Gustina gasova

Gasove, za razliku od tečnosti, karakteriše niska gustina. Normalna gustina gasa je masa jednog litra gasa na 0°C i pritisku od 1 kgf/cm2. Masa jednog molekula bilo kojeg plina proporcionalna je njegovoj gustini.

Gustoća gasa, c, menja se proporcionalno pritisku i meri se odnosom mase gasa m i zapremine V koju zauzima:

U praktične svrhe, zgodno je okarakterisati različite gasove po njihovoj gustini u odnosu na vazduh pod istim uslovima pritiska i temperature. Pošto molekuli različitih gasova imaju različite mase, njihove gustine pri istom pritisku su proporcionalne njihovoj molarnoj masi.

Gustoća plinova i omjer njihove gustine i gustine vazduha:

Osnovni zakoni o gasu

Karakteristika gasova je da nemaju sopstveni volumen i oblik, već poprimaju oblik i zauzimaju zapreminu posude u kojoj su smešteni. Plinovi ravnomjerno ispunjavaju volumen posude, pokušavajući se proširiti i zauzeti što je moguće više volumena. Svi plinovi su visoko kompresivi. Molekuli stvarnih gasova imaju zapreminu i sile međusobnog privlačenja, iako su te količine veoma male. Proračuni za stvarne plinove obično koriste plinske zakone za idealne plinove. Idealni gasovi su uslovni gasovi čiji molekuli nemaju zapreminu i međusobno ne deluju zbog nepostojanja privlačnih sila, a u sudarima između njih ne deluju druge sile osim sila elastičnog udara. Ovi plinovi striktno slijede Boyleove zakone - Mariotte, Gay-Lussac, itd.

Što je temperatura viša i pritisak niži, ponašanje stvarnih gasova bliže odgovara idealnim gasovima. Pri niskim pritiscima svi plinovi se mogu smatrati idealnim. Pri pritiscima od oko 100 kg/cm2, odstupanja stvarnih gasova od zakona idealnih gasova ne prelaze 5%. Pošto su odstupanja stvarnih gasova od zakona izvedenih za idealne gasove obično zanemarljiva, zakoni za idealne gasove se mogu slobodno koristiti za rešavanje mnogih praktičnih problema.

Boyleov zakon -- Mariotte

Mjerenja zapremine gasa pod uticajem spoljašnjeg pritiska pokazala su da postoji jednostavan odnos između zapremine V i pritiska P, izražen Boyle-Mariotteovim zakonom: pritisak date mase (ili količine) gasa na konstantnoj temperaturi je obrnuto proporcionalna zapremini gasa:

P1: P2 = V1: V2,

gde je R1 - pritisak gasa pri zapremini V1; R2 - pritisak gasa pri zapremini V2.

Iz ovoga proizilazi da:

P1 * V1 = P2 * V2 ili P * V = const (pri t = const).

Ovaj postulat je formulisan na sledeći način: proizvod pritiska date mase gasa i njegove zapremine je konstantan ako se temperatura ne menja (tj. tokom izotermnog procesa).

Ako, na primjer, uzmemo 8 litara plina pod tlakom P = 0,5 kgf / cm2 i promijenimo tlak na konstantnoj konstantnoj temperaturi, tada će se dobiti sljedeći podaci: pri 1 kgf / cm2, plin će zauzeti zapreminu od 4 litre, pri 2 kgf/cm2 - 2 litre, pri 4 kgf/cm2 - 1l; na 8 kgf / cm2 - 0,5 l.

Dakle, pri konstantnoj temperaturi, svako povećanje pritiska dovodi do smanjenja zapremine gasa, a smanjenje zapremine gasa - do povećanja pritiska.

Odnos između zapremine gasa i pritiska na konstantnoj temperaturi se široko koristi za različite proračune u ronilačkoj praksi.

Zakoni Gay-Lusaca i Charlesa

Gay-Lussacov zakon izražava zavisnost zapremine i pritiska gasa od temperature: pri konstantnom pritisku, zapremina date mase gasa je direktno proporcionalna njegovoj apsolutnoj temperaturi:

gdje su T1 i T2 temperatura u Kelvinima (K), koja je jednaka temperaturi u °C + 273,15; one. 0°C? 273 K; 100 ° C - -373 K, i 0oK = -273,15 ° C.

