Физико-химические свойства природного газа

Природный газ представляет собой естественную смесь газообразных углеводородов, в составе которой преобладает метан (80-97%). Образуется в недрах земли при медленном анаэробном (без доступа воздуха) разложении органических веществ.

К основные показателям природных газов относятся: состав, теплота сгорания, плотность, температура горения и воспламенения, границы взрываемости и давление при взрыве.

В составе горючего газа имеются горючие и негорючие вещества. К горючим газам относятся: углеводороды, водород, сероводород. К негорючим относятся: углекислый газ, кислород, азот и водяной пар. После добычи из газа извлекают токсичный газ сероводород, содержание которого на том момент не должно превышать 0,02 г/м3.

В зависимости от преобладания легких или тяжелых (от пропана и выше) уг­леводородов газы разделяются на две группы - сухие и жирные.

Сухой газ - есть газ, в котором не содержится тяжелых углеводородов или их содержание незначительно.

Жирный газ - газ, в котором тяжелые углеводороды содержатся в таких количествах, когда можно получать сжиженные газа или газовые бензины.

Практически сухим считается газ в 1 м которого содержится менее 60 г газового бензина, а жирным если в 1 м содержится 60-150 г газового бензина. Плотность нефтяных газов колеблется от 0,72 кг/м³ у метана до 3,2 кг/м³ у пентана.

При расчете некоторых свойств газов, а также производитель­ности и пропускной способности газопроводов различают следу­ющие условия состояния газа:

— нормальные условия: температура — 0 °С, давление — 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.);

— стандартные условия 20 °С: температура — 20 °С, давле­ние - 0,101325 МПа (760 мм рт. ст.).

Например, плотность воздуха при различных условиях равна:

= 1,293 кг/м³ (0 °С, 760 мм рт. ст.);

₂₀ = 1,206 кг/м³ (20 °С, 760 мм рт. ст).

Влагосодержание

Природный газ в пластовых условиях всегда насыщен парами воды, так в газоносных породах всегда содержится связанная, подошвенная или краевая вода.

Виды влажности. Влажность газа характеризуется концентрацией воды в паровой фазе системы газ – вода. Обычно она выражается массой паров воды, приходящейся на единицу массы сухого газа (массовая влажность) или числом молей паров воды, приходящейся на моль сухого газа (молярная влажность).

Абсолютная влажность W характеризуется количеством водяного пара в единице объема газовой смеси, приведенной к нормальным условиям (Т=273К, р=0,1Мпа), измеряется в г/м³ или кг/1000м³.

Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимальной, соответствующей полному насыщению парами воды, при данной температуре и давлении (в %). Полное насыщение оценивается в 100%.

Относительную влажность газа можно выразить и через отношение парциального давления находящегося в газе водяного пара к давлению насыщенного пара при той же температуре, т.е. .

Или

где – количество водяного пара в единице объема пара;

- максимально возможное количество водяного пара, которое может находиться в газе без конденсации при данных давлении и температуре.

Поскольку влажный газ следует законам идеального газа, влажность газа при различных давлениях, кг на 1 кг сухого газа:

где и - удельные газовые постоянные сухого газа и водяного пара, Дж/(кгК);

- относительная влажность газа;

- упругость насыщенных паров воды при заданной температуре, кПа;

р – общее давление влажного газа, кПа.

При давлении р, намного превышающим парциальное давление водяных паров:

Факторы, определяющие влагосодержание природных газов: давление, температура, состав газа; количество солей, растворенных в воде, контактирующей с данным газом.

Влияние неуглеводородных компонент и свойств газа на влажность. Присутствие углекислого газа и сероводорода в газах увеличивает их влагосодержание. Наличие азота приводит к уменьшению влагосодержанияю, так как он способствует уменьшению отклонения газовой смеси от идеального газа и менее растворим в воде. С увеличение плотности (или молекулярной массы газа), за счет роста количества тяжелых углеводородов, влажность газа уменьшается из-за взаимодействия молекул тяжелых углеводородов с молекулами воды. Наличие в пластовой воде растворенных солей уменьшает влагосодержание газа, так как при растворении солей в воде снижается парциальное давление паров воды.

Влияние давления и температуры. При уменьшении температуры происходит уменьшение влагосодержания, а при падении давления его увеличение.

Поиск по сайту: