I tërhequr ekuacionet diferenciale(1.2, 1.4) përmbajnë parametra që karakterizojnë një lëng ose gaz: dendësia r , viskozitet m , si dhe parametrat e mediumit poroz - koeficientët e porozitetit m dhe përshkueshmëria k . Për llogaritjet e mëtejshme, është e nevojshme të dihet varësia e këtyre koeficientëve nga presioni.

Dendësia e lëngut të pikave. Me filtrim të qëndrueshëm të një lëngu pikash, densiteti i tij mund të konsiderohet i pavarur nga presioni, domethënë lëngu mund të konsiderohet i pakompresueshëm: r = konst .

Në proceset e paqëndrueshme, është e nevojshme të merret parasysh kompresueshmëria e lëngut, e cila karakterizohet raporti vëllimor i ngjeshjes së lëngut b . Ky koeficient zakonisht konsiderohet konstant:

Duke integruar barazinë e fundit nga vlerat fillestare presioni p 0 dhe dendësia r 0 përpara vlerat aktuale, marrim:

Në këtë rast marrim varësia lineare dendësia kundrejt presionit.

Dendësia e gazeve. Lëngjet (gazrat) e ngjeshshëm me ndryshime të vogla në presion dhe temperaturë mund të karakterizohen gjithashtu nga koeficientët e ngjeshjes vëllimore dhe të zgjerimit termik. Por me ndryshime të mëdha në presion dhe temperaturë, këta koeficientë ndryshojnë brenda kufijve të gjerë, pra varësia nga dendësia gaz ideal me presion dhe temperaturë bazohen në Ekuacionet e gjendjes Clayperon–Mendeleev:

Ku R' = R/M m– konstante e gazit, në varësi të përbërjes së gazit.

Konstanta e gazit për ajrin dhe metanin janë përkatësisht të barabarta, R΄ ajri = 287 J/kg K˚; R' metan = 520 J/kg K˚.

Ekuacioni i fundit ndonjëherë shkruhet si:

(1.50)

Nga ekuacioni i fundit është e qartë se dendësia e një gazi varet nga presioni dhe temperatura, kështu që nëse densiteti i gazit dihet, atëherë është e nevojshme të tregohet presioni, temperatura dhe përbërja e gazit, e cila është e papërshtatshme. Prandaj, prezantohen konceptet e kushteve fizike normale dhe standarde.

Kushtet normale korrespondojnë me temperaturën t = 0°C dhe presionin p në = 0,1013°MPa. Dendësia e ajrit në kushte normale e barabartë me ρ v.n.us = 1,29 kg/m 3.

Kushtet standarde korrespondojnë me temperaturën t = 20°C dhe presionin p në = 0,1013°MPa. Dendësia e ajrit në kushte standarde është e barabartë me ρ w.st.us = 1.22 kg/m 3.

Prandaj, nga dendësia e njohur në kushte të dhëna, është e mundur të llogaritet densiteti i gazit në vlera të tjera të presionit dhe temperaturës:

Duke përjashtuar temperaturën e rezervuarit, marrim ekuacionin ideal të gjendjes së gazit, të cilin do ta përdorim në të ardhmen:

Ku z – koeficienti që karakterizon shkallën e devijimit të gjendjes gaz i vërtetë nga ligji gazet ideale(koeficienti i superkompresivitetit) dhe në varësi të presionit dhe temperaturës për një gaz të caktuar z = z(p, T) . Vlerat e koeficientit të superkompresivitetit z përcaktohen sipas grafikëve të D. Brown.

Viskoziteti i vajit. Eksperimentet tregojnë se koeficientët e viskozitetit të vajit (në presion mbi presionin e ngopjes) dhe gazit rriten me rritjen e presionit. Me ndryshime të rëndësishme në presion (deri në 100 MPa), varësia e viskozitetit të vajrave të rezervuarit dhe gazrave natyrorë nga presioni mund të supozohet të jetë eksponenciale:

(1.56)

Për ndryshime të vogla në presion, kjo varësi është lineare.

Këtu m 0 - viskoziteti në presion fiks p 0 ; β m – koeficienti i përcaktuar eksperimentalisht dhe në varësi të përbërjes së naftës ose gazit.

Poroziteti i rezervuarit. Për të zbuluar se si koeficienti i porozitetit varet nga presioni, le të shqyrtojmë çështjen e sforcimeve që veprojnë në një mjedis poroz të mbushur me lëng. Ndërsa presioni në lëng zvogëlohet, forca në skeletin e mediumit poroz rritet, kështu që poroziteti zvogëlohet.

Për shkak të deformimit të ulët të fazës së ngurtë, zakonisht besohet se ndryshimi i porozitetit varet në mënyrë lineare nga ndryshimi i presionit. Ligji i kompresueshmërisë së shkëmbit është shkruar si më poshtë, duke prezantuar koeficienti i elasticitetit vëllimor të formacionit b c:

Ku m 0 – koeficienti i porozitetit në presion p 0 .

Eksperimentet laboratorike për shkëmbinj të ndryshëm të grimcuar dhe studimet në terren tregojnë se koeficienti i elasticitetit vëllimor të formacionit është (0,3 - 2) 10 -10 Pa -1.