Prema tome, svako povećanje temperature dovodi do povećanja zapremine, ili, drugim rečima, promena zapremine date mase gasa V je direktno proporcionalna promeni temperature t gasa pri konstantnom pritisku (tj. izobarski proces). Ova pozicija se izražava formulom:

gde je V1 zapremina gasa na datoj temperaturi; V0 - početna zapremina gasa na 0°S; b - koeficijent volumetrijskog širenja gasa.

Kada se različiti gasovi zagreju za isti broj stepeni, relativno povećanje zapremine je isto za sve gasove. Koeficijent b je konstantan za sve gasove, vrednost prirasta zapremine, jednaka je 1/273 ili 0,00367 °C-1. Ovaj koeficijent zapreminskog širenja gasova pokazuje za koji deo zapremine koji zauzima 0°C, zapremina gasa se povećava ako se zagreje za 1°C pri konstantnom pritisku.

Odnos između pritiska i temperature podleže istom obrascu, naime: promena pritiska date mase gasa je direktno proporcionalna temperaturi pri konstantnoj zapremini (tj. u izohoričnom procesu: od grčkih reči "isos" - jednak i "horema" - kapacitet) koji se izražava formulom:

Rt = R0 (1 + bt),

gde je Pt pritisak gasa na datoj temperaturi; P0 -- početni pritisak gasa na 0°C; b - koeficijent volumetrijskog širenja gasa.

Ovaj odnos je uspostavio J. Charles 25 godina prije objavljivanja J. L. Gay-Lussaca i često se naziva Charlesovim zakonom. Zavisnost zapremine od temperature pri konstantnom pritisku takođe je prvi ustanovio Charles.

Kako temperatura plina opada, njegov tlak se smanjuje, a na temperaturi od -273,15 ° C, pritisak bilo kojeg plina je nula. Ova temperatura se naziva temperatura apsolutne nule. U tom slučaju haotično toplotno kretanje molekula prestaje i količina toplotne energije postaje jednaka nuli. Navedene zavisnosti, koje izražavaju zakone Charlesa i Gay-Lussaca, omogućavaju rješavanje važnih praktičnih problema u pripremi i planiranju podvodnog ronjenja, kao što je određivanje tlaka zraka u bocama s promjenama temperature, odgovarajuća promjena rezervi zraka i utrošenog vremena. na datoj dubini, itd.. P.

Jednačina stanja idealnog gasa

Ako se odnos između zapremine, pritiska i temperature poveže zajedno i izrazi u jednu jednačinu, onda se dobija jednačina stanja idealnog gasa, koja kombinuje zakone Boylea - Mariottea i Gay-Lussaca. Ovu jednačinu prvi je izveo B.P. Klaiperon transformacijom jednačina koje su predložili njegovi prethodnici. Claiperonova jednadžba je da je proizvod pritiska gasa date mase i zapremine, podeljen sa apsolutnom temperaturom, konstantna vrednost, nezavisna od stanja u kome se gas nalazi. Jedan od načina da se napiše ova jednačina je:

U ovom slučaju, plinska konstanta r ​​ovisit će o prirodi plina. Ako je masa plina mol (gram-molekul), tada je plinska konstanta R univerzalna i ne ovisi o prirodi plina. Za masu plina jednaku 1 molu, jednadžba će imati sljedeći oblik:

Tačna vrijednost R je 8,314510 J mol -1 K-1

Ako uzmemo ne 1 mol, već bilo koju količinu plina mase m, tada se stanje idealnog plina može izraziti Mendelejev-Claiperonovom jednačinom, pogodnom za proračune, u obliku u kojem ju je prvi put napisao D.I. Mendelejev 1874. godine:

gdje je m masa plina, g; M je molarna masa.

Jednačina stanja idealnog gasa može se koristiti za proračune u ronilačkoj praksi.

Primjer. Odredite zapreminu koju zauzima 2,3 kg vodika na temperaturi od + 10 ° C i pritisku od 125 kgf / cm2

gdje je 2300 masa plina, g; 0,082 - gasna konstanta; 283 - temperatura T (273+10); 2 - molarna masa vodonika M. Iz jednačine slijedi da je pritisak koji plin vrši na stijenke posude jednak:

Ovaj pritisak nestaje ili pri m > 0 (kada gas skoro nestane), ili pri V> ? (kada se gas neograničeno širi), ili pri T > 0 (kada se molekuli gasa ne kreću).

