Какие газы содержатся в воде
Если налить в стакан холодную воду из-под крана и поставить в тёплое место, на стенках появятся пузырьки газа. Газы были растворены в холодной воде и выделились при нагревании (поскольку растворимость газов при нагревании уменьшается). Это кислород, азот и углекислый газ. Растворимость газа в воде обычно падает с повышением температуры, что связано с повышением кинетической энергии молекул газа, способствующей преодолению сил притяжения молекул воды. Все природные воды представляют газовые растворы. Наиболее широко распространены в поверхностных водах кислород O2 и двуокись углерода CO2, а в подземных — сероводород H2S и метан CH4. Иногда CO2 в значительных количествах может насыщать также воды глубоких горизонтов. Кроме того, во всех природных водах постоянно присутствует азот N2.
Кислород (O2) находится в природной воде в виде растворенных молекул. Кислород, являясь мощным окислителем, играет особую роль в формировании химического состава природных вод. Кислород поступает в воду в результате происходящих в природе процессов фотосинтеза и из атмосферы. Расходуется кислород на окисление органических веществ, а также в процессе дыхания организмов. Концентрация растворенного кислорода в природных водах колеблется в ограниченных пределах (от 0 до 14 мг/л, при интенсивном фотосинтезе, в полдень, возможна и более высокая концентрация). Вследствие зависимости концентрации кислорода в поверхностных водах от целого ряда факторов его концентрация значительно меняется в течение суток, сезона и года. Так как потребление кислорода сравнительно мало зависит от суточных изменений солнечной радиации, а фотосинтез всецело определяется ею, то в течение дня происходит накопление кислорода, а в темное время суток расходование его. Кислород необходим для существования большинства организмов, населяющих водоемы. Как сильный окислитель кислород играет важную санитарно-гигиеническую роль, способствуя быстрой минерализации органических остатков.
Диоксид углерода (CO2) находится в воде главным образом в виде растворенных молекул газа CO2. Однако часть их (около 1 %) вступает во взаимодействие с водой, образуя угольную кислоту:
CO2 + H2O — H2CO3
Обычно же не разделяют CO2 и H2CO3 и под диоксидом углерода подразумевают их сумму (CO2 + H2CO3). В природных водах источником диоксида углерода являются прежде всего процессы окисления органических веществ, происходящие с выделением CO2 как непосредственно в воде, так и в почвах и илах, с которыми соприкасается вода. К ним относятся дыхание водных организмов и различные виды биохимического распада и окисления органических остатков. В некоторых подземных водах важным источником диоксида углерода являются вулканические газы, выделяющие из недр земли, происхождение которых связано с дегазацией мантии и со сложными процессами метаморфизации осадочных пород, протекающими в глубинах под влиянием высокой температуры. Поэтому часто в подземных водах и источниках глубинного происхождения наблюдается высокое содержание диоксида углерода. Поглощение водой диоксида углерода из атмосферы имеет более важное значение для воды морей и океана и менее значимо для вод суши. Уменьшение содержания диоксида углерода прежде всего происходит при фотосинтезе. При очень интенсивном фотосинтезе, когда отмечается полное потребление газообразного CO2, последний может быть выделен из ионов HCO3-:
HCO3- — CO32- + CO2
Диоксид углерода расходуется также на растворение карбонатов:
CaCO3 + CO2 + H2O — Ca(HCO3)2
Также расходуется на химическое выветривание алюмосиликатов. Уменьшение содержания CO2 в воде, особенно в поверхностных водах суши, происходит также при выделении его в атмосферу. Вообще CO2 атмосферы имеет большое значение для CO2содержащегося в поверхностных водах, регулируя его содержание там. Между CO2атмосферы и CO2 поверхностных вод существует непрерывный обмен, направленный на установление между ними равновесия, согласно закону Генри-Дальтона. Поскольку парциальное давление диоксида углерода в атмосфере очень невелико (33 Па), то, несмотря на большую растворимость его (при давлении 1013 гПа и температуре 12 °С до 2166 мг/л), равновесие между водой и атмосферой достигается при очень малом содержании CO2 в воде. При парциальном давлении CO2 в атмосфере 33 Па растворимость его в воде будет 2166*0,00033=0,715 мг/л (при 12 °С). Обычно же поверхностные воды суши, в которых протекают различные процессы разложения органического вещества и которые связаны с почвами, имеют большее содержание CO2 и поэтому выделяют его в атмосферу. Лишь при очень сильном фотосинтезе, когда CO2 практически исчезает, может происходить поглощение CO2 из атмосферы. Содержание диоксида углерода в природных водах чрезвычайно разнообразно — от нескольких десятых долей до 3000-4000 мг/л. Наименьшая концентрация CO2наблюдается в поверхностных водах, особенно минерализованных (моря, соленые озера), наибольшая — в подземных и загрязненных сточных водах. В реках и озерах концентрация CO2 редко превышает 20-30 мг/л.