Me ndryshime të rëndësishme në presion, ndryshimi në porozitet përshkruhet nga ekuacioni:

dhe për ato të mëdha - eksponenciale:

(1.61)

Në formacionet e thyera, përshkueshmëria ndryshon në varësi të presionit më intensivisht sesa në ato poroze, prandaj, në formacionet e thyera, duke marrë parasysh varësinë k(p) më të nevojshme se në ato të grimcuara.

Ekuacionet e gjendjes së lëngut ose gazit që ngop formacionin dhe mjedisin poroz mbyllin sistemin e ekuacioneve diferenciale.

Efekti i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit Gazet, ndryshe nga lëngjet me pika, karakterizohen nga kompresueshmëri e konsiderueshme dhe vlera të larta koeficienti i zgjerimit termik. Varësia e densitetit të gazit nga presioni dhe temperatura përcaktohet nga ekuacioni i gjendjes. Shumica veti të thjeshta ka një gaz që është aq i rrallë saqë ndërveprimi ndërmjet molekulave të tij mund të mos merret parasysh. Ky është një gaz ideal (perfekt) për të cilin është i vlefshëm ekuacioni Mendeleev-Clapeyron:

Ndikimi i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit p - presion absolut; R - konstante specifike e gazit, e ndryshme për gazra të ndryshëm, por e pavarur nga temperatura dhe presioni (për ajrin R = 287 J / (kg K); T - temperaturë absolute. Sjellja e gazeve reale në kushte larg lëngëzimit ndryshon vetëm pak nga sjelljen e gazeve perfekte, dhe për to, brenda kufijve të gjerë, mund të përdoren ekuacionet e gjendjes së gazeve të përsosur.

Efekti i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit Në llogaritjet teknike, densiteti i gazit zakonisht jepet si normal kushtet fizike: T=20°C; p = 101325 Pa. Për ajrin në këto kushte ρ=1.2 kg/m3 dendësia e ajrit në kushte të tjera përcaktohet me formulën:

Ndikimi në densitetin e gazit të temperaturës dhe presionit Sipas kësaj formule për procesi izotermik(T = konst): Një proces adiabatik është një proces që ndodh pa shkëmbim të jashtëm të nxehtësisë. Për një proces adiabatik k=ср/сv është konstanta adiabatike e gazit; cf - kapaciteti i nxehtësisë, gazi në presion konstant; cv - i njëjtë, me vëllim konstant.

Efekti i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit Karakteristikë e rëndësishme, e cila përcakton varësinë e ndryshimit të dendësisë me ndryshimin e presionit në një rrjedhë lëvizëse, është shpejtësia e përhapjes së zërit a. NË mjedis homogjen shpejtësia e përhapjes së zërit përcaktohet nga shprehja: Për ajrin a = 330 m/s; Për dioksid karboni 261 m/s.

Ndikimi i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit Meqenëse vëllimi i një gazi varet në masë të madhe nga temperatura dhe presioni, përfundimet e marra nga studimi i lëngjeve pikatore mund të shtrihen tek gazet vetëm nëse, brenda kufijve të fenomenit në shqyrtim, ndryshimet në presioni dhe temperatura janë të parëndësishme. 3 Dallime të konsiderueshme të presionit, duke shkaktuar një ndryshim të rëndësishëm në densitetin e gazeve, mund të lindin kur ato lëvizin me shpejtësi të lartë. Marrëdhënia midis shpejtësisë së lëvizjes dhe shpejtësisë së zërit në të lejon të gjykohet nevoja për të marrë parasysh kompresueshmërinë në secilin rast specifik.

Efekti i temperaturës dhe presionit në densitetin e gazit Nëse një lëng ose gaz lëviz, atëherë për të vlerësuar kompresueshmërinë ata përdorin jo vlerën absolute të shpejtësisë së zërit, por numrin Mach, e barabartë me raportin shpejtësia e rrjedhës në shpejtësinë e zërit. M = ν/a Nëse numri Mach është dukshëm më i vogël se uniteti, atëherë lëngu ose gazi i pikave mund të konsiderohen praktikisht të pakompresueshëm

Ekuilibri i gazit Nëse lartësia e kolonës së gazit është e ulët, dendësia e saj mund të konsiderohet e njëjtë përgjatë lartësisë së kolonës: atëherë presioni i krijuar nga kjo kolonë përcaktohet nga ekuacioni bazë i hidrostatikës. Në lartësi e madhe e një kolone ajri, dendësia e saj në pika të ndryshme nuk është më e njëjtë, kështu që ekuacioni hidrostatik nuk zbatohet në këtë rast.

Ekuilibri i gazit Duke marrë parasysh ekuacionin e presionit diferencial për rastin e prehjes absolute dhe duke zëvendësuar vlerën e densitetit në të, për të integruar këtë ekuacion, është e nevojshme të dihet ligji i ndryshimit të temperaturës së ajrit përgjatë lartësisë së kolonës së ajrit. . Nuk është e mundur të shprehet ndryshimi i temperaturës si një funksion i thjeshtë i lartësisë ose presionit, kështu që zgjidhja e ekuacionit mund të jetë vetëm e përafërt.