Van der Waalsova jednadžba

Čak je i M. V. Lomonosov istakao da Boyle-Mariotteov zakon ne može biti istinit pri vrlo visokim pritiscima, kada su udaljenosti između molekula uporedive s njihovim vlastitim veličinama. Nakon toga je u potpunosti potvrđeno da bi odstupanja od ponašanja idealnih plinova bila značajna pri vrlo visokim pritiscima i vrlo niskim temperaturama. U ovom slučaju, jednačina idealnog plina će dati pogrešne rezultate bez uzimanja u obzir sila interakcije molekula plina i volumena koji oni zauzimaju. Stoga je 1873. Jan Diederik van der Waals predložio dvije korekcije ove jednačine: za pritisak i za zapreminu.

Avogadrov zakon

Avogadro je izneo hipotezu prema kojoj, pod istim uslovima temperature i pritiska, svi idealni gasovi, bez obzira na njihovu hemijsku prirodu, sadrže jednak broj molekula po jedinici zapremine. Iz toga slijedi da je masa jednakih volumena plina proporcionalna njihovoj molekulskoj težini.

Na osnovu Avogadrovog zakona, znajući zapremine proučavanih gasova, može se odrediti njihova masa i, obrnuto, saznati njen volumen iz mase gasa.

Zakoni gasne dinamike

Daltonov zakon. Pritisak mešavine gasova jednak je zbiru parcijalnih (parcijalnih) pritisaka pojedinačnih gasova koji čine mešavinu, odnosno onih pritisaka koje bi svaki gas proizveo zasebno da se uzme na istoj temperaturi u zapremini. mješavine.

Parcijalni tlak plina Pr proporcionalan je procentu C datog plina i apsolutnom tlaku Rabs mješavine plina i određuje se po formuli:

Pr \u003d Pa6s C / 100,

gde je Pr parcijalni pritisak gasa u smeši, kg/cm2; C je zapreminski sadržaj gasa u smeši, %.

Ovaj zakon se može ilustrirati poređenjem mješavine plinova u zatvorenoj zapremini sa skupom utega različitih težina postavljenih na vagu. Očigledno je da će svaki od utega vršiti pritisak na vagu bez obzira na prisustvo drugih utega na njoj.

Utjecaj temperature i tlaka na gustinu plina Gasove, za razliku od kapljujućih tekućina, karakterizira značajna kompresibilnost i visoke vrijednosti koeficijenta toplinskog širenja. Zavisnost gustine gasa od pritiska i temperature utvrđuje se jednadžbom stanja. Najjednostavnija svojstva posjeduje plin razrijeđen do te mjere da se interakcija između njegovih molekula može zanemariti. Ovo je idealan (savršen) plin, za koji vrijedi Mendelejev-Clapeyronova jednadžba:

Uticaj temperature i pritiska na gustinu gasa r - apsolutni pritisak; R - specifična gasna konstanta, različita za različite gasove, ali nezavisna od temperature i pritiska (za vazduh R = 287 J/(kg K); T - apsolutna temperatura. Ponašanje stvarnih gasova u uslovima daleko od ukapljivanja se neznatno razlikuje na ponašanja savršenih plinova, a za njih je u širokom rasponu moguće koristiti jednadžbe stanja savršenih plinova.

Uticaj temperature i pritiska na gustinu gasa U tehničkim proračunima, gustina gasa se obično dovodi u normalne fizičke uslove: T=20°C; p = 101325 Pa. Za vazduh pod ovim uslovima, ρ = 1,2 kg/m 3. Gustina vazduha u drugim uslovima određena je formulom:

Utjecaj temperature i tlaka na gustinu plina Prema ovoj formuli za izotermni proces (T = const): Adijabatski proces je proces koji se odvija bez vanjskog prijenosa topline. Za adijabatski proces, k=cp /cv je adijabatska konstanta gasa; cp - toplotni kapacitet, gas pod konstantnim pritiskom; cv - isto, pri konstantnoj zapremini.

Uticaj temperature i pritiska na gustinu gasa Važna karakteristika koja određuje zavisnost promene gustine sa promenom pritiska u struji koja se kreće jeste brzina prostiranja zvuka a. U homogenom mediju brzina prostiranja zvuka se određuje iz izraza: Za vazduh a = 330 m/s; za ugljični dioksid 261 m/s.

Uticaj temperature i pritiska na gustinu gasa Budući da zapremina gasa u velikoj meri zavisi od temperature i pritiska, zaključci dobijeni proučavanjem kapajućih tečnosti mogu se proširiti na gasove samo ako su promene pritiska i temperature beznačajne u okviru fenomena pod razmatranje. 3 Značajne razlike u pritisku, koje uzrokuju značajnu promjenu gustine gasova, mogu nastati kada se kreću velikom brzinom. Odnos između brzine kretanja i brzine zvuka u njemu omogućava procjenu potrebe da se uzme u obzir kompresibilnost u svakom konkretnom slučaju.