Растворенный молекулярный азот (N2) — наиболее постоянный газ в природных водах. В высшей степени химически устойчивый и биологически трудно усвояемый, азот, будучи занесен в глубинные слои океана или подземные воды, меняется главным образом лишь под влиянием физических условий (температура и давление). Растворенный в поверхностных водах азот имеет преимущественно воздушное происхождение. Наряду с этим в природе широко распространен азот биогенного происхождения, возникающий в результате денитрификации.
Газ метан (CH4) относится к числу наиболее распространенных газов и подземных водах. В газовой фазе подземных вод почти всегда количественно преобладает азот, двуокись углерода или метан. Основным источником образования метана служат дисперсные органические вещества в породах. Метан и тяжелые углеводороды, нередко встречаются в значительных концентрациях в глубинных подземных водах закрытых структур, связанных с нефтеносными месторождениями. В небольшой концентрации метан наблюдается в природных слоях озер, где он выделяется из ила при разложении растительных остатков, а также в океанических донных отложениях в районах высокой биологической продуктивности.
Газ сероводород (H2S) является одним из продуктов распада белкового вещества, содержащего в своем составе серу, и поэтому скопление его часто наблюдается в придонных слоях водоемов вследствие гниения различных органических остатков.
В нижних частях глубоких озер и морей, где отсутствует водообмен, часто образуется сероводородная зона. При парциальном давлении сероводорода в атмосфере, равном нулю, длительное присутствие его в поверхностных водах невозможно. Кроме того, он окисляется кислородом, растворенным в воде.
В реках сероводород наблюдается лишь в придонных слоях, главным образом в зимний период, когда затруднена аэрация водной толщи. Присутствие сероводорода в природных незагрязненных поверхностных водах — сравнительно редкое явление.
Гораздо чаще сероводород присутствует в подземных водах, изолированных от поверхности и в сильно загрязненных поверхностных водах, в которых он служит показателем сильного загрязнения и анаэробных условии.
Газы, из которых состоит воздух, мы находим в воде в других концентрациях: азот, кислород, аргон и двуокись углерода (см. таблицу па стр. 25). Газообразный азот растворяется в воде согласно физическим законам для газов. Он не участвует в химических реакциях, но принимает участие в биологических процессах. Так же пассивно ведет себя инертный газ аргон.
Кислород, необходимый для всех жизненных процессов, следует тем же физическим законам, что и азот. Кислород вступает в интенсивный биологический цикл и является газом для дыхания, всех живых существ за исключением некоторых бактерий. Двуокись углерода, напротив, участвует как в химических, так и в биологических процессах.
Между водой, грунтом и атмосферой происходит постоянный газовый обмен
Газообмен между водой и атмосферой происходит преимущественно на поверхности воды. Газы, такие, как CO2, выделяются из недр Земли и также поглощаются водой. Если вода вытекает из источников в земле, то она также вступает во взаимодействие с атмосферой. Вещества, имеющиеся в воде в избытке, такие, как угольная кислота, переходят в атмосферу. Другие газы, которых нет в воде или есть только в незначительном количестве, напротив, поглощаются. На поверхности воды происходит газообмен с помощью диффузии.