Ekuilibri i gazit Për shtresat individuale të atmosferës, mund të supozohet me saktësi të mjaftueshme se ndryshimi i temperaturës në varësi të lartësisë (dhe për një minierë - në thellësi) ndodh sipas ligji linear: T = T 0 +αz, ku T dhe T 0 janë temperatura absolute e ajrit, përkatësisht, në lartësinë (thellësinë) z dhe në sipërfaqen e tokës α është gradienti i temperaturës që karakterizon ndryshimin e temperaturës së ajrit me rritjen e lartësisë (- α) ose thellësi (+α) në 1 m, K/m.

Ekuilibri i gazit Vlerat e koeficientit α janë të ndryshme në zona të ndryshme përgjatë lartësisë në atmosferë ose thellësisë në minierë. Përveç kësaj, ato varen edhe nga kushtet meteorologjike, koha e vitit dhe faktorë të tjerë. Gjatë përcaktimit të temperaturës brenda troposferës (d.m.th. deri në 11000 m), zakonisht merret α = 0,0065 K/m, për minierat e thella vlera mesatare e α merret e barabartë me 0,004÷ 0,006 K/m për trungjet e thata, për trungjet e lagura - 0,01.

Ekuilibri i gazit Duke zëvendësuar formulën e ndryshimit të temperaturës në ekuacionin e presionit diferencial dhe duke e integruar atë, marrim ekuacionin zgjidhet për H, duke zëvendësuar logaritmet natyrore dhjetore, α - vlera e saj nga ekuacioni përmes temperaturës, R - vlera për ajrin e barabartë me 287 J/ (kg K); dhe zëvendësim g = 9,81 m/s2.

Ekuilibri i gazit Si rezultat i këtyre veprimeve marrim formula barometrikeН = 29, 3(Т-Т 0)(log p/p 0)/(log. T 0/T), si dhe formula për përcaktimin e presionit ku n përcaktohet me formulën

LËVIZJA E QËNDRUESHME E GAZRAVE NË gypa Ligji i ruajtjes së energjisë në formë mekanike për një element me gjatësi dx të një tubi rrethor me diametër d, me kusht që ndryshimi në lartësinë gjeodezike të jetë i vogël në krahasim me ndryshimin e presionit piezometrik, ka formën Këtu humbjet energji specifike për fërkimin merren sipas formulës Darcy-Weisbach Për një proces politropik me indeks politropik konstant n = konst dhe me supozimin se λ = konst pas integrimit, fitohet ligji i shpërndarjes së presionit përgjatë tubacionit të gazit.

LËVIZJA E QËNDRUESHME E GAZRAVE NË gypa Për tubacionet kryesore të gazit, pra, formula për rrjedhjen e masës mund të shkruhet.

LËVIZJA E QËNDRUESHME E GAZËVE NË TUBAT M ω Në n = 1, formulat janë të vlefshme për rrjedhjen e qëndrueshme të gazit izotermik. Koeficienti i rezistencës hidraulike λ për gazin në varësi të numrit Reynolds mund të llogaritet duke përdorur formulat e përdorura për rrjedhjen e lëngut.

Kur lëviz real gazet hidrokarbure për një proces izotermik, përdoret një ekuacion i gjendjes ku koeficienti i ngjeshshmërisë z të gazeve hidrokarbure natyrore përcaktohet nga kthesat eksperimentale ose analitikisht - nga ekuacionet e përafërta të gjendjes.

Abstrakt mbi temën:

Dendësia e ajrit

Plani:

1 Marrëdhëniet brenda modelit ideal të gazit
- 1.1 Temperatura, presioni dhe dendësia
- 1.2 Efekti i lagështisë së ajrit
- 1.3 Efekti i lartësisë në troposferë

Prezantimi

Dendësia e ajrit- masa e gazit në atmosferën e Tokës për njësi vëllimi ose gravitet specifik ajrit në kushte natyrore. Madhësia dendësia e ajritështë një funksion i lartësisë së matjeve të marra, temperaturës dhe lagështisë së saj. Zakonisht vlera standarde konsiderohet të jetë 1.225 kg ⁄ m 3 , që korrespondon me dendësinë e ajrit të thatë në 15°C në nivelin e detit.

1. Marrëdhëniet brenda modelit ideal të gazit

Ndikimi i temperaturës në vetitë e ajrit në nivel. detet
Temperatura	Shpejtësia tingull	Dendësia ajri (nga niveli Clapeyron)	Akustike rezistencës
, ME	c, m sek −1	ρ , kg m −3	Z, N sek m −3
+35	351,96	1,1455	403,2
+30	349,08	1,1644	406,5
+25	346,18	1,1839	409,4
+20	343,26	1,2041	413,3
+15	340,31	1,2250	416,9
+10	337,33	1,2466	420,5
+5	334,33	1,2690	424,3
±0	331,30	1,2920	428,0
-5	328,24	1,3163	432,1
-10	325,16	1,3413	436,1
-15	322,04	1,3673	440,3
-20	318,89	1,3943	444,6
-25	315,72	1,4224	449,1

1.1. Temperatura, presioni dhe dendësia

Dendësia e ajrit të thatë mund të llogaritet duke përdorur ekuacionin e Clapeyron për një gaz ideal në një temperaturë të caktuar.

Këtu ρ dhe presioni: - dendësia e ajrit, fq - presion absolut, R - konstante specifike e gazit për ajrin e thatë (287.058 J ⁄ (kg K)), T

- temperatura absolute në Kelvin. Kështu, me zëvendësim marrim: në atmosferë standarde kimia teorike dhe e aplikuar (temperatura 0°C, presioni 100 kPa, lagështia zero) dendësia e ajrit 1,2754 kg ⁄ m³;
në 20 °C, 101.325 kPa dhe ajër të thatë, dendësia e atmosferës është 1.2041 kg ⁄ m³.