Utjecaj temperature i tlaka na gustinu plina Ako se tekućina ili plin kreću, tada za procjenu kompresibilnosti koriste ne apsolutnu vrijednost brzine zvuka, već Mahov broj, jednak omjeru brzine strujanja i brzine. zvuka. M = ν/a Ako je Mahov broj mnogo manji od jedinice, tada se tečnost ili gas koji pada može smatrati praktično nestišljivim

Ravnoteža gasa Na maloj visini gasnog stuba, njegova gustina se može smatrati istom duž visine stuba: tada je pritisak koji stvara ovaj stub određen osnovnom jednačinom hidrostatike. Kada je vazdušni stub visok, njegova gustina na različitim tačkama više nije ista, tako da se hidrostatička jednačina u ovom slučaju ne primenjuje.

Ravnoteža plina Uzimajući u obzir jednačinu diferencijalnog tlaka za slučaj apsolutnog mirovanja i zamjenu vrijednosti gustine u nju, imamo Da bismo ovu jednačinu integrirali, potrebno je poznavati zakon promjene temperature zraka u odnosu na visinu zraka kolona. Promjenu temperature nije moguće izraziti jednostavnom funkcijom visine ili tlaka, tako da rješenje jednadžbe može biti samo približno.

Ravnoteža plina Za pojedine slojeve atmosfere može se s dovoljnom tačnošću pretpostaviti da se promjena temperature u zavisnosti od visine (a za rudnik - od dubine) odvija po linearnom zakonu: T = T 0 + αz, gdje je T i T 0 su apsolutna temperatura zraka, respektivno, na visini (dubini) z i na površini zemlje α-temperaturni gradijent koji karakterizira promjenu temperature zraka s povećanjem visine (-α) ili dubine (+α) za 1 m, K/m.

Ravnoteža plina Vrijednosti koeficijenta α su različite u različitim područjima po visini u atmosferi ili po dubini u rudniku. Osim toga, zavise i od meteoroloških uslova, doba godine i drugih faktora. Prilikom određivanja temperature unutar troposfere (tj. do 11000 m) obično uzimaju α = 0,0065 K/m, a za duboke rudnike srednja vrijednost α se uzima jednakom 0,004÷ 0,006 K/m mokro - 0,01.

Ravnoteža plina Zamjenom formule promjene temperature u jednadžbu diferencijalnog pritiska i njenom integracijom, dobijamo jednadžbu koja se rješava u odnosu na H, zamjenjujući prirodne logaritme decimalnim, α - vrijednost iz jednačine kroz temperaturu, R - vrijednost za vazduh, jednak 287 J/(kg K); i zamjena g = 9,81 m/s2.

Ravnoteža plina Kao rezultat ovih akcija, barometrijska formula H = 29, 3 (T-T 0) (lg p / p 0) / (lg. T 0 / T), kao i formula za određivanje tlaka, gdje je n određuje se formulom

USTANOVLJENO KRETANJE PLINA U CIJEVIMA Zakon održanja energije u mehaničkom obliku za element dužine dx okrugle cijevi prečnika d, pod uslovom da je promjena geodetske visine mala u odnosu na promjenu pijezometrijskog pritiska, ima oblik proces sa konstantnim politropskim eksponentom n = const i uz pretpostavku da je λ= const nakon integracije, dobija se zakon raspodjele tlaka duž plinovoda

STABILNO KRETANJE GASA U CIJEVIMA

USTANOVANO KRETANJE GASA U CIJEVIMA M ω Pri n = 1, formule vrijede za stabilan izotermni tok plina. Koeficijent hidrauličkog otpora λ za gas, u zavisnosti od Reynoldsovog broja, može se izračunati iz formula koje se koriste za protok fluida.

Prilikom kretanja stvarnih ugljikovodičnih plinova za izotermni proces, koristi se jednadžba stanja gdje se faktor kompresije z prirodnih ugljikovodičnih plinova određuje iz eksperimentalnih krivulja ili analitički iz približnih jednačina stanja.

ω

FIZIČKA SVOJSTVA GASOVA

1. Gustina gasa - mase 1 m 3 gasa na temperaturi od 0 0 i pritisku od 0,1 MPa (760 mm Hg). Gustina gasa zavisi od pritiska i temperature. Gustoća plinova varira unutar 0,55 - 1 g / cm 3.

