Лабораторная работа № 1

Расчет физических свойств нефти, воды и газа

Цель: определить физические свойства нефти, воды и газа

Задачи: научить студентов с помощью номограмм определять физические свойства нефти, воды и газа.

Определение физических свойств природного газа

Ι. По известному компонентному составу нефтяного газа (табл. 1.1), давлению и температуре пласта определить ρ_г, М_ср, Р_кр, Т_кр, , ρ_г(Р,Т), Ζ, μ_г(Р,Т), С_р.

Газ – природная смесь углеводородных и неуглеводородных соединений и элементов, находящихся в пластовых условиях в газообразной фазе, либо в растворенном виде в нефти или воде, а в атмосферном условиях - только в газообразном виде.

Порядок вычислений:

1. Вычислить плотность газа:

Плотность - это масса газа в единице объема газа. Размерность плотности в системе СИ – кг/м³. Плотность газа определенного состава определяется как сумма произведений плотности отдельных компонентов на их объемное содержание:

(1)

2. Вычислить среднюю молекулярную массу:

Молекулярная масса определяется как сумма произведений молекулярной массы отдельных компонентов на их объемное содержание. Размерность молекулярной массы в системе СИ – кг/моль

(2)

3. Вычислить критическое давление:

Критическое давление (Ркр) – давление, соответствующее критической точке, выше которой в однокомпонентной системе жидкая и газовая фаза вещества не могут равновесно существовать. Размерность критического давления в системе СИ – кг/см². Критическое давление газа определяется как сумма произведений критических давлений отдельных компонентов на их объемное содержание:

(3)

4. Вычислить критическую температуру:

Критическая температура (Ткр) – температура, выше которой газ не может быть превращен в жидкость, ни при каком давлении. Размерность критической температуры в системе СИ – К. Критическая температура газа определяется как сумма произведений критических температур отдельных компонентов на их объемное содержание:

(4)

5. Вычислить относительную плотность газа по воздуху:

Относительная плотность газа - отношение масс равных объемов сухого газа и сухого воздуха при одинаковых условиях по температуре и давлению.

(5)

где: ρ_в = 1205 кг/м³ при t = 20⁰С, Р = 760 мм.рт.ст.

6. Определить псевдокритическое давление и температуру

Псевдокритическое давление и температура – это расчетные Ркр и Ткр для смеси газов. Для определения псевдокритического давления и температуры можно воспользоваться графиком (рис.1.1).

Рис. 1.1 Зависимость псевдокритического давления Р_пр.кр. и псевдокритической температуры Т_пр.кр. от относительной плотности газа по воздуху

7. Вычислить приведенные параметры:

Приведенными параметрами называются отношения соответствующих параметров к их критическим значениям:

(6)

(7)

Критические и приведенные параметры позволяют использовать принцип соответственных состояний для определения коэффициента сверхсжимаемости вязкости и некоторых других характеристик газа.

8. Определить коэффициент сверхсжимаемости:

Коэффициент сверхсжимаемости (Z) – отношение объемов равного числа молей реального и идеального газов при одних и тех же термобарических условиях. Основной диапазон изменения Z: 0,8-1,2. Z – мера отклонения реального газа от идеального. Для определения коэффициента сверхсжимаемости можно воспользоваться графиком (рис.1.2).

Рис. 1.2 Зависимость коэффициента сверхсжимаемости природного газа Z от приведенных абсолютных давлений Р_пр и температуры Т_пр

9. Вычислить плотность газа в зависимости от давления, температуры и коэффициента сверхсжимаемости:

(8)

10. Определить вязкость газа:

Вязкостью газа (μ_г) – свойство газа оказывать сопротивление при перемещении одних частиц относительно других. Размерность вязкости газа в системе СИ – мПас. Для определения вязкости газа можно воспользоваться графиками (рис.1.3, 1.4).

(9)

Рис. 1.3 Зависимость вязкости углеводородных газов от относительной плотности газа по воздуху

Рис. 1.4 Зависимость отношения вязкостей от приведенного давления Р_пр при различных приведенных температурах Т_пр

Расчет физических свойств пластовой нефти

II. При известном компонентном составе нефти (табл. 1.2) вычислить плотность ρ_нг, сжимаемость β_нг, объемный коэффициен нефтегазовой смеси b.

Нефть – природная смесь, состоящая преимущественно из углеводородных соединений метановой, нафтеновой и ароматической групп, которая в пластовых и стандартных условиях находится в жидкой фазе.

Порядок вычислений:

1. Вычислить плотность пластовой нефти:

Плотность пластовой нефти () равна массе нефти, содержащейся в единице объема при пластовых условиях, определяется по глубинным пробам нефти в лабораторных условиях. Пластовая нефть кроме жидкой фазы содержит в себе и газовую фазу. В этом смысле пластовая нефть есть газонасыщенная пластовая жидкость. Зная состав пластовой нефти и газонасыщенность, плотность пластовой нефтиможно определить с помощью аналитической формулы

ρ_пл=ρ_нст-(1,05-0,345·Inρ_гст)·R_г (10)

где : – плотность разгазированной нефти в стандартных условиях, кг/м³;

–плотность газа стандартного разгазирования газонасыщенной нефти, кг/м³;

–газонасыщенность м³/м³.