Geri çekildi diferansiyel denklemler(1.2, 1.4) bir sıvıyı veya gazı karakterize eden parametreleri içerir: yoğunluk R , viskozite M gözenekli ortamın parametrelerinin yanı sıra gözeneklilik katsayıları M ve geçirgenlik k . Daha ileri hesaplamalar için bu katsayıların basınca bağımlılığının bilinmesi gerekir.

Damlacık Sıvı Yoğunluğu. Bir damlacık sıvının sabit filtrelenmesiyle yoğunluğunun basınçtan bağımsız olduğu düşünülebilir, yani sıvı sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilir: r = sabit .

Kararsız proseslerde sıvının sıkıştırılabilirliğinin dikkate alınması gerekir. sıvının hacimsel sıkıştırma oranı B . Bu katsayı genellikle sabit kabul edilir:

Son eşitliği entegre ettikten sonra başlangıç değerleri basınç p 0 ve yoğunluk r 0 ile mevcut değerler, şunu elde ederiz:

Bu durumda elde ederiz doğrusal bağımlılık yoğunluk ve basınç.

Gazların yoğunluğu. Basınç ve sıcaklıkta küçük değişiklikler olan sıkıştırılabilir sıvılar (gazlar), hacimsel sıkıştırma ve termal genleşme katsayılarıyla da karakterize edilebilir. Ancak basınç ve sıcaklıktaki büyük değişikliklerle bu katsayılar değişir. geniş sınırlar dahilinde yani yoğunluk bağımlılığı ideal gaz basınç ve sıcaklık esas alınır Clayperon-Mendeleev durum denklemleri:

Nerede R' = R/Mm– gazın bileşimine bağlı olarak gaz sabiti.

Hava ve metan için gaz sabiti sırasıyla eşittir, R΄ hava = 287 J/kg K˚; R΄ metan = 520 J/kg K˚.

Son denklem bazen şu şekilde yazılır:

(1.50)

Son denklemden, bir gazın yoğunluğunun basınca ve sıcaklığa bağlı olduğu açıktır, dolayısıyla gazın yoğunluğu biliniyorsa, o zaman gazın basıncını, sıcaklığını ve bileşimini belirtmek gerekir ki bu da sakıncalıdır. Bu nedenle normal ve standart fiziksel koşullar kavramları tanıtılmaktadır.

Normal koşullar t = 0°C sıcaklığa ve = 0,1013°MPa'daki p basıncına karşılık gelir. Hava yoğunluğu normal koşullarρ v.n.us = 1,29 kg/m3'e eşittir.

Standart terimler t = 20°C sıcaklığa ve p = 0,1013°MPa'daki basınca karşılık gelir. Standart koşullar altında hava yoğunluğu ρ w.st.us = 1,22 kg/m3'e eşittir.

Bu nedenle, belirli koşullar altında bilinen yoğunluktan, diğer basınç ve sıcaklık değerlerinde gaz yoğunluğunu hesaplamak mümkündür:

Rezervuar sıcaklığını hariç tutarak gelecekte kullanacağımız ideal gaz hal denklemini elde ederiz:

Nerede z – durumun sapma derecesini karakterize eden katsayı gerçek gaz kanundan ideal gazlar(süper sıkıştırılabilirlik katsayısı) ve belirli bir gazın basınç ve sıcaklığa bağlı olarak z = z(p, T) . Süper sıkıştırılabilirlik katsayısı değerleri z D. Brown grafiklerine göre belirlenir.

Yağ viskozitesi. Deneyler, yağın (doyma basıncının üzerindeki basınçlarda) ve gazın viskozite katsayılarının artan basınçla arttığını göstermektedir. Basınçtaki önemli değişikliklerle (100 MPa'ya kadar), rezervuar petrollerinin ve doğal gazların viskozitesinin basınca bağımlılığının üstel olduğu varsayılabilir:

(1.56)

Basınçtaki küçük değişiklikler için bu bağımlılık doğrusaldır.

Burada m 0 – sabit basınçta viskozite p 0 ; βm – deneysel olarak ve petrol veya gazın bileşimine bağlı olarak belirlenen katsayı.

Rezervuar gözenekliliği. Gözeneklilik katsayısının basınca nasıl bağlı olduğunu bulmak için sıvıyla dolu gözenekli bir ortamda etkiyen gerilmeler sorusunu ele alalım. Sıvıdaki basınç azaldıkça gözenekli ortamın iskeletine etki eden kuvvet artar, dolayısıyla gözeneklilik azalır.

Katı fazın deformasyonunun düşük olması nedeniyle gözeneklilikteki değişimin basınçtaki değişime doğrusal olarak bağlı olduğuna inanılmaktadır. Kaya sıkıştırılabilirliği kanunu aşağıdaki şekilde yazılmıştır. formasyonun hacimsel elastikiyet katsayısı b c:

Nerede m 0 – basınçta gözeneklilik katsayısı p 0 .

Laboratuvar deneyleri farklı granüler kayaçlar için yapılan arazi çalışmaları formasyonun hacimsel elastisite katsayısının (0,3 - 2) 10 -10 Pa -1 olduğunu göstermektedir.