Uobičajeno korišteno relativna gustina zrakom (bezdimenzionalna vrijednost - odnos gustine gasa i gustine vazduha; u normalnim uslovima, gustina vazduha je 1,293 kg/m 3).

2. Viskoznost gasova - unutrašnje trenje gasova koje nastaje prilikom njegovog kretanja. Viskozitet gasova je veoma nizak 1 . 10 -5 Pa.s. Ovako niska viskoznost plinova osigurava njihovu veliku pokretljivost kroz pukotine i pore.

3. Rastvorljivost gasova - jedno od najvažnijih svojstava. Rastvorljivost plinova u ulju ili vodi pod pritiskom ne većim od 5 MPa podliježe Henrijev zakon, tj. količina rastvorenog gasa je direktno proporcionalna pritisku i koeficijentu rastvorljivosti.

Pri višim pritiscima, rastvorljivost gasa je već određena nizom indikatora: temperaturom, hemijskim sastavom, salinitetom podzemnih voda itd. Rastvorljivost ugljovodoničnih gasova u uljima je 10 puta veća nego u vodi. Vlažni gas je rastvorljiviji u ulju od suvog gasa. Lakša nafta otapa više gasa nego teška.

4. Kritična temperatura gasa. Za svaki gas postoji temperatura iznad koje on ne prelazi u tečno stanje, bez obzira na to koliko je visok pritisak, tj. kritičan t(za CH 4 t cr = -82,1 0 C). Homolozi metana mogu biti u tečnom stanju (za C 2 H 6 t cr = 32,2 0 C, C 3 H 8 t cr = 97,0 0 C).

5. Difuzija- ovo je spontano kretanje gasova na molekularnom nivou u pravcu smanjenja koncentracije.

6. Faktor zapremine formacionog gasa je odnos zapremine gasa u uslovima rezervoara i zapremine istog gasa u standardnim uslovima

(T =0 0 i P=0,1 MPa).

V g \u003d V g pl / V g st

Zapremina gasa u rezervoaru je 100 puta manja nego u standardnim uslovima, jer plin je visoko kompresibilan.

GASNI KONDENZATI

Ne samo da se plin može otopiti u nafti, već se i ulje može otopiti u plinu. Ovo se dešava pod određenim uslovima, a to su:

1) zapremina gasa je veća od zapremine nafte;

2) pritisak 20-25 MPa;

3) temperatura 90-95 0 S.

U ovim uslovima, tečni ugljovodonici počinju da se otapaju u gasu. Postepeno, smjesa se potpuno pretvara u plin. Ovaj fenomen se zove retrogradno isparavanje. Kada se jedan od uslova promeni, na primer, kada se pritisak u ležištu smanji tokom razvoja, kondenzat počinje da se odvaja iz ove mešavine u obliku tečnih ugljovodonika. Njegov sastav: C 5, H 12 (pentan) i više. Ovaj fenomen se zove retrogradna kondenzacija.

Plinski kondenzat je tekući dio nakupina plinskog kondenzata. Plinski kondenzati se nazivaju lakim uljima, jer ne sadrže asfaltno-smolaste tvari. Gustina gasnog kondenzata je 0,65-0,71 g/cm 3 . Gustina plinskih kondenzata raste sa dubinom, a također se mijenja (obično raste) tokom razvoja.

Razlikovati sirovi kondenzat i stabilan.

Sirova je tečna faza ekstrahirana na površinu, u kojoj su otopljene plinovite komponente. Sirovi kondenzat se dobija direktno u poljskim separatorima na pritiscima i temperaturama separacije.

Od sirovog gasa njegovim degaziranjem dobija se stabilan gasni kondenzat, koji se sastoji od tečnih ugljovodonika (pentan) i viših.

GAS HYDRATES

Većina gasova sa vodom formira kristalne hidrate – čvrste materije. Ove tvari se nazivaju plinoviti hidrati i nastaju na niskim temperaturama, visokim pritiscima i na malim dubinama. Izgledaju kao rastresiti led ili snijeg. Naslage ovog tipa pronađene su u oblastima permafrosta zapadnog i istočnog Sibira i u vodama sjevernih mora.

Problem upotrebe gasnih hidrata još nije dovoljno razvijen. Sva pitanja proizvodnje gasnih hidrata svode se na stvaranje uslova u rezervoaru pod kojima bi se gasni hidrati razlagali na gas i vodu.

Za ovo vam je potrebno:

1) smanjenje pritiska u rezervoaru;

2) porast temperature;

3) dodavanje specijalnih reagensa.