Концентрация определенного газа в воздухе находится в балансе с концентрацией этого же газа в жидкости. Если каким-либо образом концентрация газа в растворе становится более высокой, то на поверхности волы происходит газообмен до тех пор, пока равновесие снова не будет достигнуто. Вода, напротив, поглощает из воздуха значительные количества газов, концентрация которых в воде слишком низка. Концентрация, при которой газообмен приходит к равновесию, называется точкой насыщения. Граница раздела вода/воздух может представлять собой не только ровное водное зеркало. В частности, движение волн, быстрые течения, водопады и, прежде всего, медленно восходящие пузырьки газов приводят, как показано в таблице на стр. 25, к увеличению пограничной поверхности и, таким образом, к интенсивному газообмену в обоих направлениях. Чем быстрее вода передвигается, тем больше становится пограничная поверхность между водой и воздухом, и тем более интенсивным будет массообмен между водой и воздухом, например, в быстром потоке. Это приводит к увеличению поглощения кислорода на порядок по сравнению с поверхностью спокойного озера. Таблица на стр. 25 внизу показывает значения насыщаемости воды кислородом, азотом и двуокисью углерода. Очевидно, что содержание кислорода и азота в воде значительно ниже, чем в воздухе, в то время как двуокись углерода в этих средах имеет примерно равные концентрации. Отметим, что кислорода в воде содержится мало. Это приводит к тому, что живые существа должны предпринимать значительные усилия, чтобы поглощать его в достаточном количестве.
Обогащение кислородом различных водоемов
| Степень насыщения | 100% | 80% | 60% | 40% | 20% | 0% | Единицы измерения |
| Маленький пруд | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 1,2 | 1,5 | г/м2 сутки | |
| Большое озеро | 1,0 | 1,9 | 2,9 | 3,8 | 4,8 | г/м2 сутки | |
| Медленно текущая река | 1,3 | 2,7 | 4,0 | 5,4 | 6,7 | г/м2 сутки | |
| Большая река | 1,9 | 3,8 | 5,8 | 7,6 | 9,6 | г/м2 сутки | |
| Быстротекущие воды | 3,1 | 6,2 | 9,3 | 12,4 | 15,5 | г/м2 сутки | |
| Быстрые потоки | 9,6 | 19,2 | 28,6 | 38,4 | 48 | г/м2 сутки |
Содержание газов в воздухе,
пресной и морской воде
| Атмосфера | Пресная вода | ||||||||
| 0 °C | 0 °C | 10 °С | 30 °С | ||||||
| см3/л | мг/л | об.% | см3/л | мг/л | см3/л | мг/л | см3/л | мг/л | |
| Азот | 780,9 | 976,52 | 78,09 | 18,10 | 22,63 | 14,60 | 18,26 | 10,98 | 13,73 |
| Кислород | 209,5 | 299,38 | 20,95 | 10,29 | 14,70 | 8,02 | 11,46 | 5,57 | 7,96- |
| Аргон | 9,3 | 16,59 | 0,93 | 0,54 | 0,96 | 0,42 | 0,75 | 0,30 | 0,54 |
| Двуокись углерода | 0,3 | 0,59 | 0,03 | 0,52 | 1,03 | 0,36 | 0,71 | 0,20 | 0,40 |
| Морская вода 35‰ | |||||||||
| Азот | 780 9 | 976 52 | 78,09 | 14,04 | 17,56 | 11,72 | 14,66 | 9,08 | 11,35 |
| Кислород | 209,5 | 299,38 | 20, 95 | 8,04 | 11,49 | 6,41 | 9,16 | 4,50 | 6,43 |
| Аргон | 9,3 | 16,59 | 0, 93 | 0,41 | 0,73 | 0,31 | 0,55 | 0,18 | 0,32 |
| Двуокись углерода | 0,3 | 0,59 | 0,03 | 0,44 | 0,87 | 0,31 | 0,61 | 0,18 | 0,36 |
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ
ДЕГИДРАЦИЯ ГАЗА
Глава XV
СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНОМ ГАЗЕ ВЛИЯНИЕ
ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ
Газовое
месторождение, не содержащее нефти, есть
газовая шапка над водой. Газ такого
месторождения насыщен парами воды. Ранее
дана классификация газовых месторождений
по размерам контакта газ—вода. На фиг. 62
изображена схема месторождения, имеющего
!0О% площади контакта
газ—вода.
