Критические давления, температуры и коэффициенты сверхсжимаемости компонентов нефтяных газов
| № п./п. | Компонент | ТКРi, оК | РКРi, 0,1 МПа | zКРi |
| 1. | Метан, СН4 | 190,7 | 45,8 | 0,290 |
| 2 | Этан, С2Н6 | 306,0 | 48,5 | 0,285 |
| 3 | Пропан, С3Н8 | 369,8 | 43,4 | 0,277 |
| 4 | Изо-бутан, i-С4Н10 | 407,2 | 37,2 | 0,283 |
| 5 | н-Бутан, n-С4Н10 | 425,2 | 35,7 | 0,274 |
| 6 | Изо-пентан, i-С5Н12 | 461,0 | 32,8 | 0,268 |
| 7 | н-Пентан, n-С5Н12 | 470,0 | 33,0 | 0,269 |
| 8 | Гексан, С6Н14 | 508,0 | 29,6 | 0,264 |
| 9 | Гептан, С7Н16 | 540,3 | 27,0 | 0,259 |
| 10 | Азот, N2 | 126,1 | 34,6 | 0,291 |
| 11 | Двуокись углерода, СО2 | 304,2 | 74,96 | 0,274 |
| 12 | Сероводород, Н2S | 373,6 | 88,9 | 0,268 |
Существуют графики (рис. 2.1), эмпирические формулы и зависимости для оценки коэффициента сверхсжимаемости от приведенных давлений и приведенных температур.
Рис. 2.1 Коэффициенты сжимаемости z углеводородных газов, в зависимости от приведённых параметров
При содержании неуглеводородных компонентов в составе нефтяных газов (N2, СО2, Н2S) следует вводить поправки в рассчитанное значение коэффициента сверхсжимаемости по правилу аддитивности:
z = NN2· z N2 + (1- NN2) · zув, (2.31)
где NN2 – молярная доля азота в смеси газов;
zN2, zув – коэффициенты сверхсжимаемости азота и углеводородной части смеси газов.
Для определения величин zN2 используются специальные графики (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Зависимость коэффициента сжимаемости азота от давления и температуры
Зная коэффициент сверхсжимаемости (z) и объём, занимаемый газом при нормальных условиях, можно оценить его объём при пластовых условиях по закону Бойля–Мариотта:
|
|
|
. (2.32)
Отношение объёма газа при пластовых условиях (Vпл.) к объёму газа при нормальных условиях (Vo) называется объёмным коэффициентом (b) газа:
. (2.33)
Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма, занимаемого газом при нормальных условиях на пластовые условия и наоборот, например, при подсчёте запасов.
Рассмотрим пример. Дан мольный состав (Ni) газа:
Дано: Ni, доли Pкр, атм Ткр, К Ni Piкр, атм Ni Tiкр, К
СН4 0,8319 47,32 191 39,2 158,0
С2H6 0,0846 49,78 305 4,2 25,8
C3H8 0,0437 43,38 370 1,9 16,2
-C4H10 0,0076 38,25 407 0,3 3,1
n-C4H10 0,0168 38,74 425 0,6 7,1
i-C5H12 0,0057 33,89 461 0,2 2,6
n-C5H12 0,0032 34,10 470 0,1 1,5
C6H12 0,0063 30,52 508 0,2 3,2
Определить какой объём будет занимать 1000 м3 газа (при н. у.) для пластовых условий: Р = 100 атм, Т = 50°С?
Решение. Используя данные таблицы, мы можем найти коэффициенты сжимаемости (z) и объёмный коэффициент газа (b) для пластовых условий.
|
|
|
Рассчитаем приведенное температуру (2.27) и давление (2.28) для нашего состава и пластовых условий:
Tпр = (50 + 273,15) / (Ni Tiкр) = 323,15 / (0,8319 · 91 + 0,0846 · 305 + 0,0437 · 370 + 0,0076 · 407 + 0,0168 · 425 + 0,0057 · 461 + 0,0032 · 470 + 0,0032 · 470) = 323,15 / (158 + 25,8 + 16,2 + 3,1 + 7,1 + 2,6 + 1,5 + 3,2) = 323,15 / 217,5 = 1,48.
Рпр = 100 / (NiPiкр) = 100 / (0,8319 · 47,32 + 0,0846 · 49,78 + 0,0437 · 43,38 + 0,0076 · 38,25 + 0,0168 ·38,74 + 0,0057 · 33,8 + 0,0032 · 34,1 + 0,0063 · 30,52) = 100 / (39,2 + 4,2 + 1,9 + 0,3 + 0,6 + 0,2 + 0,1 + 0,2) = 100 / 46,7 = 2,14.
По графикам (рис. 2.1) находим значение z, как функцию z = f(Тпр. =1,48) и f(Pприв=2.14) при определяем z. Для нашего случая величина z = 0,81.
Объём газа в пластовых условиях определяем, используя закон Бойля–Мариотта:
Vпл = zVo(273,15 + t°) Po / (273,15Pпл),
Vпл = 0,811000323,151 / (273,15100) = 9,58.
Объёмный коэффициент газа оценивается отношением объёмов газа в пластовых условиях к объёму газа при н.у.:
b = Vпл/Vo = z(273,15 + t°)Po / (273,15Pпл),
b = 9,58 / 1000 = 0,81323,151 / (273,15100) = 0,00958.
Вязкость газов
Вязкость газов
Вязкость газа характеризует способность газа оказывать сопротивление перемещению одной части газа относительно другой.
Различают динамическую вязкость (m) и кинематическую вязкость (n) газов. Кинематическая вязкость учитывает влияние силы тяжести. Вязкость углеводородного газа при нормальных условиях невелика и не превышает 0,01 сантипуаза (спз) ≈ 10 мкПа·с.
|
|
|
1 пуаз = 0,1 н·сек/м2 = 0,1 Па·с; 1 спз = 1 мПа·сек. = 1·103 мкПа·с.
Неуглеводородные компоненты природного газа: гелий, азот, углекислый газ, сероводород, воздух - более вязкие составляющие. Величина вязкости для них изменяется от 0,01 до 0,025 спз. При низких давлениях и температурах динамическая вязкость газа зависит от средней длины пробега молекул газа ( 
), от средней скорости движения молекул ( 
) компонентов газа и от плотности газа:
, (2.34)
где r – плотность газа;
– средняя длина пробега молекулы;
– средняя скорость молекул.
С возрастанием температуры средняя длина свободного пробега молекулы и средняя скорость движения молекулы увеличиваются, а, следовательно, и вязкость газа возрастает, несмотря на уменьшение плотности (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Зависимость коэффициента динамической вязкости нефтяного газа плотности 0,6 от температуры при различных давлениях
Рис. 2.4. Зависимость вязкости газов от давления при различных температурах
Повышение давления от 0,1 до 1 МПа (рис. 2.4) не влияет на величину вязкости газа, поскольку уменьшение средней длины пробега молекулы и средней скорости движения молекулы компенсируется увеличением плотности. Однако эти закономерности при давлениях выше 3,0 МПа (более 30 атм) изменяются. Газ приближается к области критических давлений и температур и переходит в жидкое состояние. Вязкость жидких систем описывается законом Ньютона и для нее характерны свои закономерности.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 710; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!