Tabela më poshtë tregon parametra të ndryshëm të ajrit të llogaritur në bazë të përkatësisë formulat elementare, në varësi të temperaturës (presioni i marrë si 101.325 kPa)

1.2. Efekti i lagështisë së ajrit

Lagështia i referohet pranisë së avullit të ujit të gaztë në ajër, presioni i pjesshëm i të cilit nuk e kalon presionin e avullit të ngopur për kushte të caktuara atmosferike. Shtimi i avullit të ujit në ajër çon në një ulje të densitetit të tij, gjë që shpjegohet nga më e ulëta masë molare ujë (18 g ⁄ mol) në krahasim me masën molare të ajrit të thatë (29 g ⁄ mol). Ajri i lagësht mund të konsiderohet si një përzierje gazesh ideale, kombinimi i densitetit të secilit prej të cilave na lejon të marrim vlerën e kërkuar për përzierjen e tyre. Ky interpretim lejon përcaktimin e vlerës së densitetit me një nivel gabimi më të vogël se 0.2% në intervalin e temperaturës nga -10 °C deri në 50 °C dhe mund të shprehet si më poshtë:

ku është dendësia e ajrit të lagësht (kg ⁄ m³); - dendësia e ajrit, d- presioni i pjesshëm i ajrit të thatë (Pa); - presion absolut, d- konstante universale e gazit për ajrin e thatë (287.058 J ⁄ (kg K)); - konstante specifike e gazit për ajrin e thatë (287.058 J ⁄ (kg K)),- temperatura (K); - dendësia e ajrit, v- presioni i avullit të ujit (Pa) dhe - presion absolut, v- konstante universale për avull (461,495 J ⁄ (kg K)). Presioni i avullit të ujit mund të përcaktohet nga lagështia relative:

Ku - dendësia e ajrit, v- presioni i avullit të ujit; φ - lageshtia relative Dhe - dendësia e ajrit, sat është presioni i pjesshëm i avullit të ngopur, ky i fundit mund të përfaqësohet si shprehja e thjeshtuar e mëposhtme:

e cila e jep rezultatin në milibar. Presioni i ajrit të thatë - dendësia e ajrit, d përcaktohet nga një ndryshim i thjeshtë:

Ku - dendësia e ajrit, tregon presionin absolut të sistemit në shqyrtim.

1.3. Efekti i lartësisë në troposferë

Varësia e presionit, temperaturës dhe densitetit të ajrit nga lartësia në krahasim me atmosferën standarde ( - dendësia e ajrit, 0 =101325 Pa, T0=288,15 K, ρ 0 =1,225 kg/m³).

Për të llogaritur densitetin e ajrit në një lartësi të caktuar në troposferë, mund të përdoren parametrat e mëposhtëm (parametrat e atmosferës tregojnë vlerën për një atmosferë standarde):

standarde Presioni i atmosferës në nivelin e detit - - dendësia e ajrit, 0 = 101325 Pa;
temperatura standarde në nivelin e detit - T0= 288,15 K;
nxitimi renie e lire mbi sipërfaqen e tokës - g= 9,80665 m ⁄ sek 2 (për këto llogaritje konsiderohet një vlerë e pavarur nga lartësia);
shkalla e rënies së temperaturës (anglisht) Rusisht. me lartësi, brenda troposferës - L
= 0,0065 K ⁄ m; - presion absolut, konstante universale e gazit -
= 8,31447 J ⁄ (Mol K); masa molare e ajrit të thatë - M

= 0,0289644 kg ⁄ mol. Për troposferën (d.m.th. rajoni i uljes lineare të temperaturës - kjo është vetia e vetme e troposferës që përdoret këtu) temperatura në lartësi h

mbi nivelin e detit mund të jepet me formulën: Për troposferën (d.m.th. rajoni i uljes lineare të temperaturës - kjo është vetia e vetme e troposferës që përdoret këtu) temperatura në lartësi:

Presioni në lartësi

Pastaj dendësia mund të llogaritet duke zëvendësuar temperaturën T dhe presionin P që korrespondon me një lartësi të caktuar h në formulën: Këto tre formula (varësia e temperaturës, presionit dhe dendësisë nga lartësia) përdoren për të ndërtuar grafikët e paraqitur në të djathtë. Grafikët janë normalizuar - ato tregojnë sjelljen e përgjithshme të parametrave. Vlerat "zero" për llogaritjet e sakta duhet të zëvendësohen çdo herë në përputhje me leximet e instrumenteve përkatëse (termometri dhe barometri) në ky moment

në nivelin e detit. r , viskozitet m , si dhe parametrat e mediumit poroz - koeficientët e porozitetit m dhe përshkueshmëria k . Për llogaritjet e mëtejshme, është e nevojshme të dihet varësia e këtyre koeficientëve nga presioni.