____________Поверхность
земли
¦газ
-У.-:;
¦’.Уров^н^.водь^
*.•’ • :
>’/
бода’
Фиг.
62. Разрез месторождения, имеющего 100%
контакта газ—вода.
Если площадь
контакта газ—вода составляет менее 100%
газоносной площади, в течение длительного
геологического времени вследствие
диффузии газ всего месторождения
насыщается парами воды.
Содержание
воды в природном газе можно приравнять к
содержанию воды в восдухе. Оба явления
управляются одинаковыми законами
физики.
Содержание воды в газе
зависит от давления и от температуры. До
последнего времени считалось, что это
содержание не зависит от состава газа над
водой и что в природном газе, насыщенным
водой, содержится столько же воды, сколько
ее содержится при том же давлении и при той
же температуре в воздухе, насыщенном парами
воды.
Также считалось, что
количество насыщенного водяного пара в
единице объёма воздуха при постоянной
температуре обратно пропорционально
абсолютному давлению. Совместное влияние
давления и температуры выражается цифрами
таблиц, имеющихся в технических
справочниках, в курсах физики и
термодинамики, в книгах по паровым котлам и
т. д.
Таблица 62 показывает
содержание, воды в г в 1 мг
воздуха, насыщенного парами воды, при
разных температурах и разном давлении160.
Таблица
62
Содержание воды в г в 1
мэ газа, насыщенного парами
воды (или кг воды в 1000 л*3
газа)
Температура | Давление в | 1 ата | (метрические ата) | ||||||||
°С | 1 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 |
4,9 | 0,98 | 0,49 | 0,327 | 0,245 | 0,20 | 0,16 | 0,14 | 0,12 | 0,11 | 0,098 | |
5 | 6,8 | 1,36 | 0,68 | 0,453 | 0,34 | 0,27 | 0,23 | 0,20 | 0,17 | 0,15 | 0,136 |
10 | 9,4 | 1,88 | 0,94 | 0,627 | 0,47 | 0,38 | 0,31 | 0,27 | 0,24 | 0,21 | 0,188 |
15 | 12,9 | 2,58 | 1,29 | 0,86 | 0,65 | 0,52 | 0,43 | 0,37 | 0,32 | 0,29 | 0,258 |
20 | 17,4 | 3,48 | 1,74 | 1,16 | 0,87 | 0,70 | 0,58 | 0,50 | 0,44 | 0,39 | 0,348 |
25 | 23,1 | 4,62 | 2,31 | 1*54 | 1,16 | 0,92 | 0,77 | 0,66 | 0,58 | 0,51 | 0,462 |
Из таблицы видно,
что при температуре 0° С при абсолютном
давлении в 1 метрическую атмосферу
насыщенный воздух содержит 4,9 г воды, при
давлении в 10 ата — 0,49, при давлении в 50
ата —
0,098 и т. д. Получается
точная обратная
пропорциональность.
Но все таблицы,
аналогичные табл. 62, оказались неверными. В
них верны лишь цифры, относящиеся к малым
давлениям.
В нефтяных и газовых
месторождениях воздуха нет, но в них есть
природные газы, состоящие, главным образом,
из метана и содержащие, кроме метана,
различные другие углеводороды, а также
некоторое количество азота и
углекислоты.
Газы известняковых
пластов обычно содержат небольшое
количество сероводорода. Кроме того, в
нефтеносных и газоносных пластах всегда
есть вода, и выходящие из скважин газы
содержат тот или иной процент воды в виде
пара. Из очень многих скважин выходят
углеводородные газы, насыщенные водой.
Изучение содержания воды в газах нефтяных и
газовых месторождений оказалось
необходимым для правильной эксплоатации
месторождений.
При транспорте и
хранении дрбытого природного газа, при
получении из него бензина, при различной
другой переработке газа, при очистке газа
от H2S и С02, при эксплоатации
газопроводов и т. д. детальное и точное
изучение содержания воды в газе также
оказалось необходимым.