Basınçtaki önemli değişikliklerle gözeneklilikteki değişiklik aşağıdaki denklemle tanımlanır:

ve büyük olanlar için – üstel:

(1.61)

Kırıklı formasyonlarda geçirgenlik, basınca bağlı olarak gözenekli olanlara göre daha yoğun değişir, bu nedenle kırıklı formasyonlarda bağımlılık dikkate alınır. k(p) granüler olanlardan daha gereklidir.

Formasyonu doyuran sıvı veya gazın ve gözenekli ortamın durum denklemleri diferansiyel denklem sistemini kapatır.

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğu üzerindeki etkisi Damlacık sıvılardan farklı olarak gazlar, önemli ölçüde sıkıştırılabilirlik ve yüksek değerler termal genleşme katsayısı. Gaz yoğunluğunun basınç ve sıcaklığa bağımlılığı durum denklemi ile belirlenir. En basit özellikler Molekülleri arasındaki etkileşimin dikkate alınamayacağı kadar seyrekleştirilmiş bir gaza sahiptir. Bu, Mendeleev-Clapeyron denkleminin geçerli olduğu ideal (mükemmel) bir gazdır:

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğu üzerindeki etkisi p - mutlak basınç; R - spesifik gaz sabiti, farklı gazlar için farklıdır, ancak sıcaklık ve basınçtan bağımsızdır (hava için R = 287 J / (kg · K); T - mutlak sıcaklık. Gerçek gazların sıvılaşmadan uzak koşullardaki davranışı, Mükemmel gazların davranışı ve onlar için geniş sınırlar dahilinde mükemmel gazların durum denklemleri kullanılabilir.

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğuna etkisi Teknik hesaplamalarda gaz yoğunluğu genellikle normal olarak verilir. fiziksel koşullar: T=20°C; p = 101325 Pa. Bu koşullardaki hava için ρ=1,2 kg/m3 Diğer koşullardaki hava yoğunluğu aşağıdaki formülle belirlenir:

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğuna etkisi Bu formüle göre izotermal süreç(T = sabit): Adyabatik bir süreç, harici ısı değişimi olmadan gerçekleşen bir süreçtir. Adyabatik bir süreç için k=ср/сv gazın adyabatik sabitidir; cf - ısı kapasitesi, gaz sabit basınç; cv - aynı, sabit hacimde.

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğuna etkisi Önemli karakteristik Hareketli bir akışta yoğunluktaki değişimin basınçtaki değişime bağımlılığını belirleyen ses yayılma hızı a'dır. İÇİNDE homojen ortam sesin yayılma hızı şu ifadeyle belirlenir: Hava için a = 330 m/s; İçin karbondioksit 261 m/sn.

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğu üzerindeki etkisi Bir gazın hacmi büyük ölçüde sıcaklık ve basınca bağlı olduğundan, damlacık sıvıları üzerinde yapılan çalışmalardan elde edilen sonuçlar, yalnızca, söz konusu olgunun sınırları dahilinde, gaz yoğunluğundaki değişiklikler olması durumunda gazlara genişletilebilir. basınç ve sıcaklık önemsizdir. 3 Yüksek hızlarda hareket ettiklerinde gazların yoğunluğunda önemli bir değişikliğe neden olan önemli basınç farklılıkları ortaya çıkabilir. Hareketin hızı ile sesin hızı arasındaki ilişki, her özel durumda sıkıştırılabilirliğin hesaba katılması gerektiğine karar verilmesini sağlar.

Sıcaklık ve basıncın gaz yoğunluğu üzerindeki etkisi Bir sıvı veya gaz hareket ediyorsa sıkıştırılabilirliği değerlendirmek için ses hızının mutlak değerini değil Mach sayısını kullanırlar. orana eşit akış hızının ses hızına oranı. M = ν/a Eğer Mach sayısı birden önemli ölçüde küçükse, o zaman damlacık sıvı veya gazın pratik olarak sıkıştırılamaz olduğu düşünülebilir.

Gaz dengesi Gaz kolonunun yüksekliği düşükse, yoğunluğunun kolonun yüksekliği boyunca aynı olduğu düşünülebilir: bu durumda bu kolonun yarattığı basınç, hidrostatiğin temel denklemiyle belirlenir. Şu tarihte: yüksek irtifa Bir hava kolonunun farklı noktalardaki yoğunluğu artık aynı olmadığından hidrostatik denklem bu durumda geçerli değildir.

Gaz dengesi Mutlak durgunluk durumu için diferansiyel basınç denklemini göz önünde bulundurarak ve yoğunluk değerini bunun içine koyarak, bu denklemi entegre etmek için hava sütununun yüksekliği boyunca hava sıcaklığındaki değişim yasasını bilmek gerekir. . Sıcaklıktaki değişimi yüksekliğin veya basıncın basit bir fonksiyonu olarak ifade etmek mümkün olmadığından denklemin çözümü yalnızca yaklaşık olabilir.