Ekuacionet diferenciale të derivuara (1.2, 1.4) përmbajnë parametra që karakterizojnë një lëng ose gaz: dendësia p 0 dhe dendësia r 0 Duke integruar barazinë e fundit nga vlerat e presionit fillestar

për vlerat aktuale, marrim:

Dendësia e gazeve Në këtë rast, marrim një varësi lineare të densitetit nga presioni. Ekuacionet e gjendjes Clayperon–Mendeleev:

Ku R' = R/M m– konstante e gazit, në varësi të përbërjes së gazit.

Konstanta e gazit për ajrin dhe metanin janë përkatësisht të barabarta, R΄ ajri = 287 J/kg K˚; R' metan = 520 J/kg K˚.

Ekuacioni i fundit ndonjëherë shkruhet si:

(1.50)

Kushtet normale. Lëngjet (gazrat) e ngjeshshëm me ndryshime të vogla në presion dhe temperaturë mund të karakterizohen gjithashtu nga koeficientët e ngjeshjes vëllimore dhe të zgjerimit termik. Por me ndryshime të mëdha në presion dhe temperaturë, këta koeficientë ndryshojnë brenda kufijve të gjerë, kështu që varësia e densitetit të një gazi ideal nga presioni dhe temperatura bazohet në

Kushtet standarde korrespondojnë me temperaturën t = 20°C dhe presionin p në = 0,1013°MPa. Dendësia e ajrit në kushte standarde është e barabartë me ρ w.st.us = 1.22 kg/m 3.

Prandaj, nga dendësia e njohur në kushte të dhëna, është e mundur të llogaritet densiteti i gazit në vlera të tjera të presionit dhe temperaturës:

Duke përjashtuar temperaturën e rezervuarit, marrim ekuacionin ideal të gjendjes së gazit, të cilin do ta përdorim në të ardhmen:

Ku z korrespondojnë me temperaturën t = 0°C dhe presionin p në = 0,1013°MPa. Dendësia e ajrit në kushte normale është e barabartë me ρ v.n.us = 1.29 kg/m 3. z = z(p, T) . Vlerat e koeficientit të superkompresivitetit z përcaktohen sipas grafikëve të D. Brown.

(1.56)

Për ndryshime të vogla në presion, kjo varësi është lineare.

Këtu m 0 - viskoziteti në presion fiks p 0 ; β m – koeficienti i përcaktuar eksperimentalisht dhe në varësi të përbërjes së naftës ose gazit.

Ku m 0 – koeficienti i porozitetit në presion p 0 .

- koeficienti që karakterizon shkallën e devijimit të gjendjes së një gazi real nga ligji i gazeve ideale (koeficienti i superkompresueshmërisë) dhe në varësi të një gazi të caktuar nga presioni dhe temperatura

Me ndryshime të rëndësishme në presion, ndryshimi në porozitet përshkruhet nga ekuacioni:

dhe për ato të mëdha - eksponenciale:

(1.61)

Ekuacionet e gjendjes së lëngut ose gazit që ngop formacionin dhe mjedisin poroz mbyllin sistemin e ekuacioneve diferenciale.

Gjej

VETITË FIZIKE TË GAZRAVE 1. Dendësia e gazit -

masë prej 1 m 3 gaz në temperaturë 0 0 dhe presion 0,1 MPa (760 mm Hg). Dendësia e një gazi varet nga presioni dhe temperatura. Dendësia e gazrave varion në intervalin 0,55 - 1 g/cm3. Përdoret zakonisht dendësia relative

nga ajri (vlera pa dimension - raporti i densitetit të gazit me densitetin e ajrit; në kushte normale, dendësia e ajrit është 1.293 kg/m3). fërkimi i brendshëm i gazeve që ndodh gjatë lëvizjes së tij. Viskoziteti i gazeve është shumë i ulët 1 . 10 -5 Pa.s. Një viskozitet kaq i ulët i gazrave siguron lëvizshmëri të lartë të tyre përmes çarjeve dhe poreve.

3. Tretshmëria e gazeve - nje nga vetitë më të rëndësishme. Tretshmëria e gazeve në vaj ose ujë në një presion prej jo më shumë se 5 MPa i nënshtrohet Ligji i Henrit, d.m.th. sasia e gazit të tretur është drejtpërdrejt proporcionale me presionin dhe koeficientin e tretshmërisë.

Me më shumë presione të larta Tretshmëria e një gazi përcaktohet nga një numër treguesish: temperatura, përbërje kimike, mineralizimi ujërat nëntokësore etj Tretshmëria e gazeve hidrokarbure në vajra është 10 herë më e madhe se në ujë. Gazi i lagësht është më i tretshëm në vaj sesa gazi i thatë. Vaji më i lehtë tretet më shumë gaz se sa i rëndë.

4. Temperatura kritike gazi. Për çdo gaz ka një temperaturë mbi të cilën nuk shndërrohet në gjendje të lëngshme, sado e lartë të jetë presioni, d.m.th. kritike t(për CH 4 t cr = –82,1 0 C). Homologët e metanit mund të gjenden në gjendje e lëngët(për C 2 H 6 t cr = 32,2 0 C, C 3 H 8 t cr = 97,0 0 C).

5. Difuzioniështë lëvizja spontane e gazeve në niveli molekular në drejtim të uljes së përqendrimeve.

6. Koeficienti i volumit gazi i rezervuaritështë raporti i vëllimit të gazit në kushtet e rezervuarit me vëllimin e të njëjtit gaz në kushte standarde

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

V g = V g pl / V g st

Vëllimi i gazit në rezervuar është 100 herë më i vogël se në kushte standarde, sepse gazi është i superkompresueshëm.