Иногда вода,
содержащаяся в газе, приносила большие
затруднения при добыче газа и при перекачке
его по газопроводам. При снижении давления
газ охлаждался и выделял воду в жидком
состоянии, которая иногда превращалась в
лед и закупоривала газопроводы, счетчики
газа, регуляторы давления и разные другие
приборы. В присутствии воды в газопроводах
возникали гидраты углеводородов,
закупоривавшие
газопроводы.
ИССЛЕДОВАНИЯ
СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В ГАЗАХ
В 1927 г. Э. П.
Бартлет напечатал статью г, в
которой помещены результаты его опытов над
поглощением воды водородом, азотом и смесью
водорода и азота при высоких давлениях.
Оказалось, что водород и азот при высоких
давлениях поглощают воду в количествах на
200% больше, чем это указано в таблицах,
принятых в технике и
промышленности.
В 1939 г. Б. М. Лаулхир и
Ч. Ф. Брайско в докладе, представленном в
«Газовую ассоциацию Тихоокеанского
побережья», изложили свои исследования по
вопросу о содержании воды в природных газах
Калифорнии. Оказалось, что при давлении 35
ата газ содержит на 30% больше воды, чем
полагается по таблицам,
В 1941 г. Р.
Вибе и В. Л. Гэдди исследовали поглощение
воды углекислым газом (С02) при
давлениях до 700 ати. При больших
давлениях содержание воды сильно
превосходило цифры
таблиц.
Детальное изучение вопроса о
содержании воды в природных газах
предприняло Горное бюро США. Это изучение
еще не закончено. Часть исследований
опубликована 161.
Точные
данные о содержании воды в природных газах
потребовались для правильной постановки
работ на гелиевом заводе Горного бюро США в
г. Амарилло в северо-западном Тексасе. Этот
город находится около крупного газового и
нефтяного месторождения Пан-хандль,
залегающего в слоях пермской системы. На
гелиевый завод идет газ из купола Клифсайд,
содержащий около 1,7% гелия. Большое
содержание воды сильно мешало выделению
гелия из газа.
Воду надо было удалять
до переработки газа. Инженеры этого завода
В. М. Дитон и Э. М. Фрост произвели в
лаборатории гелиевого
завода
исследования по вопросу о содержании воды в
природных газах, в воздухе и в
гелии.
Результаты этих исследований
были представлены в виде доклада 3 на
съезде «Американской газовой ассоциации»
5—8 мая 1941 г. в г. Даллас в Текс
асе.
Исследования имели достаточную
точность. При разной температуре и
различном давлении было определено
содержание воды в трех газах, насыщенных
водой. Состав этих газов указан в табл.
63.
В этой таблице газ А есть
природный газ главного газового поля
месторождения Панхандль, газ В — газ из
купола Клифсайд Пан-хандльского района и
газ С — калифорнийский природный газ.
исследованный Ляулхиром и
Брайско.
ТОЧКА РОСЫ ПРИРОДНОГО
ГАЗА
На фиг. 63 изображена диаграмма
точек росы природного газа А для
различных давлений. На оси ординат нанесены
lgP1? а на оси
абсцисс 4- , где
Т — абсолютная
температура.
После построения
диаграммы на оси абсцисс против
соответствующих делений были написаны
цифры температуры в обычном
обозначении.
Во время опытов,
послуживших основанием для составления
фиг. 63, для каждой кривой чертежа
температура и давление воды (или водяного
пара) удерживались постоянными. Вода не
прибавлялась к газу и не отбиралась из
него.
Мольная концентрация воды была
постоянной для каждой отдельной
кривой.
Таблица 63
Состав
газов в °/о по объему
Природный | |||||
Составные части газа | А | В | С | Воздух | Гелий |
Воздух . . с…..* . . . | _ | _ | _ | 100 | _ |
Углекислота | 0,3 | 0,8 | 0,2 | — | — |
Азот………… | 9,4 | 25,0 | 1,1 | — | 2,0 |
Гелий ……….. | — | _ | — | — | 98,0 |
Метан………… | 79,4 | 67,4 | 87,9 | — | — |
Этан………… | 5,9 | 3,7 | 4,4 | — | — |
Пропан ……….. | 3,3 | 1,9 | 4,9 | — | — |
Бутан и более | 1,7 | 1,2 | 1,5 | — | — |
Итого . . | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
Рассмотрение
получившихся диаграмм показало, что при
малых давлениях кривые точек росы
природного газа соответствуют цифрам,
полученным из таблиц давления водяного
пара.
