Природный газ – это смесь в основном углеводородных газов, залегающих в в недрах в виде отдельных залежей и месторождений, а также в растворенном виде в нефтяных залежах или в виде, так называемых, “газовых шапок”. Основные физические и химические свойства природного газа это:
Плотность газов
Плотность газов – это масса вещества в единице объема – г/см3. Для практических целей используется относительная плотность газа по воздуху, т.е. отношение плотности газа к плотности воздуха. Иначе говоря – это показатель того, насколько газ легче или тяжелее воздуха:
где ρв в стандартных условиях равно 1,293 кг/м3;
Относительная плотность метана – 0,554, этана – 1,05, пропана – 1,55. Вот почему бытовой газ (пропан) в случае утечки скапливается в подвальных помещениях домов, образуя там взрывоопасную смесь.
Теплота сгорания
Теплота сгорания или теплотворная способность – количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 м3 газа. В среднем оно составляет 35160 кДж/м3 (килоджоулей на 1 м3).
Растворимость газа
Растворимость в нефти
Растворимость газа в нефти зависит от давления, температуры и состава нефти и газа. С ростом давления растворимость газа также возрастает. С ростом температуры растворимость газа снижается. Низкомолекулярные газы труднее растворяются в нефтях, чем более жирные.
С повышением плотности нефти, т.е. по мере роста в ней содержания высокомолекулярных соединений растворимость газа в ней снижается.
Показателем растворимости газа в нефти является газовый фактор – Г, показывающий количество газа в 1 м3 (или 1 т) дегазированной нефти. Он измеряется в м3/м3 или м3 /т.
По этому показателю залежи делятся на:
1) нефтяные – Г<650 м3/м3;
2) нефтяные с газовой шапкой – Г- 650 – 900 м3/м3;
3) газоконденсатные – Г>900 м3/м3.
Растворимость воды в сжатом газе
Вода растворяется в сжатом газе при высоком давлении. Это давление обусловливает возможность перемещения воды в недрах не только в жидкой, но и в газовой фазе, что обеспечивает ее большую подвижность и проницаемость через горные породы. С ростом минерализации воды растворимость ее в газе уменьшается.
Растворимость жидких углеводородов в сжатых газах
Жидкие углеводороды хорошо растворяются в сжатых газах, создавая газоконденсатные смеси. Это создает возможность переноса (миграции) жидких углеводородов в газовой фазе, обеспечивая более легкий и быстрый процесс ее перемещения сквозь толщу горных пород.
С ростом давления и температуры растворимость жидких углеводородов в газе растет.
Сжимаемость
Сжимаемость пластовых газов – это очень важное свойство природных газов. Объем газа в пластовых условиях на 2 порядка (т.е. примерно в 100 раз) меньше, чем объем его в стандартных условиях на поверхности земли. Это происходит потому, что газ имеет высокую степень сжимаемости при высоких давлениях и температурах.
Степень сжимаемости изображается через объемный коэффициент пластового газа, который представляет отношение объема газа в пластовых условиях к объему того же количества газа при атмосферных условиях.
С явлениями сжимаемости газов и растворимости в них жидких углеводородов тесно связано конденсатообразование. В пластовых условиях с ростом давления жидкие компоненты переходят в газообразное состояние, образуя «газорастворенную нефть» или газоконденсат. При падении давления процесс идет в обратном направлении, т.е. происходит частичная конденсация газа (или пара) в жидкое состояние. Поэтому при добыче газа на поверхность извлекается также и конденсат.
Содержание конденсата в добываемом газе оценивается через конденсатный фактор.
Конденсатный фактор
Конденсатный фактор – КФ – это количество сырого конденсата в см3, приходящегося на 1м3 отсепарированного газа.
По содержанию конденсата газы конденсатных месторождений делятся на 4 группы:
Вообще содержание конденсата достигает 1000 и более см3/м3. Например, на Карачаганакском месторождении КФ = 900 – 1130 см3/м3.
Различают сырой и стабильный конденсат. Сырой конденсат представляет собой жидкую фазу, в которой растворены газообразные компоненты.
Стабильный конденсат получают из сырого путем его дегазации. Он состоит только из жидких углеводородов – пентана и высших.
В стандартных условиях газоконденсаты представляют собой бесцветные жидкости с плотностью 0,625 – 0,825 г/см3 с температурой начала кипения от 240С до 920С. Большая часть фракций имеют температуру выкипания до 2500С.