KONDENSAT E GAZIT

Jo vetëm që gazi mund të tretet në naftë, por edhe nafta mund të tretet në gaz. Kjo ndodh në kushte të caktuara, përkatësisht:

1) vëllimi i gazit është më i madh se vëllimi i naftës;

2) presion 20-25 MPa;

3) temperatura 90-95 0 C.

Në këto kushte, hidrokarburet e lëngëta fillojnë të treten në gaz. Gradualisht, përzierja shndërrohet plotësisht në gaz. Ky fenomen quhet avullimi retrograd. Kur ndryshon një nga kushtet, për shembull, kur presioni i rezervuarit zvogëlohet gjatë zhvillimit, kondensata në formën e hidrokarbureve të lëngëta fillon të çlirohet nga kjo përzierje. Përbërja e tij: C 5, H 12 (pentan) dhe më e lartë. Ky fenomen quhet kondensimi retrograd.

Kondensata e gazit është pjesa e lëngshme e akumulimeve të kondensatës së gazit. Kondensatat e gazit quhen vajra të lehta, pasi ato nuk përmbajnë substanca asfalto-rrëshirë. Dendësia e kondensatës së gazit është 0,65-0,71 g/cm3. Dendësia e kondensatave të gazit rritet me thellësinë, dhe gjithashtu ndryshon (zakonisht rritet) gjatë zhvillimit.

Ka kondensatë të papërpunuar dhe kondensatë të qëndrueshme.

Raw përfaqëson nxjerrë në sipërfaqe faza e lëngshme, në të cilin janë tretur përbërësit e gaztë. Kondensata e papërpunuar merret drejtpërdrejt në ndarësit në terren në presionet dhe temperaturat e ndarjes.

Kondensata e qëndrueshme e gazit merret nga gazi i papërpunuar duke e degazuar atë, ai përbëhet nga hidrokarbure të lëngëta (pentan) dhe ato më të larta.

HIDRATET E GAZIT

Shumica e gazeve formojnë hidrate kristalore me ujë - lëndë të ngurta. Këto substanca quhen hidrate gazi dhe formohen kur temperaturat e ulëta, presione të larta dhe në thellësi të cekëta. Në pamje ato ngjajnë me akull ose borë të lirshme. Depozita të këtij lloji janë gjetur në zona permafrost perëndimore dhe Siberia Lindore dhe në ujërat e deteve veriore.

Problemi i përdorimit të hidrateve të gazit ende nuk është zhvilluar mjaftueshëm. Të gjitha çështjet e prodhimit të hidratit të gazit vijnë në krijimin e kushteve në formimin në të cilat hidratet e gazit do të dekompozohen në gaz dhe ujë.

Për ta bërë këtë ju duhet:

1) ulje e presionit në rezervuar;

2) rritja e temperaturës;

3) shtimi i reagentëve të veçantë.

Modelet dhe ndryshimet në vetitë e naftës dhe gazit në rezervuarë dhe fusha

Pra si rezultat i ndryshimeve fizike dhe kimike të vajrave dhe gazrave që ndodhin nën ndikimin e depërtimit të ujit në depozita dhe ndryshimeve në presionin dhe temperaturën e rezervuarit. Prandaj, për parashikime të arsyeshme të ndryshimeve në vetitë e naftës dhe gazit gjatë procesit të zhvillimit, është e nevojshme të kemi ide të qarta: a) për modelet e ndryshimeve në vetitë e naftës dhe gazit sipas vëllimit të depozitës përpara fillimit të zhvillimi; b) për proceset e bashkëveprimit fizik dhe kimik të vajrave dhe gazrave me ujërat që hyjnë në formacionin prodhues (veçanërisht me ujërat e injektuar me përbërje të ndryshme nga uji i formimit); c) për drejtimet e lëvizjes së lëngut në formacionin prodhues si rezultat i funksionimit të pusit; d) ndryshimet në presionin dhe temperaturën e rezervuarit gjatë periudhës së zhvillimit të rezervuarit. Modelet e ndryshimeve në vetitë e naftës dhe gazit sipas vëllimit të depozitës. Uniformiteti i plotë i vetive të naftës dhe gazit të tretur në të brenda një depozite është një fenomen mjaft i rrallë. Për depozitat e naftës, ndryshimet në vetitë janë zakonisht mjaft të natyrshme dhe manifestohen kryesisht në një rritje të densitetit, duke përfshirë dendësia optike, viskoziteti, përmbajtja e substancave asfalto-rrëshirë, parafina dhe squfuri me rritjen e thellësisë së formimit, pra nga çatia në krahë dhe nga çatia në fund në shtresa të trasha. Ndryshimi aktual i densitetit brenda shumicës së depozitave zakonisht nuk kalon 0,05-0,07 g/cm3. Megjithatë, shumë shpesh gradienti i rritjes së densitetit dhe i saj vlerat absolute Rritet ndjeshëm në afërsi të kontaktit vaj-ujë Shpesh, dendësia e vajit mbi shtresën izoluese është pothuajse konstante në depozitat e tipit "të hapur", të kufizuara në shtresat e ekspozuara në sipërfaqen e ditës dhe të vulosura me gurë asfalti. dendësia e vajit zvogëlohet me rritjen e thellësisë, arrin një minimum dhe më pas rritet ndërsa i afrohet OWC. Modelet e përshkruara janë më tipike për depozitat e larta të depozitave në rajonet e palosura. Arsyeja kryesore e formimit të tyre është diferencimi gravitacional (stratifikimi) i vajrave sipas densitetit brenda depozitimit, i ngjashëm me shtresimin e gazit, naftës dhe ujit brenda rezervuarit. Ndryshime të rëndësishme në vetitë e vajrave në zonën OWC dhe në pjesët e sipërme Depozitat e naftës të tipit të hapur shoqërohen me procese oksiduese.

