Ответы на вопросы к зачету.
Выполнил: Мазитов Руслан Маратович
группа 22-ПП/2022
19. Коэффициент сжимаемости газа, влияние давления и температуры.
Коэффициент сжимаемости - коэффициент, равный отношению фактора сжимаемости при рабочих условиях к значению фактора сжимаемости, рассчитанного при стандартных условиях.
Коэффициент сжимаемости (Z) характеризует отличие реальных газов от идеальных. Для идеальных газов, в которых отсутствует взаимодействие между молекулами, справедлив закон Клайперона, который обобщает законы
Бойля − Мариотта и Гей-Люссака: (P · V) / T = (P0 · V0) / T0 = R, где R − универсальная газовая постоянная.
Для реальных газов произведение объема на давление (P · V) при постоянной температуре не является постоянной величиной. С ростом давления
это произведение вначале уменьшается до определенного предела,
а затем с увеличением давления увеличивается.
При практических расчетах для оценки степени указанных отклонений
в уравнение Клайперона вводится поправочный коэффициент (Z)
Уравнение Клайперона – Менделеева с учетом коэффициента сжимаемости имеет вид PV = ZNRT, где Р – абсолютное давление; V – объем,
занимаемый газом (газоконденсатной смесью) при определенных давлении
и температуре; R – универсальная газовая постоянная; N – число молей газа.
Это уравнение можно записать в виде
N = PV/ZRT
Учитывая, что определение коэффициента сжимаемости проводится без изменения числа молей газа (Nг = const),
Nг = P0 V0 / Z0 RT0
где V0 –объем газа при Р0 = 0,1013 МПа, м3; Т0 = 293 К; R = 24,01(МПа*м3/ К); Z0 = 1.
Зависимость коэффициента сжимаемости от температуры имеет объяснение: при малых температурах решающее значение имеет притяжение молекул газа между собой, как это предполагается в современных теориях межмолекулярного взаимодействия. По мере повышения температуры растет энергия тепловых фотонов, которыми обмениваются молекулы газа, фотоны не только излучаются и поглощаются молекулами газа, но и передают механический импульс при поглощении и излучении фотонов. Именно этот импульс фотонов и создает дополнительное давление между молекулами газа. Причем более энергичные фотоны (излучаемые при повышенной температуре) передают больший импульс, и соответственно, фактор сжимаемости (сопротивление газа сжатию) для газа растет с ростом температуры, в диапазоне до 150 К.
20. Сжимаемость нефти и ее зависимость от состава, температуры давления
Нефть, как и все жидкости, обладает упругостью, т.е. способностью изменять свой объём под действием внешнего давления. Уменьшение объёма характеризуется коэффициентом сжимаемости (или объёмной упругости):
где βн - коэффициент сжимаемости нефти, 1/Па; ΔV - изменение объема нефти, м3; V - исходный объем нефти, м3; Δр - изменение давления, Па. Из уравнения следует, что коэффициент сжимаемости характеризует относительное приращение единицы объема нефти при изменении давления на одну единицу. Коэффициент сжимаемости зависит от состава пластовой нефти, температуры и абсолютного давления. Нефти, не содержащие растворенного газа, имеют сравнительно низкий коэффициент сжимаемости, порядка 4*10-10- 7*10-10 1/Па. Легкие нефти, содержащие значительное количество растворенного
газа, имеют повышенный коэффициент сжимаемости. Следовательно,
с увеличением плотности нефти коэффициент сжимаемости уменьшается,
а с увеличением количества растворенного углеводородного газа коэффициент сжимаемости нефти возрастает. Высокие коэффициенты сжимаемости свойственны нефтям, которые находятся в пластовых условиях, близких к критическим. Возрастание пластовой температуры вызывает увеличение коэффициентом сжимаемости.
Усадка нефти – это уменьшение объема нефти при подъеме ее на поверхность вследствие дегазации (выделения из нее растворенного газа) и снижения температуры. Усадка нефти является одной из пластовых характеристик нефти.
Усадка нефти определяется по формуле:
Vпл - Vн/Vпл = 1 - 1/b
где: Vпл и Vн — объемы нефти соответственно в пласте и на поверхности;
b — объемный коэффициент пластовой нефти.
Усадка нефти, может составлять 40-50%, при этом нефти с небольшими усадками имеют газовые факторы 180 м3/м3, а удельный вес 0,80 г/см3 и более. Нефти с высокой усадкой имеют газовый фактор от 180 до 1400 м3/м3, удельный вес 0,74-0,80 г/см3.
21. Давление насыщения нефти газом
Давление насыщения нефти газом – это равновесное давление, при котором при постоянных термобарических условиях из жидкости начинает выделяться газ (т.е. весь газ растворяется в нефти, переходит в жидкое состояние). Определяется данное давление лабораторными анализами глубинных проб нефти, отобранных с забоев скважин. Если пластовое давление меньше давления насыщения, то часть газа находится в свободном состоянии, залежь имеет "газовую" шапку. Если пластовое давление больше давления насыщения, то говорят, что нефть "недонасыщена" газом и весь газ растворён в нефти. Давление насыщения может соответствовать пластовому, при этом нефть будет полностью насыщена газом. Давлением насыщения пластовой нефти называют максимальное давление, при котором газ начинает выделяться из нефти при изотермическом ее расширении в условиях термодинамического равновесия. Давление насыщения зависит от соотношения объемов нефти и растворенного газа, их состава и пластовой температуры. С увеличением молекулярной массы нефти (плотности) этот параметр увеличивается. С увеличением в составе газа количества компонентов, относительно плохо растворимых в нефти, давление насыщения увеличивается. Особенно высоким давлением насыщения характеризуются нефти, в которых растворено значительное количество азота. С понижением температуры давление насыщения может значительно увеличиваться. Величину давления насыщения необходимо знать при разработке и эксплуатации нефтяных залежей, с тем, чтобы как можно дольше не допускать снижения пластового давления ниже давления насыщения во избежание выделения из нефти растворенного газа и тем самым – перехода на работу залежи при менее эффективном газовом режиме. |
Скачать 21.68 Kb.