Gaz dengesi Atmosferin ayrı katmanları için, yüksekliğe (ve bir maden derinliğine) bağlı olarak sıcaklıktaki değişimin aşağıdakilere göre gerçekleştiği yeterli doğrulukla varsayılabilir: doğrusal yasa: T = T 0 +αz, burada T ve T 0 sırasıyla yükseklik (derinlik) z'deki ve dünya yüzeyindeki mutlak hava sıcaklığıdır. α, artan yükseklikle birlikte hava sıcaklığındaki değişimi karakterize eden sıcaklık gradyanıdır (- α) veya 1 m'de derinlik (+α), K/m.

Gaz dengesi α katsayısının değerleri, atmosferdeki yükseklik veya madendeki derinlik boyunca farklı alanlarda farklıdır. Ayrıca meteorolojik koşullara, yılın zamanına ve diğer faktörlere de bağlıdırlar. Troposfer içindeki sıcaklığı belirlerken (yani 11000 m'ye kadar), genellikle α = 0,0065 K/m alınır. derin madenlerα'nın ortalama değeri kuru gövdeler için 0,004÷ 0,006 K/m, ıslak olanlar için - 0,01 olarak alınır.

Gaz dengesi Sıcaklık değişimi formülünü diferansiyel basınç denkleminde yerine koyarak ve entegre ederek şunu elde ederiz: Denklem H için çözülür, yerine doğal logaritmalar ondalık sayı, α - sıcaklık yoluyla denklemden elde edilen değeri, R - 287 J/ (kg K)'ye eşit hava değeri; ve g = 9,81 m/s2 yerine koyun.

Gaz dengesi Bu eylemlerin bir sonucu olarak elde ederiz barometrik formülН = 29, 3(Т-Т 0)(log p/p 0)/(log. T 0/T) ve ayrıca n'nin formülle belirlendiği basıncı belirleme formülü

BORULARDAKİ GAZLARIN SABİT HAREKETİ Jeodezik yükseklikteki değişimin piyezometrik basınçtaki değişimle karşılaştırıldığında küçük olması koşuluyla, çapı d olan dairesel bir borunun dx uzunluğundaki bir elemanı için mekanik formda enerjinin korunumu yasası şu şekildedir: kayıplar özgül enerji sürtünme için Darcy-Weisbach formülüne göre alınır Sabit politropik indeksi n = const olan bir politropik işlem için ve entegrasyondan sonra λ = const varsayımı altında, gaz boru hattı boyunca basınç dağılımı yasası elde edilir

GAZLARIN BORULARDA SABİT HAREKETİ Bu nedenle ana gaz boru hatları için kütle akışı formülü yazılabilir.

GAZLARIN BORULARDAKİ SABİT HAREKETİ M ω n = 1 için formüller sabit izotermal gaz akışı için geçerlidir. Reynolds sayısına bağlı olarak gaz için hidrolik direnç katsayısı λ, sıvı akışı için kullanılan formüller kullanılarak hesaplanabilir.

Gerçek hareket ederken hidrokarbon gazları izotermal bir işlem için, doğal hidrokarbon gazlarının sıkıştırılabilirlik katsayısı z'nin deneysel eğrilerden veya analitik olarak yaklaşık durum denklemlerinden belirlendiği bir durum denklemi kullanılır.

Konuyla ilgili özet:

Hava yoğunluğu

Planı:

1 İdeal gaz modeli içindeki ilişkiler
- 1.1 Sıcaklık, basınç ve yoğunluk
- 1.2 Hava neminin etkisi
- 1.3 Troposferde yüksekliğin etkisi

giriiş

Hava yoğunluğu- birim hacim başına Dünya atmosferindeki gaz kütlesi veya özgül ağırlık doğal koşullar altında hava. Büyüklük hava yoğunluğu alınan ölçümlerin yüksekliğinin, sıcaklığının ve neminin bir fonksiyonudur. Genellikle standart değerin 1,225 kg ⁄ m olduğu kabul edilir. 3 Bu, deniz seviyesinde 15°C sıcaklıktaki kuru havanın yoğunluğuna karşılık gelir.

1. İdeal gaz modeli içindeki ilişkiler

Sıcaklığın havanın özellikleri üzerindeki etkisi. denizler
Sıcaklık	Hız ses	Yoğunluk hava (Clapeyron seviyesinden)	Akustik rezistans
, İLE	C, m sn −1	ρ , kg m −3	Z, N sn 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. Sıcaklık, basınç ve yoğunluk

Kuru havanın yoğunluğu, belirli bir sıcaklıkta ideal bir gaz için Clapeyron denklemi kullanılarak hesaplanabilir.

Burada ρ ve basınç: - hava yoğunluğu, P - mutlak basınç, R - kuru hava için spesifik gaz sabiti (287.058 J ⁄ (kg K)) T

- Kelvin cinsinden mutlak sıcaklık. Böylece yerine koyma yoluyla şunu elde ederiz: standart atmosferde teorik ve uygulamalı kimya (sıcaklık 0°C, basınç 100 kPa, sıfır nem) hava yoğunluğu 1,2754 kg ⁄ m³;
20 °C, 101,325 kPa ve kuru havada atmosferin yoğunluğu 1,2041 kg ⁄ m³'tür.

