Гидратообразование газов

Теплопроводность газа (Q).

Теплоемкость газа (Ср).

Ср – это отношение количества теплоты, подведенной к газу в заданном термодинамическом процессе, к соответствующему изменению его температуры. Единица измерения - Дж/кг град. Теплоемкость природных газов зависит от давления, температуры, состава газа и от процесса передачи тепла. Поскольку в процессе добычи и подготовки газа мы нагреваем и охлаждаем газ, параметр теплоёмкости имеет большое значение.

Теплопроводность газа – это количество тепла, проходящего через его массы без перемещения, конвекции и теплообмена. Коэффициент теплопроводности газа – это количество тепла, проходящего через единицу площади и толщины за единицу времени при разности температур равной 1⁰. Единица измерения Дж / м с град. Теплопроводность зависит от давления, температуры и состава природного газа.

Одним из наиболее простых (приближенных) методов определения равновесного давления и температуры гидратообразования является графический метод по кривым, построенным для отдельных компонентов газа или в целом для данного природного газа, в зависимости от их относительной плотности.

Область существования гидратов на этом графике находится выше и левее кривых. Чем больше давление и плотность газа, тем выше температура гидратообразования.

При наличии в газе азота, углекислого газа и сероводорода, условия гидратообразования изменяются и гидраты, как правило, образуются более активно.

Дросселирование газа. Коэффициент Джоуля – Томсона.

Дросселирование – расширение газа в процессе его прохождения через дроссель (т.е. местное сопротивление – диафрагмы, сопла, штуцер, вентиль, кран, сушение трубы и т.д.). Сопровождается изменением температуры при расширении (дроссель – эффект установки Джоулем – Томсоном).

Коэффициент Джоуля Томсона – это отношение изменения температуры к изменению давления. Величина его зависит от состава газа, давления и температуры и изменяется в широких пределах (+,-). Для природных газов, при температурах и давлениях встречающихся в практике газодобычи, эффект дросселирование всегда сопровождается охлаждением газа.

Природные газы, представляющие собой смесь различных компонентов, при определенных давлениях и температурах, в присутствии воды образуют белые кристаллические вещества, называемые гидратами. Гидраты, как правило, образуются на поверхности контакта воды с газом. Для решения инженерных задач крайне важно знать теплоту гидратообразования.

2.1.2. Нефть и газоконденсат, состав и физические свойства.

Нефть – маслянистая горючая жидкость, обычно темно коричневого цвета, со специфическим запахом. Углеводородные соединения, входящие в состав нефти содержат от 5 до 17 атомов углерода в молекуле (С₅Н₁₂ – С₁₇Н₃₆).

Газоконденсат (С₅Н₁₂ – С₈Н₁₈₎ – что позволяет многим исследователям относить газоконденсат к «легкой» нефти.

Добываемые в РФ нефти представлены тремя (в основном) группами углеводородов:

- метановой (парафиновой);

- нафтеновый;

- ароматической группой.

Как правило, в нефти присутствуют и другие компоненты: сера, азот, кислород и т.д. По содержанию серы нефти подразделяются на три класса:

- малосернистые £ 0,5 % S;

- сернистые 0,5 – 2,0 % S;

- высокосернистые > 2.0 % S.

По содержанию смол нефти классифицируются на:

- малосмолистые £ 18 % смол;

- смолистые 18 – 35 % смол;

- высокосмолистые > 35 % смол.

По содержанию парафина нефти делятся на три вида:

- малопарафинистые < 1,5 % парафина по массе;

- парафинистые 1,5 – 6,0 % парафина;

- высокопарафинистые > 6.0 %.

Парафин из нефти выделяется в результате снижения температуры, выделения растворимых газов и т.д. Очищенный парафин – бесцветная кристаллическая масса, не растворимая в воде.

r = 907 – 915 кг/м3 и Тплавл.= 313 –333⁰ К.

В состав парафина входят углеводороды ряда: С₁₇Н₃₆ – С₅₅Н₁₁₂. В настоящее время физико-химические свойства парафинов полностью не изучены.

Плотность нефти зависит от состава нефти, давления, температуры и количества растворенного газа. В пластовых условиях плотность нефти меньше ее плотности при нормальных условиях.

Относительная плотность нефти – это отношение 1(единицы) массы нефти к массе того же объема дисциллированной воды при Т= 4 ⁰С.

Плотность нефти (конденсата) обычно в полевых условиях измеряют ареометром с обязательным измерением температуры и последующим приведением к стандартным условиям:

r₂₀ = r t + а (t - 20) (2.13)

В лаборатории плотность определяется с помощью пикнометров или плотномеров.