Obrasci i promjene svojstava nafte i plina u ležištima i ležištima

Tako je to rezultat fizičkih i kemijskih promjena u nafti i plinovima koje nastaju pod utjecajem prodiranja vode u naslage i promjena tlaka i temperature u ležištu. Stoga, za razumne prognoze promjena svojstava nafte i plina u procesu razvoja, potrebno je imati jasne ideje: a) o obrascima promjena svojstava nafte i plina u pogledu zapremine ležišta prije početka razvoja; b) o procesima fizičko-hemijske interakcije nafte i gasova sa vodama koje ulaze u ležište (posebno sa ubrizganim vodama drugačijeg sastava od formacijskih voda); c) o pravcima kretanja fluida u rezervoaru kao rezultat rada bušotine; d) promjene ležišnog pritiska i temperature tokom perioda razvoja ležišta. Obrasci promjena svojstava nafte i plina prema zapremini ležišta. Potpuna ujednačenost svojstava nafte i plina otopljenog u njoj unutar istog ležišta prilično je rijedak fenomen. Kod naftnih ležišta promjene svojstava su obično sasvim pravilne i očituju se prvenstveno u povećanju gustine, uključujući optičku gustinu, viskozitet, sadržaj asfaltno-smolastih supstanci, parafina i sumpora kako se dubina ležišta povećava, tj. od kupole do krila i od krova do đona u debelim slojevima. Stvarna promjena gustine u većini naslaga obično ne prelazi 0,05-0,07 g/cm3. Međutim, vrlo često gradijent povećanja gustoće i njegove apsolutne vrijednosti naglo rastu u neposrednoj blizini kontakta ulje-voda.Često je gustina nafte iznad izolacionog sloja praktički konstantna.-kir stijene, gustina nafte opada sa povećavajući dubinu, dostiže minimum, a zatim se povećava kako se približava OWC. Opisani obrasci su najtipičniji za velike naslage naslaga u naboranim područjima. Glavni razlog njihovog formiranja je gravitaciona diferencijacija (stratifikacija) nafte po gustini unutar ležišta, slično kao i slojevitost gasa, nafte i vode unutar ležišta. Značajna promjena svojstava ulja u zoni OWC i u gornjim dijelovima naftnih ležišta otvorenog tipa povezana je sa oksidativnim procesima.

Za akumulacije platformskih područja sa niskim nivoom naftonosnosti i velikom WOC zonom, gravitacijsko raslojavanje je znatno slabije i glavni utjecaj na promjenu svojstava nafte imaju oksidativni procesi u zoni ispod koje se nalazi pridonska voda.

Istovremeno s povećanjem gustoće nafte, u pravilu se povećava njen viskozitet, smanjuje se sadržaj asfaltno-smolastih tvari i parafina, a smanjuje se i sadržaj plina i tlak zasićenja otopljenih plinova.

Uprkos visokoj difuzionoj aktivnosti gasova, varijabilnost njihovog sastava unutar jednog rezervoara daleko je od retke pojave. Najoštrije se manifestuje u sadržaju kiselih komponenti - ugljičnog dioksida CO 2 i posebno sumporovodika H 2 S. U raspodjeli sumporovodika obično se uočava zoniranje koje se izražava u redovnoj promjeni koncentracija vodonik sulfida preko područje. Obično nema očiglednih redovnih promjena koncentracije duž visine naslaga.

Naslage gasnog kondenzata bez naftnog oboda sa niskim sadržajem gasa i niskim odnosom gas-kondenzat, po pravilu, imaju prilično stabilan sastav gasa, sastav i izdašnost kondenzata. Međutim, kada je visina depozita gasnog kondenzata veća od 300 m, procesi gravitacione stratifikacije počinju da se primetno manifestuju, što dovodi do povećanja sadržaja kondenzata niz pad formacije, posebno oštro za ležište sa visokim plinonosni nivo i uljni rub. U tom slučaju sadržaj kondenzata u donjim područjima ležišta može biti nekoliko puta veći nego u luku ležišta. Konkretno, poznati su primjeri kada je odnos kondenzat-gas u bušotinama privodnog dijela ležišta bio 180 cm 3 /m 3, a blizu kontakta plin-ulje - 780 cm 3 /m 3, tj. isti depozit, sadržaj kondenzata se promijenio 4 puta. Fluktuacije od 1,5--2 puta su uobičajene za mnoga polja sa visokim sadržajem gasa sa izlazom kondenzata većim od 100 cm 3 /m 3.