Aşağıdaki tablo, karşılık gelen değerlere göre hesaplanan çeşitli hava parametrelerini göstermektedir. temel formüller, sıcaklığa bağlı olarak (basınç 101.325 kPa olarak alınmıştır)

1.2. Hava neminin etkisi

Nem, belirli atmosferik koşullar için kısmi basıncı doymuş buhar basıncını aşmayan, havadaki gaz halindeki su buharının varlığını ifade eder. Havaya su buharının eklenmesi yoğunluğunun azalmasına neden olur, bu da daha düşük olmasıyla açıklanır. molar kütle su (18 g ⁄ mol), kuru havanın molar kütlesine (29 g ⁄ mol) kıyasla. Nemli hava, her birinin yoğunluk kombinasyonu, karışımları için gerekli değeri elde etmemizi sağlayan ideal gazların bir karışımı olarak düşünülebilir. Bu yorum, -10 °C ila 50 °C sıcaklık aralığında %0,2'den daha az hata düzeyiyle yoğunluk değerinin belirlenmesine olanak sağlar ve aşağıdaki şekilde ifade edilebilir:

nemli havanın yoğunluğu nerede (kg ⁄ m³); - hava yoğunluğu, D- kısmi kuru hava basıncı (Pa); - mutlak basınç, D- kuru hava için evrensel gaz sabiti (287.058 J ⁄ (kg K)); - kuru hava için spesifik gaz sabiti (287.058 J ⁄ (kg K))- sıcaklık (K); - hava yoğunluğu, v- su buharı basıncı (Pa) ve - mutlak basınç, v- buhar için evrensel sabit (461.495 J ⁄ (kg K)). Su buharı basıncı bağıl nemden belirlenebilir:

Nerede - hava yoğunluğu, v- su buharı basıncı; φ - bağıl nem Ve - hava yoğunluğu, sat doymuş buharın kısmi basıncıdır; ikincisi aşağıdaki basitleştirilmiş ifadeyle temsil edilebilir:

bu da milibar cinsinden sonucu verir. Kuru hava basıncı - hava yoğunluğu, D basit bir farkla belirlenir:

Nerede - hava yoğunluğu, söz konusu sistemin mutlak basıncını belirtir.

1.3. Troposferde yüksekliğin etkisi

Standart atmosfere kıyasla basınç, sıcaklık ve hava yoğunluğunun rakıma bağlılığı ( - hava yoğunluğu, 0 =101325 Pa, T0=288,15 K, ρ 0 =1,225 kg/m³).

Troposferdeki belirli bir yükseklikteki hava yoğunluğunu hesaplamak için aşağıdaki parametreler kullanılabilir (atmosfer parametreleri standart bir atmosferin değerini gösterir):

standart atmosferik basınç deniz seviyesinde - - hava yoğunluğu, 0 = 101325 Pa;
deniz seviyesinde standart sıcaklık - T0= 288,15 K;
hızlanma serbest düşüş Dünya yüzeyinin üstünde - G= 9,80665 m ⁄ sn 2 (bu hesaplamalar için yükseklikten bağımsız bir değer olarak kabul edilir);
sıcaklık düşüş hızı (İngilizce) Rusça. yüksekliği ile troposfer içinde - L
= 0,0065 K ⁄ m; - mutlak basınç, evrensel gaz sabiti -
= 8,31447 J ⁄ (Mol K); kuru havanın molar kütlesi - M

= 0,0289644 kg ⁄ Mol. Troposfer için (yani sıcaklıktaki doğrusal azalma bölgesi - bu, burada kullanılan troposferin tek özelliğidir) yükseklikte sıcaklık H

deniz seviyesinin üstü aşağıdaki formülle verilebilir: Troposfer için (yani sıcaklıktaki doğrusal azalma bölgesi - bu, burada kullanılan troposferin tek özelliğidir) yükseklikte sıcaklık:

Yükseklikte basınç

Daha sonra yoğunluk, belirli bir h yüksekliğine karşılık gelen T sıcaklığı ve P basıncı aşağıdaki formülde değiştirilerek hesaplanabilir: Bu üç formül (sıcaklığın, basıncın ve yoğunluğun yüksekliğe bağımlılığı) sağda gösterilen grafikleri oluşturmak için kullanılır. Grafikler normalleştirilmiştir; parametrelerin genel davranışını gösterirler. Doğru hesaplamalar için “sıfır” değerleri, ilgili cihazların (termometre ve barometre) okumalarına uygun olarak her seferinde değiştirilmelidir.şu anda

deniz seviyesinde. R , viskozite M gözenekli ortamın parametrelerinin yanı sıra gözeneklilik katsayıları M ve geçirgenlik k . Daha ileri hesaplamalar için bu katsayıların basınca bağımlılığının bilinmesi gerekir.

Kararsız proseslerde sıvının sıkıştırılabilirliğinin dikkate alınması gerekir. sıvının hacimsel sıkıştırma oranı B . Bu katsayı genellikle sabit kabul edilir:

Türetilmiş diferansiyel denklemler (1.2, 1.4) bir sıvıyı veya gazı karakterize eden parametreler içerir: yoğunluk p 0 ve yoğunluk r 0 Başlangıç basınç değerlerinden son eşitliğin entegre edilmesi

mevcut değerlere göre şunu elde ederiz:

Gazların yoğunluğu Bu durumda yoğunluğun basınca doğrusal bağımlılığını elde ederiz. Clayperon-Mendeleev durum denklemleri:

Nerede R' = R/Mm– gazın bileşimine bağlı olarak gaz sabiti.

