Состав и св-ва природных газов

Природные газы представляют собой многокомпонентные системы, состоящие, в основном, из предельных углеводородов, к которым относятся метан (СН₄) и его гомологи (С_пН_2п+2). При нормальных условиях углеводороды метан, этан, пропан и бутан находятся в газообразном состоянии. Остальные углеводороды от пентана (С₅Н₁₂) и выше до С₁₇Н₃₆ в этих условиях – жидкости. Пропан и бутан с повышением давления переходят в жидкое состояние. Кроме того, в природных газах содержится азот N₂, углекислый газ СО₂, сероводород Н₂S, инертные газы, меркаптаны (RSH), а также пары воды. Как правило азот и углекислый газ присутствуют во всех природных газах. Соединение других составляющих меняется в широких пределах. К основным физическим св-вам природных газов относят плотность, вязкость, диффузию, теплопроводность, влагосодержание, которые зависят от состава газа и внешних условий (Р и Т). Различают молекулярную массу и плотность газа. Массу атомов и молекул условно измеряют в единицах. За единицу массы атома принята 1/12 массы изотопа углерода. Сумма атомных масс элементов, входящих в молекулу, называется молекулярной массой в-ва. Мол-ая масса в-ва М связана с плотностью газа r=М/22,4. Часто используется относительная плотность газов:

^-r^-=r/1,293=М/29,где r =1,293 кг/м³ – плотносьт воздуха при Н.У.; 29 – молекулярная масса воздуха. Для смеси газов из n компонентов плотность определяется аддитивным способом:

,где ni, Mi – молярное соединение и молек-ая масса i-го компонента.

Вязкость газов опре-ся их составом и температурой. Диффузия газов определяется законом Фика:q=-д*dc/dx, где q – плотность потока массы, концентрация дифундирующего компанента. Тепловые св-ва газов характеризуются теплоёмкостью и теплопроводностью.Теплоёмкость газовых смесей определяется аддитивным способом по ф-ле: Ссм=суммСi*ni, где Сi – теплоёмкость отдельных кампонентов смеси газов, ni – их молярные доли. Теплопроводность газов описывается законом Фурье: , где q – плотность теплового потока; лямбда –коэф-нт теплопроводности. Важное значение в технологических процессах добычи имеет изменение температуры газа при его адиабатическом расширении (дросселлирование),к-е получило название дроссельного эффекта Джоуля-Томсона. Природные газосодержащие пласты всегда содержат воду, поэтому газ в пластовых условиях насыщен парами воды.При изменении условий в залежи с увеличением температуры и уменьшением давления кол-во водяных паров в газовой фазе увеличивается.