При повышенных давлениях они
начинают отклоняться от цифр’ таблиц. При
малых давлениях это есть прямые линии. С
увеличением давления они загибаются
кверху.
Отклонение от закона Бойля
при больших давлениях еще более
увеличивает расхождение фактических
данных и общепринятых таблиц.
Фиг.
63. Кривые точек росы природного
газа.
Цифры на кривых обозначают
количество воды в г в 1 ms
газа.
ФАКТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В
ПРИРОДНОМ ГАЗЕ
Для промышленности
природного газа более удобно пользование
диаграммой, на которой непосредственно
нанесены кривые содержания воды в газе при
том или ином давлении и при той или иной
температуре. Такая диаграмма изображена на
фиг. 64. Она была построена следующим
образом.
На оси абсцисс деления
соответствуют -у-, где
Т—абсолютная
температура (по
Кельвину). На оси ординат деления
соответствуют lg w, где w — вес воды в
определенном объёме газа. После построения
диаграммы на оси абсцисс поставлены цифры
температуры в обычном обозначении (по
Цельсию).
Каждая кривая дана для
определенного постоянного давления, и
видно, как при данном давлении на
максимальное возможное содержание воды
влияет температура.
Зо$ь/ 0 при аде
дсЗле/л/и /, fjj084amu и темг/еда/луре fSJS
V
щ/бщ }wooo
80М
6001, 5000 .
4000
/6,0/8492
/2,$f*W6
9,6
НО952 6 M 924
6
6,4073968
W5M5-
^
>, 60fS 492
^ /, 23/4 7S36-
11,96/10952
0,8009246 8.640 73963-
0.WS5476 A
52036984
•3.i6Qte*92
/0 20 39
40 SO 60 70 80 90 W M °f
j
h8 /2,2 6,67 f,/t 444 /0 f.5,56 2/J 25.7 38.2
37,543j‘C
Фиг. 64. Содержание воды (в виде
пара) в природном газе.
А. Цифры на
кривых обозначают абс. давление в метр.
ата.
swum
$6,/msг
80,69246
млзт
43,1)55476
з2,озбт
X
v
Ч
1
1
Чем выше температура, тем больше
воды может содержаться в газе. Влияние
давления видно из сопоставления нескольких
кривых по вертикальной линии, т. е. при одной
и той же температуре. Чем выше давление, тем
меньше воды может содержаться в данном
газе. При больших давлениях и низких
температурах кривые начали загибаться
кверху, но при малом масштабе чертежа это на
диаграмме не видно.
*
Л /2,8/4S32
1J333
14,0953
22/263
29,1573
AGfaewt дметр
отв.
36,1883 шт
Фиг. 65. Содержание
воды в газах при температуре 37,8° С.
0333
&0642
<4,0553
21./263
29./373
Ш683
43jt9s»
Лбе.
бабле we 3 мел?л та
Фиг. 65а. Содержание
воды в газах при температуре 26,7° С,
Ч
66,66903 §
& 57,665396
I
%
54,461763
Ц33,6МШ II Д 93S93/ М
3&434S/i
¦5 Si шшя гизвш
^
23.623 №
1J333
d№2
<4053
22,
/263 29,/573 36,1883
?
ота>
43,2133
Фиг. 656. Содержание
воды в сжатых газах при температуре 15,56°
С.
Фиг. 64 дана для природного газа А,
который близок к бугуруслан-скому газу из
газовых скважин. На фиг. 65 даны диаграммы
содержания воды в трех природных газах, в
воздухе и в гелии. При высоких давлениях
содержание воды в газах отклоняется от
обычных газовых
законов и от
общепринятых таблиц в сторону увеличения. В
отношении высоких давлений цифры
общепринятых таблиц не годятся ни для
воздуха, ни для природных газов.