Hava ve metan için gaz sabiti sırasıyla eşittir, R΄ hava = 287 J/kg K˚; R΄ metan = 520 J/kg K˚.

Son denklem bazen şu şekilde yazılır:

(1.50)

Normal koşullar. Basınç ve sıcaklıkta küçük değişiklikler olan sıkıştırılabilir sıvılar (gazlar), hacimsel sıkıştırma ve termal genleşme katsayılarıyla da karakterize edilebilir. Ancak basınç ve sıcaklıktaki büyük değişikliklerle bu katsayılar geniş sınırlar içinde değişir, dolayısıyla ideal bir gazın yoğunluğunun basınç ve sıcaklığa bağımlılığı aşağıdakilere dayanır:

Standart terimler t = 20°C sıcaklığa ve p = 0,1013°MPa'daki basınca karşılık gelir. Standart koşullar altında hava yoğunluğu ρ w.st.us = 1,22 kg/m3'e eşittir.

Bu nedenle, belirli koşullar altında bilinen yoğunluktan, diğer basınç ve sıcaklık değerlerinde gaz yoğunluğunu hesaplamak mümkündür:

Rezervuar sıcaklığını hariç tutarak gelecekte kullanacağımız ideal gaz hal denklemini elde ederiz:

Nerede z t = 0°C sıcaklığa ve p = 0,1013°MPa'daki basınca karşılık gelir. Normal koşullar altında hava yoğunluğu ρ v.n.us = 1,29 kg/m3'e eşittir. z = z(p, T) . Süper sıkıştırılabilirlik katsayısı değerleri z D. Brown grafiklerine göre belirlenir.

(1.56)

Basınçtaki küçük değişiklikler için bu bağımlılık doğrusaldır.

Burada m 0 – sabit basınçta viskozite p 0 ; βm – deneysel olarak ve petrol veya gazın bileşimine bağlı olarak belirlenen katsayı.

Nerede m 0 – basınçta gözeneklilik katsayısı p 0 .

- gerçek bir gazın durumunun ideal gazlar kanunundan (süper sıkıştırılabilirlik katsayısı) sapma derecesini karakterize eden ve belirli bir gaza basınç ve sıcaklığa bağlı olan katsayı

Basınçtaki önemli değişikliklerle gözeneklilikteki değişiklik aşağıdaki denklemle tanımlanır:

ve büyük olanlar için – üstel:

(1.61)

Formasyonu doyuran sıvı veya gazın ve gözenekli ortamın durum denklemleri diferansiyel denklem sistemini kapatır.

Bulmak

GAZLARIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ 1. Gaz yoğunluğu –

0 0 sıcaklıkta ve 0,1 MPa (760 mm Hg) basınçta 1 m3 gaz kütlesi. Bir gazın yoğunluğu basınca ve sıcaklığa bağlıdır. Gazların yoğunluğu 0,55 - 1 g/cm3 aralığında değişmektedir. Yaygın olarak kullanılan bağıl yoğunluk

hava yoluyla (boyutsuz değer - gaz yoğunluğunun hava yoğunluğuna oranı; normal koşullar altında hava yoğunluğu 1,293 kg/m3'tür). hareketi sırasında meydana gelen gazların iç sürtünmesi. Gazların viskozitesi çok düşüktür 1 . 10 -5 Pa.s. Gazların bu kadar düşük viskozitesi, çatlaklar ve gözenekler boyunca yüksek hareketliliklerini sağlar.

3. Gazların çözünürlüğü – biri en önemli özellikler. Gazların yağ veya sudaki 5 MPa'dan fazla olmayan bir basınçtaki çözünürlüğü aşağıdaki şartlara tabidir: Henry'nin yasası yani çözünmüş gaz miktarı basınç ve çözünürlük katsayısı ile doğru orantılıdır.

Daha fazlası ile yüksek basınçlar Bir gazın çözünürlüğü bir dizi göstergeyle belirlenir: sıcaklık, kimyasal bileşim, mineralizasyon yeraltı suyu vb. Hidrokarbon gazlarının yağlardaki çözünürlüğü sudan 10 kat daha fazladır. Islak gaz, yağda kuru gaza göre daha fazla çözünür. Çakmak yağı çözülür daha fazla gaz ağırdan daha ağır.

4. Kritik sıcaklık gaz. Her gaz için, basınç ne kadar yüksek olursa olsun, üzerinde sıvı hale geçmeyeceği bir sıcaklık vardır; kritik T(CH 4 için T cr = –82,1 0 C). Metanın homologları şurada bulunabilir: sıvı hal(C 2 H 6 için T cr = 32,2 0 C, C3H8 T cr = 97.0 0 C).

5. Difüzyon gazların kendiliğinden hareketidir moleküler seviye konsantrasyonların azalması yönündedir.

6. Hacim katsayısı rezervuar gazı rezervuar koşulları altındaki gaz hacminin standart koşullar altındaki aynı gazın hacmine oranıdır

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

V g = V g pl / V g st

Rezervuardaki gazın hacmi standart koşullara göre 100 kat daha azdır, çünkü gaz süper sıkıştırılabilir.