Fizičko-hemijska svojstva ulja i parametri koji ga karakterišu: gustina, viskoznost, kompresibilnost, volumetrijski koeficijent. Njihova zavisnost od temperature i pritiska

Fizička svojstva ulja iz ležišta su vrlo različita od onih površinski degaziranih ulja, što je posljedica utjecaja temperature, tlaka i otopljenog plina. Promjena fizičkih svojstava ležišnih ulja povezana s termodinamičkim uvjetima njihovog prisustva u ležištima uzima se u obzir pri proračunu rezervi nafte i naftnog plina, pri projektovanju, razvoju i eksploataciji naftnih polja.

Gustina degazirano ulje varira u širokom rasponu - od 600 do 1000 kg/m 3 i više, a ovisi uglavnom o sastavu ugljikovodika i sadržaju asfaltno-smolastih tvari.

Gustoća nafte u uslovima ležišta zavisi od količine rastvorenog gasa, temperature i pritiska. Sa povećanjem pritiska, gustoća se blago povećava, a s povećanjem druga dva faktora smanjuje. Uticaj ovih poslednjih faktora je izraženiji. Gustoća ulja zasićenih dušikom ili ugljičnim dioksidom nešto se povećava s povećanjem pritiska.

Jače je dejstvo količine rastvorenog gasa i temperature. Stoga je gustoća plina kao rezultat uvijek manja od gustine degaziranog ulja na površini. Sa povećanjem pritiska, gustoća nafte značajno opada, što je povezano sa zasićenjem nafte gasom. Povećanje pritiska iznad pritiska zasićenja nafte gasom doprinosi izvesnom povećanju gustine nafte.

Na gustinu formacijskih voda, pored pritiska, temperature i rastvorenog gasa, snažno utiče i njihov salinitet. Kada je koncentracija soli u formacijskoj vodi 643 kg/m 3 njena gustina dostiže 1450 kg/m 3 .

Odnos zapremine. Kada se plin otopi u tekućini, njegov volumen se povećava. Odnos zapremine tečnosti sa gasom otopljenim u njoj u uslovima rezervoara i zapreminom iste tečnosti na površini nakon njenog otplinjavanja naziva se volumetrijski koeficijent

b=V PL / V SOV

gdje je V PL zapremina nafte u uslovima ležišta; V POV - zapremina istog ulja pri atmosferskom pritisku i t=20°C nakon otplinjavanja.

Budući da se u nafti može otopiti vrlo velika količina ugljikovodika (čak 1000 ili više m 3 u 1 m 3 nafte), ovisno o termodinamičkim uvjetima, zapreminski koeficijent nafte može doseći 3,5 ili više. Zapreminski koeficijenti za formacijske vode su 0,99-1,06.

Smanjenje količine prikupljene nafte u odnosu na zapreminu nafte u ležištu, izraženo u postocima, naziva se "skupljanje"

u=(b-1) / b *100%

Kada se pritisak smanji od početnog rezervoara p 0 do pritiska zasićenja, volumetrijski koeficijent se malo menja, jer ulje sa otopljenim gasom u ovoj oblasti se ponaša kao obična slabo kompresibilna tečnost, koja se lagano širi sa smanjenjem pritiska. Kako pritisak opada, gas se postepeno oslobađa iz ulja i faktor zapremine se smanjuje. Povećanje temperature ulja pogoršava rastvorljivost gasova, što dovodi do smanjenja zapreminskog koeficijenta

Viskoznost. Viskoznost je jedna od najvažnijih karakteristika ulja. Viskoznost nafte uzima se u obzir u gotovo svim hidrodinamičkim proračunima koji se odnose na podizanje fluida kroz cijevi, ispiranje bušotina, transport bušotinskih proizvoda kroz infieldske cijevi, obradu zona formiranja u dnu rupe različitim metodama, kao i u proračunima koji se odnose na kretanje nafte u rezervoar.

Viskoznost ležišne nafte se veoma razlikuje od viskoziteta površinske nafte, jer u svom sastavu sadrži otopljeni gas i nalazi se u uslovima povišenih pritisaka i temperatura. Sa povećanjem količine otopljenog plina i temperature, viskoznost ulja opada.

Povećanje pritiska ispod pritiska zasićenja dovodi do povećanja GOR i, kao rezultat, do smanjenja viskoznosti. Povećanje pritiska iznad pritiska zasićenja za ulje u rezervoaru dovodi do povećanja viskoziteta

Sa povećanjem molekularne mase ulja, povećava se i njegov viskozitet. Također, na viskoznost ulja veliki utjecaj ima i sadržaj parafina i asfaltno-smolastih tvari u njemu, po pravilu, u smjeru njegovog povećanja.

