Нефтяной газ представлен в виде смеси углеводородов, поэтому для оценки его физико-химических свойств необходимо знать, как выражается состав смеси.

Массовая доля(g_i) – отношение массы i- го компонента, содержащего в системе к бщей массе системы:

(3.5)

Молярная ( мольная ) доля(N_i) – отношение числа молей i-го компонента к общему числу молей в системе:

. (3.6)

(3.7)

где m_i – масса i-го компонента;

M_i – молекулярный вес.

, (3.8)

Объемная доля(V_i ) – доля, которую занимает компонент в объеме системы

(3.9)

Для идеального газа соблюдается соотношение V_i=N_i .

Молекулярная массасмеси рассчитывается следующим образом:

(3.10)

Относительная плотностьгаза по воздуху:

(3.11)

Для нормальных условий ; для стандартных условий .

Если плотность газа задана при атмосферном давлении (0,1013 МПа ), пересчёт её на другое давление (при той же температуре) для идеального газа производится по формуле:

(3.12)

Смеси идеальных газов характеризуются аддитивностью парциальных давлений и парциальных объёмов.

Для идеальных газов давление смеси равно сумме парциальных давлений компонентов (закон Дальтона):

(3.13)

где P – давление смеси газов;

p_i – парциальное давление i-го компонента в смеси, или

p_i=N_i· P. (3.14)

, где (3.15)

Т.е. парциальное давление газа в смеси равно произведению его молярной доли в смеси на общее давление смеси газов.

Аддитивность парциальных объёмов компонентов газовой смеси выражается законом Амага:

(3.16)

где V – объём смеси газов;

V_i – объём i – го компонента в смеси.

или

V_i = N _i× V (3.17)

Для определения многих физических свойств природных газов используется уравнение состояния.

Уравнением состояния называется аналитическая зависимость между параметрами, описывающими изменение состояние вещества. В качестве таких параметров используется давление, температура, объём.

Состояние газа при стандартных условиях характеризуется уравнением состояния Менделеева – Клайперона:

PV=QRT, (3.18)

где P – абсолютное давление, Па;

V – объём, м ³ ;

Q – количество вещества, кмоль;

Т – абсолютная температура, К;

R – универсальная газовая постоянная Па×м ³/ (кмоль×град).

У этого уравнения есть свои граничные условия. За счёт направленности связи C-H происходит перераспределение электронной плотности, и молекулы газов начинают притягивать друг к другу.

Для учёта этого взаимодействия в уравнение (3.18) вводится коэффициент сверхсжимаемости z , предложенный голландским физиком Ван-дер-Ваальсом, учитывающий отклонения реального газа от идеального состояния:

PV = zQRT,

где Q – количество вещества, моль.

Физический смысл коэффициента сверхсжимаемости заключается в расширении граничных условий уравнения Клайперона-Менделеева для высоких давлений.

Коэффициент z зависит от давления и температуры, природы газа (критических давлений).

Критическое давление– давление, при котором газообразный углеводород переходит в жидкое состояние.

Критическая температура – температура, при которой жидкий углеводород переходит в газообразное состояние.

Приведёнными параметрами индивидуальных компонентов называются безразмерные величины, показывающие, во сколько раз действительные параметры состояния газа отклоняются от критических:

, где (3.20)

, где (3.21)

, , (3.22)

Существуют графики, эмпирические формулы и зависимости для оценки коэффициента сверхсжимаемости от приведённых давлений и приведённых температур.

Зная коэффициент сверхсжимаемости, можно найти объём газа в пластовых условиях по закону Бойля-Мариотта:

(3.23)

Объёмный коэффициент газа используется при пересчёте объёма газа в нормальных условиях на пластовые условия и наоборот (например, при подсчёте запасов):

(3.24)

Вязкость газа– свойство газа оказывать сопротивление перемещению одной части газа относительно другой.

Различают динамическую вязкостьm и кинематическую вязкостьn.

Кинематическая вязкость учитывает влияние силы тяжести.

Динамическая вязкость зависит от средней длины пробега молекул газа и от средней скорости движения молекул газа:

, (3.25)

где r – плотность газа;

– средняя длина пробега молекулы;

– средняя скорость молекул.