Под
давлением 43 ата воздух, насыщенный
водой, при температуре 37,8° С содержит на 15%
больше воды, чем указано в обычных таблицах,
а при температуре 15,56° С — на 24%
больше.
Природные углеводородные
газы, насыщенные водой, содержат воды
больше, чем воздух при тех же условиях,
причем разные газы в состоянии насыщения
содержат различное количество воды. Сухие
углеводородные газы поглощают меньше воды,
чем газы, богатые
бензином.
Увеличение содержания
азота в газе уменьшает способность газа
поглощать воду. Природный газ А при 37,8°
С в состоянии насыщения водой при 43 ата
содержит на 25% больше, а при температуре 15,56°
С на 35% больше воды, чем сказано в
общепринятых
таблицах.
Калифорнийский газ С дает
в сторону увеличения еще более
значительное расхождение с таблицами.
Только гелий не дает больших
расхождений.
В природе газ в газовых
или нефтяных пластах обычно насыщен водой,
так как в каждом газовом и в каждом нефтяном
пласте есть вода и, находясь в контакте с
водой, газ рано или поздно делается
насыщенным водой. При выходе из пласта
через скважину имеет место снижение
давления, и газ из насыщенного водой может
перейти в ненасыщенный. Понижение давления
увеличивает способность газа держать в
себе воду в парообразном
состоянии.
Но понижение температуры,
вызываемое расширением газа, обычно
пересиливает это благоприятное действие
снижения давления, и из газа может осесть
жидкая вода, образуя при этом гидраты
углеводородов.
Ненасыщенный водою
газ перекачивается по газопроводу и в
холодное время, например, зимой или весной.
Понижение температуры газа может перевести
газ из ненасыщенного состояния в
насыщенное; из газа выделятся жидкая вода и
гидраты углеводородов, которые могут
закупорить газопровод, счетчики,
регуляторы давления и
пр.
Бугурусланский газ из газовой
шапки близок к газу А вышеприведенных
таблиц, и этими диаграммами можно
руководствоваться при определении
температуры и давления, сообщающих газу
насыщенность водой, и при определении
количеств воды, которые могут содержаться в
газе при разных условиях.
ПОДСЧЕТ
ЗАПАСОВ ГАЗА В МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
В
каждом месторождении при начале его
разработки газ насыщен водой, находящейся в
парообразном состоянии. Эта вода занимает
часть объёма в порах пласта. При подсчете
запасов газа по объёмному методу этот объём
воды надо вычесть из объёма газа. В
большинстве месторождений объём воды в
газе составляет малую часть объёма газа* Но
при большом давлении в глубоко залегающих
месторождениях вода занимает существенную
часть объёма. Для определения количества
парообразной воды в газе следует
руководствоваться вышеприведенными
кривыми. Но есть газы, где содержание
бензина значительно выше, чем в газах, для
которых даны кривые. В них содержание воды
будет еще выше. Его надо сосчитать, исходя
из данных кривых и увеличив содержание воды
пропорционально среднему молекулярному
весу газа.
Таблицы и кривые доведены
лишь до 43 ати. Для более значительных
давлений эти кривые можно продолжить. Но
когда они дойдут добавления максимальной
конденсации»,которое имеет место в
различных газах соответственно их среднему
молекулярному весу, при 60—91 ати кривые
содержания воды резко загнутся кверху и
содержание воды возрастет. При давлениях в
пласте выше «давления максимальной
конденсации» вода, залегающая в пласте в
жидком состоянии, будет переходить в пар и
примешиваться к газу. На какой-то
значительной глубине вся пластовая вода
будет в парообразном состоянии находиться
в смеси с газом. Газ газово-конденсатных
месторождений выходит из скважин, неся
громадное количество воды в виде пара. К
такому типу месторождений относилось
месторождение Кала до начала разработки.
Неумеренное снижение давления при
эксплоатации перевело большую часть этой
воды изгазообразного состояния в жидкое и,
кроме того, осадило в пласте конденсаты из
газа. Но подсчитывать первоначальные
запасы газа и вычитать из них воду мы должны
для месторождений, еще не затронутых
разработкой. Конденсаты должны включаться
в запасы газа.