Created by SuhOFFF

дениям нефти и газа. Явления ретроградной конденсации, в частности, имеют место при разработке газоконденсатных месторождений. Классификация месторождений природных газов по составу пластовых флюидов соответствует фазовой диаграмме, представленной на рис. 3. Углеводородная смесь в области I находится в однофазном (жидком) состоянии, данная область характеризует недонасыщенные нефтяные залежи; в областях II и III смесь находится в однофазном (газовом) состоянии, область II характеризует газовые и газокон- денсатные залежи, III – чисто газовый залежи; в области IV смесь находится в двухфазном (газовая и жидкая) состоянии и характеризует насыщенные нефтяные залежи.

Для природного газа, являющегося смесью углеводородных и неуглеводородных компонентов, критические параметры – давление, температура, плотность, объём и т.д. – определяются по составу газа. Существует несколько способов определения критических параметров газа в зависимости от его состава и точности определения этих параметров.

При известном составе газа, если содержимое метана составляет 95% и более,

псевдокритические параметры pпкр и Tпкр рекомендуется определять по правилам адди-

тивности:

N

pпкр

= åpкрxi

(2.8)

i=1

i

N

Tпкр

= åTкрxi

(2.9)

i=1

i

Здесь pкр

и Tкр - критические давление и температура i-того компонента смеси.

i

i

Приведёнными параметрами называются отношения соответствующих параметров

к их критическим значениям, они определяются формулами:

p

=

p

, T =

T

, V =

V

, ρ

=

ρ

(2.10)

пр

пр

p

кр

пр

T

пр

V

ρ

кр

кр

кр

2.3 Коэффициент сверхсжимаемости

Идеальный газ – математическая модель газа, в которой предполагается, что по- тенциальной энергией молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энер- гией, т.е. между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударе- ния частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столк- новениями.

03.11.2010

- 7 -

Created by SuhOFFF

Уравнение состояния идеального газа, полученное из условия отсутствия межмо- лекулярного взаимодействия и без учёта объёма самих молекул, имеет вид:

	Vид =	NRT	(2.11)
		p

Здесь N – количество вещества газа; R - универсальная газовая постоянная. Реальный газ – газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа

Менделеева-Клапейрона. Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы реальных газов имеют конечные размеры и форму, оказывают значительное взаимное влияние и занимают определённый объём. Поэтому для их характеристики необходимо учесть параметры, связанные с молекулярным взаимодействием.

Молекулы простых газов имеют сферическую форму, для них силы притяжения, которые действуют по линии, соединяющей их центры, пропорциональны расстоянию в шестой степени. Для газов с несферической формой молекул силы притяжения или оттал- кивания состоят не только из сил между центрами молекул, но и из дополнительных не- центричных сил. Для их учёта введён дополнительный параметр, называемый ацентрич- ным фактором.

Приближённо ацентричный фактор компонентов может быть определён по форму-

ле:

	æ pкр ö
	ln ç	i	÷
	ç		÷
	ç pат ÷
ωi = 0,4286	è		ø	-1	(2.12)
	Tкр

i

Tкип -1

i

Здесь Tкип - табличное значение температуры кипения i-го компонента.

i

Коэффициент сверхсжимаемости газов – отношение объёма газа при заданных тер- мобарических условиях к объёму этого газа, определённому при идентичных термобари- ческих условиях по законам идеального газа. Другими словами, коэффициент сверхсжи- маемости характеризует отклонение объёма реального газа от объёма идеального газа.

Из определения коэффициента сверхсжимаемости следует, что:

	z =	V	(2.13)
		Vид

Тогда:

03.11.2010

- 8 -

			Created by SuhOFFF
	V =	zNRT	(2.14)
		p

Коэффициент сверхсжимаемости газа зависит от состава газа, давления и темпера- туры. Значение коэффициента может быть определено графическими и аналитическими способами. Способ определения следует выбирать, исходя из требуемой точности. Для определения коэффициента сжимаемости природных газов, содержащих не более 2%

мольных высококипящих углеводородов C5+ , 2% ароматических углеводородов и около

5% полярных и кислых компонентов, используется графическая зависимость z от pпр и

Tпр (рис. 4).

Для смесей с содержанием метана более 96% при 0 < pпр < 8 коэффициент сверх-

сжимаемости может быть определён аналитически:
z = (0,4lg(Tпр )+ 0,73)pпр + 0,1pпр	(2.15)

При более высоком содержании в газе высококипящих углеводородов C5+ и поляр-

ных компонентов коэффициент сверхсжимаемости z следует определять с учётом ацен- трического фактора.

z = z(0) + ωсмz(1)

(2.16)

Здесь z(0) , z(1) - коэффициенты сверхсжимаемости простых веществ и веществ, со-

N

держащих несферические молекулы; ωсм = åωixi - фактор ацентричности смеси.

i=1

Для более точных расчётов коэффициент сверхсжимаемости природных газов дол- жен быть определён по кубическим уравнениям состояния газов.

2.4 Плотность газа

Плотность – отношение массы газа к единице его объёма. Плотность газа зависит от его состава, давления и температуры.

Плотность газовой смеси при стандартных условиях определяется с помощью мо- лекулярной массы смеси и молярного объёма:

ρст	=	Mсм	(2.17)
		Vмол

ст

03.11.2010

- 9 -

Created by SuhOFFF

Рис. 4. Зависимость коэффициента сверхсжимаемости от приведённых давления и температуры

Плотность газа при заданных давлении и температуре определяется по известной плотности в стандартных условиях по формуле:

	ρ = ρст	pTст	(2.18)
		pстzT

Здесь z - коэффициент сверхжимаемости.

03.11.2010

- 10 -