Për depozitat në zonat e platformës me një nivel të ulët vajmbajtës dhe një zonë të gjerë OWC, shtresimi gravitacional është shumë më i dobët dhe ndikimi kryesor në ndryshimet në vetitë e vajrave ushtrohet nga proceset oksiduese në zonën e nënshtruar nga uji i poshtëm.

Njëkohësisht me rritjen e densitetit të vajit, viskoziteti i tij, si rregull, rritet përmbajtja e substancave asfalto-rrëshirë dhe parafinës, dhe zvogëlohet përmbajtja e gazit dhe presioni i ngopjes së gazrave të tretur.

Pavarësisht nga aktiviteti i lartë i difuzionit të gazeve, ndryshueshmëria në përbërjen e tyre brenda një depozite të vetme është larg nga një fenomen i rrallë. Ajo manifestohet më ashpër në përmbajtjen e përbërësve acidikë - dioksid karboni CO 2 dhe veçanërisht sulfid hidrogjeni H 2 S. Zonimi zakonisht vërehet në shpërndarjen e sulfurit të hidrogjenit, i shprehur në një ndryshim të rregullt të përqendrimeve të sulfurit të hidrogjenit në zonë. Zakonisht nuk ka ndryshime të dukshme të rregullta në përqendrim përgjatë lartësisë së depozitës.

Depozitat e kondensatës së gazit pa një buzë vaji me një nivel të ulët të përmbajtjes së gazit dhe një faktor të ulët kondensate-gaz, si rregull, kanë një përbërje mjaft të qëndrueshme të gazit, përbërjen dhe rendimentin e kondensatës. Sidoqoftë, kur lartësia e depozitës së kondensatës së gazit është më shumë se 300 m, proceset e shtresimit gravitacional fillojnë të shfaqen dukshëm, duke çuar në një rritje të përmbajtjes së kondensatës poshtë zhytjes së formacionit, veçanërisht në mënyrë të mprehtë për depozitat me një nivel të lartë. niveli i përmbajtjes së gazit dhe një buzë vaji. Në këtë rast, përmbajtja e kondensatës në zonat e poshtme të depozitimit mund të jetë disa herë më e lartë se në çatinë e depozitimit. Në veçanti, dihen shembuj kur faktori i kondensatës-gazit në puset e pjesës afër ujit të depozitës ishte 180 cm 3 / m 3, dhe afër kontaktit të gazit-vajit - 780 cm 3 / m 3, d.m.th. një depozitë, përmbajtja e kondensatës ndryshonte me 4 herë. Luhatjet prej 1,5--2 herë janë të zakonshme për shumë fusha me kate të larta përmbajtja e gazit kur prodhimi i kondensatës është më shumë se 100 cm 3 / m 3.

Faqe 5

Temperatura absolute

Është e lehtë të shihet se presioni i një gazi të mbyllur në një vëllim konstant nuk është drejtpërdrejt proporcionale me temperaturën, e matur në shkallën Celsius. Kjo është e qartë, për shembull, nga tabela e dhënë kapitulli i mëparshëm. Nëse në 100°C presioni i gazit është 1,37 kg/cm2, atëherë në 200°C është 1,73 kg/cm2. Temperatura e matur me termometri Celsius u dyfishua, por presioni i gazit u rrit vetëm 1.26 herë. Nuk ka asgjë për t'u habitur, natyrisht, në këtë, pasi shkalla e termometrit Celsius është vendosur në mënyrë arbitrare, pa asnjë lidhje me ligjet e zgjerimit të gazit. Megjithatë, është e mundur duke përdorur ligjet e gazit, vendosni një shkallë temperature të tillë që presioni i gazit do të jetë drejtpërdrejt proporcional me temperaturën e matur në këtë shkallë të re. Zero në këtë shkallë të re quhet zero absolute. Ky emër u miratua sepse, siç u vërtetua nga fizikani anglez Kelvin (William Thomson) (1824-1907), asnjë trup nuk mund të ftohet nën këtë temperaturë.

Në përputhje me këtë, kjo shkallë e re quhet shkalla absolute e temperaturës. Kështu, zero absolute tregon një temperaturë të barabartë me -273° Celsius dhe përfaqëson temperaturën nën të cilën asnjë trup nuk mund të ftohet në asnjë rrethanë. Temperatura e shprehur si 273°+t1 përfaqëson temperaturën absolute të një trupi që ka një temperaturë në shkallën Celsius të barabartë me t1. Temperaturat absolute zakonisht shënohen me shkronjën T. Kështu, 2730+t1=T1. Shkalla absolute e temperaturës shpesh quhet shkalla Kelvin dhe shkruhet T° K. Bazuar në sa më sipër

Rezultati i marrë mund të shprehet me fjalë: presioni i një mase të caktuar gazi të mbyllur në një vëllim konstant është drejtpërdrejt proporcional. temperaturë absolute. Kjo është një shprehje e re e ligjit të Charles.

