Свойства природных газов

Газ в месторождении - это всегда смесь, которая характеризуется массовыми или молярными концентрациями компонентов.

Массовая концентрация какого-либо компонента:

, m_i – масса i -го компонента в смеси.

Молярная концентрация:

, n_i – число молекул i -го компонента в смеси.

Можно ввести и объемную концентрацию:

, где V_i –объем i -го компонента в смеси.

Но по закону Авогадро, равные объемы любых газов при постоянных давлении и температуре содержат одинаковое число молекул. Например, объем одного кмоля газа при Т =0 °C, P=1атм равен 22,4 м³, т.е. объем i -го компонента пропорционален числу его молей.

Следовательно, ,

т.е. объемный состав газа можно считать равным молекулярному.

Плотность газа может быть найдена по его средней молекулярной массе, которая определяется по молекулярному составу:

,

где М_i – молекулярная масса компонентов.

Или по массовому составу:

Тогда, плотность смеси газов при нормальных условиях равна:

.

Относительная плотность газа по воздуху:

 

Таблица 2.1.1

Относительная плотность газа по воздуху:

Газ	Воз-дух	Азот	СО2	Н2S	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10
Dсм		0,97	0,518	1,191	0,55	1,038	1,52	2,0065

 

Из таблицы 2.1.1 видно, что некоторые газы (у которых D_см>1) могут накапливаться в оборудовании, что является взрывоопасным.

Экспериментально плотность газа r_газа определяют специальными газовыми пикнометрами по скорости истечения газа из малых отверстий, т.к. из кинетической теории газов следует, что , следовательно , где r₂ – искомая плотность, r₁ –, например, плотность воздуха. Т.к. скорость истечения обратно пропорциональна времени, то

, следовательно, , и .

В пластовых условиях необходимо пересчитать плотность газа на пластовое давление. Полагая газ идеальным, имеем:

.

Следует также иметь в виду, что для смеси идеальных газов справедливы законы Дальтона и Амага.

Закон Дальтона. Общее давление смеси газов, находящихся в определенном объеме, равно сумме парциальных давлений (которыми обладал бы каждый газ, если бы занимал тот же объем один):

,

где p – общее давление смеси газов; p_i – парциальное давление i –го газа в смеси.

Закон Амага выражает аддитивность парциальных объемов компонентов газовой смеси:

.