GAZ YOĞUNLAŞMALARI

Gaz sadece yağda çözünmekle kalmaz, aynı zamanda petrol de gazda çözünebilir. Bu belirli koşullar altında gerçekleşir:

1) gazın hacmi petrolün hacminden daha büyüktür;

2) basınç 20-25 MPa;

3) sıcaklık 90-95 0 C.

Bu koşullar altında sıvı hidrokarbonlar gaz içerisinde çözünmeye başlar. Yavaş yavaş karışım tamamen gaza dönüşür. Bu fenomene denir Retrograd buharlaşma. Koşullardan biri değiştiğinde, örneğin geliştirme sırasında rezervuar basıncı düştüğünde, bu karışımdan sıvı hidrokarbon formundaki yoğuşma salınmaya başlar. Bileşimi: C5, H12 (pentan) ve üstü. Bu fenomene denir retrograd yoğunlaşma.

Gaz yoğuşması, gaz yoğuşması birikimlerinin sıvı kısmıdır. Gaz yoğuşmalarına asfalt reçineli maddeler içermediklerinden hafif yağlar denir. Gaz yoğunlaşmasının yoğunluğu 0,65-0,71 g/cm3'tür. Gaz yoğunlaşmalarının yoğunluğu derinlikle artar ve aynı zamanda gelişme sırasında da değişir (genellikle artar).

Ham yoğuşma ve stabil yoğuşma vardır.

Ham, yüzeye çıkarılan temsilleri temsil eder sıvı faz gaz halindeki bileşenlerin çözündüğü yer. Ham kondens, doğrudan saha ayırıcılarında, ayırma basınçlarında ve sıcaklıklarında elde edilir.

Kararlı gaz kondensatı, ham gazın gazının alınmasıyla elde edilir; sıvı hidrokarbonlardan (pentan) ve daha yüksek olanlardan oluşur.

GAZ HİDRATLARI

Çoğu gaz, su katılarıyla birlikte kristal hidratlar oluşturur. Bu maddelere gaz hidratlar adı verilir ve düşük sıcaklıklar, yüksek basınçlarda ve sığ derinliklerde. Görünüşte gevşek buz veya kara benziyorlar. Bu tür yataklara bazı bölgelerde rastlandı. sürekli donmuş toprak Batı ve Doğu Sibirya ve kuzey denizlerinin sularında.

Gaz hidratların kullanılması sorunu henüz yeterince gelişmemiştir. Gaz hidrat üretimiyle ilgili tüm sorunlar, gaz hidratların gaz ve suya ayrışacağı formasyonda koşulların yaratılmasına indirgenir.

Bunu yapmak için ihtiyacınız olan:

1) rezervuardaki basınçta azalma;

2) sıcaklıkta artış;

3) özel reaktiflerin eklenmesi.

Rezervuarlarda ve sahalarda petrol ve gazın özelliklerindeki kalıplar ve değişiklikler

Böylece, birikintilere giren suyun etkisi altında meydana gelen yağlar ve gazlarda meydana gelen fiziksel ve kimyasal değişiklikler ve rezervuar basıncı ve sıcaklığındaki değişiklikler sonucu ortaya çıkar. Bu nedenle, geliştirme süreci sırasında petrol ve gazın özelliklerinde meydana gelen değişikliklere ilişkin makul tahminler için, aşağıdaki konularda net fikirlere sahip olmak gerekir: a) petrol ve gazın özelliklerinde, petrol ve gazın özelliklerinde, petrolün başlangıcından önce yatağın hacmine göre değişiklik modelleri hakkında gelişim; b) petrol ve gazların verimli formasyona giren sularla (özellikle formasyon suyundan farklı bir bileşime sahip enjekte edilen sularla) fiziksel ve kimyasal etkileşimi süreçleri hakkında; c) kuyu çalışmasının bir sonucu olarak verimli oluşumdaki sıvı hareketinin yönleri hakkında; d) rezervuar geliştirme döneminde rezervuar basıncı ve sıcaklığındaki değişiklikler. Yatağın hacmine göre petrol ve gazın özelliklerindeki değişim kalıpları.İçinde çözünmüş petrol ve gazın özelliklerinin tek bir yatakta tamamen aynı olması oldukça nadir bir olgudur. Petrol yatakları için özelliklerdeki değişiklikler genellikle oldukça doğaldır ve kendilerini öncelikle yoğunluk artışıyla gösterirler. optik yoğunluk oluşumun derinliği arttıkça, yani çatıdan kanatlara ve çatıdan tabana kadar kalın tabakalar halinde, viskozite, asfalt reçineli madde, parafin ve kükürt içeriği. Çoğu birikintideki yoğunluktaki gerçek değişiklik genellikle 0,05-0,07 g/cm3'ü aşmaz. Ancak sıklıkla yoğunluk gradyanı artar ve bunun mutlak değerler Petrol-su temasının hemen yakınında keskin bir artış Çoğu zaman, yalıtım katmanının üzerindeki petrolün yoğunluğu neredeyse sabittir, gün yüzeyine maruz kalan katmanlarla sınırlı ve asfalt-kirk kayalarıyla kapatılmış, "açık" tip yataklarda. Petrolün yoğunluğu derinlik arttıkça azalır, minimuma ulaşır ve daha sonra OWC'ye yaklaştıkça artar. Açıklanan modeller, kıvrımlı bölgelerdeki yüksek birikinti birikintileri için en tipik olanlardır. Oluşumlarının ana nedeni, rezervuar içindeki gaz, petrol ve suyun tabakalaşmasına benzer şekilde, yatak içindeki yoğunluğa göre petrollerin yerçekimsel farklılaşmasıdır (tabakalaşması). OWC bölgesindeki ve yağların özelliklerinde önemli değişiklikler üst parçalar açık tip yağ birikintileri oksidatif süreçlerle ilişkilidir.

