Учебное пособие по одноименному курсу для студентов специальности 1-51 02 02 «Разработка нефтяных и газовых месторождений»

Молекулярная масса природного газа:
, (12.1)

где: М_i — молекулярная масса i-го компонента;

X_i  объемное содержание i-го компонента, доли ед. Для реальных газов обычно М = 16 - 20.
Плотность газа _г рассчитывается по формуле:
, (12.2)
где: V_М  объем 1 моля газа при стандартных условиях. Обычно значение _г находится в пределах 0,73 – 1,0 кг/м³. Чаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху _г.в равной отношению плотности газа _г к плотности воздуха _в взятой при тех же давлении и температуре:
, (12.3)
Если _г и _в определяются при стандартных условиях, то _г = 1,293 кг/м³ и кг/м³.
Объемный коэффициент пластового газа b_г представляющий собой отношение объема газа в пластовых условиях V_пл.г к объему того же количества газа V_ст , который он занимает в стандартных условиях, можно найти с помощью уравнения Клайперона - Менделеева:
, (12.4)
где: Р_пл, Т_пл, Р_ст, Т_ст  давление и температура соответственно в пластовых и стандартных условиях.
Значение величины b_г имеет большое значение, так как объем газа в пластовых условиях на два порядка (примерно в 100 раз) меньше, чем в стандартных условиях.
Вязкость - свойство жидкостей и газов, характеризующих сопротивляемость скольжению или сдвигу одной их части относительно другой.
Коэффициент динамической вязкости µ характеризует силы взаимодействия между молекулами газа, которые преодолеваются при его движении.
Коэффициент кинематической вязкости. В расчетах наряду с абсолютной вязкостью газа применяют кинематическую вязкость ν, равную абсолютной вязкости, деленной на плотность газа:
, (12.5)
В газах расстояние между молекулами существенно больше радиуса действия молекулярных сил, поэтому вязкость газов – следствие хаотического (теплового) движения молекул, сопровождающее переносом от слоя к слою определённого количества движения, в результате медленные слои ускоряются, а более быстрые замедляются. Работа внешних сил, уравновешивающих вязкое сопротивление и поддерживающее установившееся течение, полностью переходит в теплоту.
В жидкостях, где расстояние между молекулами много меньше, чем в газах, вязкость обусловлена молекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. В жидкости молекула может проникнуть в соседний слой лишь при образовании в нём полости, достаточной для перескакивания туда молекулы. На образование полости (на “рыхление” жидкости) расходуется так называемая энергия активации вязкого течения.
При больших давлениях (больше 10 -15МПА) газы становятся не идеальными, так как средние расстояния между молекулами становятся сравнимыми с радиусом межмолекулярного взаимодействия, и природа вязкости газов становится аналогичной жидкости.
В идеальном газе вязкость µ не зависит от плотности (давления), а определяется величинами средней скорости и длиной свободного пробега молекул. Так как средняя скорость возрастает с повышением температуры Т (несколько возрастает также и длина свободного пробега), то вязкость газов увеличивается при нагревании (пропорционально корню квадратному от температуры) (рис.12.2). Присутствие неуглеводородных компонентов в газе повышает вязкость природного газа.
В жидкостях энергия активации уменьшается сростом температуры и понижением давления. В этом состоит одна из причин резкого снижения вязкости жидкостей с повышением температуры и роста её при высоких давлениях.



Рис.12.2 Вязкость природного газа при различных значениях давления и температуры

В силу того, что при больших давлениях газы приобретают свойства жидкости, то при давлениях больших 10-15МПа вязкость природных газов падает с ростом температуры (рис.12.2), но само значение вязкости повышается с ростом давления.