиям):


  • Влагосодержание природных газов связано с тем, что природные газы и газоконденсатные смеси контактируют с пластовыми водами различных форм и вследствие чего содержат определенное количество паров воды.

Концентрация водяных паров в газе зависит от его состава, давления, температуры. Отношение количества водяных паров (в долях единицы или процентах), находящихся в газе, к максимально возможному содержанию водяных паров в том же газе при тех же условиях называют относительной влажностью газа.


Она характеризует степень насыщения газа водяным паром. Количество водяных паров, находящихся в единице объема или массы газа (г/м3 или г/кг), называют абсолютной влажностью.


Пары воды, присутствующие в газах и газоконденсатных смесях, влияют на фазовые превращения углеводородных систем. При определенных термодинамических условиях вода может выделяться из газа (конденсироваться), т.е. переходить в капельно-жидкое состояние.


В газоконденсатных системах могут одновременно выделяться вода и конденсат. В присутствии воды давление начала конденсации УВ увеличивается.


Объемный коэффициент пластового газа
представляющий собой отношение объема газа в пластовых условиях Vпл.г к объему того же количества газа Vст, который он занимает в стандартных условиях, можно найти с помощью уравнения Клайперона - Менделеева:


bг = Vпл.г/Vст = Z(Pcт×Тпл/(Рпл×Тст),                                    (28)


где Рпл, Тпл, Pcт,××Тст - давление и температура соответственно в пластовых и стандартных условиях.


Значение величины bг имеет большое значение, так как объем газа в пластовых условиях на два порядка (примерно в 100 раз) меньше, чем в стандартных условиях.


 

ищи здесь, есть все, ну или почти все