Düşük petrol taşıma seviyesine ve geniş bir OWC bölgesine sahip platform alanlarındaki birikintiler için, yerçekimsel tabakalaşma çok daha zayıftır ve petrollerin özelliklerindeki değişiklikler üzerindeki ana etki, dip suyunun altındaki bölgedeki oksidatif süreçler tarafından uygulanır.

Petrol yoğunluğunun artmasıyla eş zamanlı olarak kural olarak viskozitesi ve asfalt reçineli maddelerin ve parafin içeriği artar, gaz içeriği ve çözünmüş gazların doyma basıncı azalır.

Gazların yüksek difüzyon aktivitesine rağmen, tek bir yataktaki bileşimlerindeki değişkenlik nadir görülen bir olgu olmaktan uzaktır. Kendini en keskin şekilde asidik bileşenlerin içeriğinde gösterir - karbondioksit CO2 ve özellikle hidrojen sülfür H2S. Bölgeleme, genellikle alan üzerindeki hidrojen sülfit konsantrasyonlarında düzenli bir değişiklikle ifade edilen hidrojen sülfit dağılımında gözlenir. Genellikle birikinti yüksekliği boyunca konsantrasyonda bariz düzenli değişiklikler olmaz.

Düşük düzeyde gaz içeriğine ve düşük yoğuşma gazı faktörüne sahip, yağ kenarı olmayan gaz yoğuşma birikintileri, kural olarak oldukça kararlı bir gaz bileşimine, bileşimine ve yoğuşma verimine sahiptir. Bununla birlikte, gaz-yoğuşma birikintisinin yüksekliği 300 m'den fazla olduğunda, yerçekimsel tabakalaşma süreçleri belirgin bir şekilde kendini göstermeye başlar ve formasyonun dip kısmındaki yoğuşma içeriğinde, özellikle de yüksek seviyeli birikintiler için keskin bir şekilde bir artışa yol açar. gaz içeriği seviyesi ve yağ kenarı. Bu durumda, birikintilerin alt kısımlarındaki yoğuşma içeriği, birikintilerin çatısındakinden birkaç kat daha yüksek olabilir. Özellikle, yatağın suya yakın kısmındaki kuyulardaki yoğuşma gazı faktörünün 180 cm3 / m3 olduğu ve gaz-yağ temasının yakınında - 780 cm3 / m3 olduğu örnekler bilinmektedir. bir depozitoda, yoğuşma içeriği 4 kat değişti. 1,5-2 kat dalgalanmalar birçok alanda yaygındır. yüksek zeminler yoğuşma çıkışı 100 cm3 /m3'ten fazla olduğunda gaz içeriği.

Sayfa 5

Mutlak sıcaklık

Sabit bir hacimde bulunan bir gazın basıncının doğrudan değişmediğini görmek kolaydır. sıcaklıkla orantılı, Celsius ölçeğinde ölçülür. Bu, örneğin aşağıdaki tabloda açıkça görülmektedir. önceki bölüm. 100°C'de gaz basıncı 1,37 kg/cm2 ise 200°C'de 1,73 kg/cm2'dir. Celsius termometresi tarafından ölçülen sıcaklık iki katına çıktı, ancak gaz basıncı yalnızca 1,26 kat arttı. Elbette bunda şaşırtıcı bir şey yok, çünkü Celsius termometre ölçeği gaz genleşme yasalarıyla herhangi bir bağlantısı olmadan keyfi olarak ayarlanıyor. Ancak kullanılarak mümkündür gaz kanunları, gaz basıncı bu yeni ölçekte ölçülen sıcaklıkla doğru orantılı olacak şekilde bir sıcaklık ölçeği oluşturun. Bu yeni ölçekte sıfıra denir mutlak sıfır. Bu adın alınmasının nedeni, İngiliz fizikçi Kelvin (William Thomson) (1824-1907) tarafından da kanıtlandığı gibi, hiçbir cismin bu sıcaklığın altına soğutulamamasıdır.

Buna göre bu yeni ölçeğe mutlak sıcaklık ölçeği adı verilmektedir. Böylece, mutlak sıfır-273° Celsius'a eşit bir sıcaklığı belirtir ve hiçbir cismin hiçbir koşulda soğutulamayacağı sıcaklığı temsil eder. 273°+t1 olarak ifade edilen sıcaklık, Celsius ölçeğinde sıcaklığı t1'e eşit olan bir cismin mutlak sıcaklığını temsil eder. Mutlak sıcaklıklar genellikle T harfiyle gösterilir. Dolayısıyla 2730+t1=T1 olur. Mutlak sıcaklık ölçeğine genellikle Kelvin ölçeği denir ve T° K olarak yazılır. Yukarıdakilere dayanarak

Elde edilen sonuç kelimelerle ifade edilebilir: Sabit bir hacim içinde yer alan belirli bir gaz kütlesinin basıncı doğru orantılıdır. mutlak sıcaklık. Bu Charles yasasının yeni bir ifadesidir.