Formula (6) është gjithashtu e përshtatshme për t'u përdorur në rastin kur presioni në 0°C është i panjohur.

Vëllimi i gazit dhe temperatura absolute

Nga formula (6), mund të marrim formulën e mëposhtme:

Vëllimi i një mase të caktuar gazi në presion konstant është drejtpërdrejt proporcional me temperaturën absolute. Kjo është një shprehje e re e ligjit të Gay-Lussac.

Varësia e densitetit të gazit nga temperatura

Çfarë ndodh me densitetin e një mase të caktuar gazi nëse temperatura rritet por presioni mbetet i pandryshuar?

Kujtojmë se dendësia është e barabartë me masën e një trupi të ndarë sipas vëllimit. Meqenëse masa e gazit është konstante, kur nxehet, dendësia e gazit zvogëlohet aq herë sa rritet vëllimi.

Siç e dimë, vëllimi i një gazi është drejtpërdrejt proporcional me temperaturën absolute nëse presioni mbetet konstant. Rrjedhimisht, dendësia e një gazi në presion konstant është në përpjesëtim të zhdrejtë me temperaturën absolute. Nëse d1 dhe d2 janë dendësia e gazit në temperaturat t1 dhe t2, atëherë lidhja qëndron

Ligji i unifikuar i gazit

Shqyrtuam rastet kur një nga tre sasitë që karakterizojnë gjendjen e një gazi (presioni, temperatura dhe vëllimi) nuk ndryshon. Kemi parë se nëse temperatura është konstante, atëherë presioni dhe vëllimi janë të lidhura me njëri-tjetrin me ligjin Boyle-Mariotte; nëse vëllimi është konstant, atëherë presioni dhe temperatura lidhen me ligjin e Charles; Nëse presioni është konstant, atëherë vëllimi dhe temperatura lidhen me ligjin Gay-Lussac. Le të vendosim një lidhje midis presionit, vëllimit dhe temperaturës së një mase të caktuar gazi nëse të tre këto sasi ndryshojnë.

Le të jetë vëllimi fillestar, presioni dhe temperatura absolute e një mase të caktuar gazi të barabartë me V1, P1 dhe T1, dhe ato përfundimtare - V2, P2 dhe T2 - Mund të imagjinoni që kalimi nga gjendja fillestare në atë përfundimtare ka ndodhur në dy faza. Le të ndryshojmë, për shembull, fillimisht vëllimin e gazit nga V1 në V2, dhe temperatura T1 mbetet e pandryshuar. Presioni i gazit që rezulton do të shënohet me Pav. Pastaj temperatura ndryshoi nga T1 në T2 në një vëllim konstant, dhe presioni ndryshoi nga Pav. te P. Le të bëjmë një tabelë:

Ligji i Boyle - Mariotte

Ligji i Charles

Duke ndryshuar, për tranzicionin e parë shkruajmë ligjin Boyle-Mariotte

Duke zbatuar ligjin e Charles në tranzicionin e dytë, ne mund të shkruajmë

Duke shumëzuar këto barazi terma për term dhe duke reduktuar me Pcp marrim:

Pra, produkti i vëllimit të një mase të caktuar gazi dhe presioni i tij është në përpjesëtim me temperaturën absolute të gazit. Ky është ligji i unifikuar i gjendjes së gazit ose ekuacioni i gjendjes së gazit.

Ligji Dalton

Deri më tani, ne kemi folur për presionin e çdo gazi - oksigjen, hidrogjen, etj. Por në natyrë dhe në teknologji, ne shpesh kemi të bëjmë me një përzierje të disa gazeve. Shumica shembull i rëndësishëm Ky është ajri, i cili është një përzierje e azotit, oksigjenit, argonit, dioksidit të karbonit dhe gazrave të tjerë. Nga çfarë varet presioni i një përzierje gazi?

Vendosni në balonë një pjesë të një lënde që lidh kimikisht oksigjenin nga ajri (për shembull, fosforin) dhe mbylleni shpejt balonën me një tapë dhe tub. i lidhur me një manometër merkuri. Pas ca kohësh, i gjithë oksigjeni në ajër do të kombinohet me fosfor. Do të shohim që matësi i presionit do të tregojë më pak presion se përpara se të hiqej oksigjeni. Kjo do të thotë se prania e oksigjenit në ajër rrit presionin e tij.

Një studim i saktë i presionit të një përzierjeje gazesh u krye për herë të parë nga kimisti anglez John Dalton (1766-1844) në vitin 1809. Presioni që do të kishte secili prej gazeve që përbën përzierjen nëse gazrat e tjerë do të hiqeshin nga vëllimi i zënë nga përzierja quhet presion i pjesshëm i këtij gazi. Dalton zbuloi se presioni i një përzierje gazesh është i barabartë me shumën e presioneve të tyre të pjesshme (Ligji i Daltonit). Vini re se ligji i Daltonit nuk është i zbatueshëm për gazrat shumë të ngjeshur, ashtu si ligji Boyle-Mariotte.