Kompresibilnost ulja. Ulje ima elastičnost, odnosno sposobnost da mijenja svoj volumen pod utjecajem vanjskog pritiska. Elastičnost tečnosti se meri koeficijentom stišljivosti, koji je definisan kao odnos promene zapremine tečnosti i njenog prvobitnog volumena sa promenom pritiska:

β P =ΔV/(VΔP) , gdje je

ΔV je promjena zapremine ulja; V je početna zapremina ulja; ΔP - promjena tlaka

Koeficijent stišljivosti ležišne nafte zavisi od sastava, sadržaja otopljenog gasa u njemu, temperature i apsolutnog pritiska.

Degazirana ulja imaju relativno nizak koeficijent kompresije, reda (4-7)*10 -10 1/Pa, a laka ulja koja u svom sastavu sadrže značajnu količinu otopljenog gasa - do 140*10 -10 1/Pa. . Što je temperatura viša, to je veći faktor kompresije.

Gustina.

Gustina se obično podrazumijeva kao masa tvari sadržana u jedinici volumena. Shodno tome, dimenzija ove količine je kg / m 3 ili g / cm 3.

ρ=m/V

Gustoća nafte u uslovima ležišta opada zbog plina otopljenog u njoj i zbog povećanja temperature. Međutim, kada tlak padne ispod tlaka zasićenja, ovisnost gustoće ulja je nemonotona, a kada se tlak poveća iznad tlaka zasićenja, ulje se skuplja i gustoća se lagano povećava.

Viskoznost ulja.

Viskoznost karakteriše silu trenja (unutrašnji otpor) koja se javlja između dva susedna sloja unutar tečnosti ili gasa po jedinici površine tokom njihovog međusobnog kretanja.

Viskoznost ulja se određuje eksperimentalno na posebnom VVD-U viskozimetru. Princip rada viskozimetra zasniva se na mjerenju vremena pada metalne kuglice u ispitivanu tekućinu.

Viskoznost ulja određuje se formulom:

μ = t (ρ w - ρ l) k

t – vrijeme pada lopte, s

ρ w i ρ w - gustina lopte i tečnosti, kg / m 3

k je konstanta viskozimetra

Povećanje temperature uzrokuje smanjenje viskoznosti ulja (slika 2. a). Povećanje pritiska ispod pritiska zasićenja dovodi do povećanja GOR i, kao rezultat, do smanjenja viskoznosti. Povećanje tlaka iznad tlaka zasićenja za ulje u ležištu dovodi do povećanja viskoziteta (slika 2. b).

Minimalna vrijednost viskoznosti nastaje kada pritisak u rezervoaru postane jednak pritisku zasićenja rezervoara.

Kompresibilnost ulja

Ulje ima elastičnost. Elastična svojstva ulja procjenjuju se faktorom kompresije ulja. Kompresibilnost ulja podrazumijeva se kao sposobnost tekućine da promijeni svoj volumen pod pritiskom:

β n = (1)

β n - koeficijent kompresije ulja, MPa -1-

V n - početna zapremina ulja, m 3

∆V – mjerenje zapremine ulja pod pritiskom mjerenje ∆R

Koeficijent stišljivosti karakterizira relativnu promjenu jedinične zapremine ulja s promjenom tlaka po jedinici. Zavisi od sastava ulja u rezervoaru, temperature i apsolutnog pritiska. Sa povećanjem temperature raste koeficijent stišljivosti.

Odnos zapremine

Faktor zapremine se shvata kao vrednost koja pokazuje koliko puta zapremina nafte u uslovima ležišta premašuje zapreminu iste nafte nakon ispuštanja gasa na površinu.

u \u003d V pl / V deg

c - volumetrijski koeficijent

V pl i V deg - zapremine rezervoara i degazirane nafte, m 3

Sa smanjenjem pritiska od početnog rezervoara p 0 do pritiska zasićenja (presek ab), volumetrijski koeficijent se malo menja, jer ulje sa otopljenim gasom u ovoj oblasti se ponaša kao obična slabo kompresibilna tečnost, koja se lagano širi sa smanjenjem pritiska.

Kako pritisak opada, gas se postepeno oslobađa iz ulja i faktor zapremine se smanjuje. Povećanje temperature ulja pogoršava topljivost plinova, što dovodi do smanjenja volumetrijskog koeficijenta.