Formül (6)'nın 0°C'deki basıncın bilinmediği durumlarda da kullanılması uygundur.

Gaz hacmi ve mutlak sıcaklık

Formül (6)'dan aşağıdaki formülü elde edebiliriz:

Sabit basınçta belirli bir gaz kütlesinin hacmi mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Bu Gay-Lussac yasasının yeni bir ifadesidir.

Gaz yoğunluğunun sıcaklığa bağımlılığı

Sıcaklık artar ancak basınç değişmezse belirli bir gaz kütlesinin yoğunluğuna ne olur?

Yoğunluğun bir cismin kütlesinin hacme bölünmesine eşit olduğunu hatırlayın. Gazın kütlesi sabit olduğundan ısıtıldığında hacmi arttıkça gazın yoğunluğu azalır.

Bildiğimiz gibi, eğer basınç sabit kalırsa, bir gazın hacmi mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Sonuç olarak, sabit basınçtaki bir gazın yoğunluğu mutlak sıcaklıkla ters orantılıdır. Eğer d1 ve d2, t1 ve t2 sıcaklıklarındaki gaz yoğunluklarıysa bu durumda ilişki geçerlidir

Birleşik gaz kanunu

Bir gazın durumunu karakterize eden üç miktardan (basınç, sıcaklık ve hacim) birinin değişmediği durumları düşündük. Sıcaklık sabitse basınç ve hacmin Boyle-Mariotte yasasına göre birbiriyle ilişkili olduğunu gördük; hacim sabitse basınç ve sıcaklık Charles yasasına göre ilişkilidir; Basınç sabitse hacim ve sıcaklık Gay-Lussac yasasına göre ilişkilidir. Belirli bir gaz kütlesinin basıncı, hacmi ve sıcaklığı arasında bu üç niceliğin de değişmesi durumunda bir bağlantı kuralım.

Belirli bir gaz kütlesinin başlangıç haciminin, basıncının ve mutlak sıcaklığının V1, P1 ve T1'e ve sonuncusu - V2, P2 ve T2'ye eşit olmasına izin verin - Başlangıçtan son duruma geçişin şu şekilde gerçekleştiğini hayal edebilirsiniz: iki aşama. Örneğin, önce gazın hacmini V1'den V2'ye değiştirelim ve T1 sıcaklığı değişmeden kalsın. Ortaya çıkan gaz basıncı Pav ile gösterilecektir. Daha sonra sabit hacimde sıcaklık T1'den T2'ye değiştirildi ve basınç Pav'den değiştirildi. P'ye. Bir tablo yapalım:

Boyle Yasası - Mariotte

Charles Yasası

Değişiyor, ilk geçiş için Boyle-Mariotte yasasını yazıyoruz

Charles yasasını ikinci geçişe uygulayarak şunu yazabiliriz:

Bu eşitlikleri terim terim çarparak ve Pcp oranında azaltarak şunu elde ederiz:

Yani belirli bir gaz kütlesinin hacminin ve basıncının çarpımı, gazın mutlak sıcaklığıyla orantılıdır. Bu, gaz durumunun birleşik yasası veya gazın durum denklemidir.

Kanun dalton

Şu ana kadar herhangi bir gazın (oksijen, hidrojen vb.) basıncından bahsettik. Ancak doğada ve teknolojide çoğunlukla birkaç gazın karışımıyla ilgileniyoruz. En önemli örnek Bu, nitrojen, oksijen, argon, karbondioksit ve diğer gazların karışımı olan havadır. Bir gaz karışımının basıncı neye bağlıdır?

Havadaki oksijeni (örneğin fosfor) kimyasal olarak bağlayan bir madde parçasını şişeye yerleştirin ve şişeyi bir tıpa ve tüple hızla kapatın. cıva manometresine bağlanır. Bir süre sonra havadaki tüm oksijen fosforla birleşecektir. Manometrenin, oksijenin uzaklaştırılmasından öncekine göre daha az basınç göstereceğini göreceğiz. Bu, havadaki oksijenin varlığının basıncı arttırdığı anlamına gelir.

Bir gaz karışımının basıncına ilişkin doğru bir çalışma, ilk olarak 1809'da İngiliz kimyager John Dalton (1766-1844) tarafından gerçekleştirildi. Karışımı oluşturan gazların her birinin, diğer gazlar karışımdan çıkarıldığında sahip olacağı basınç. Karışımın kapladığı hacme bu gazın kısmi basıncı denir. Dalton, bir gaz karışımının basıncının kısmi basınçlarının toplamına eşit olduğunu buldu. (Dalton yasası). Dalton yasasının, tıpkı Boyle-Mariotte yasası gibi, yüksek oranda sıkıştırılmış gazlara uygulanamayacağını unutmayın.