7.3. Фізико-хімічні властивості газу

Хімічний склад. Природний горючий газ — це суміш різ­них, переважно вуглеводневих, газів земної кори. До останніх належать ме­тан СН₄, етан С₂Н₆, пропан С₃Н₈, ізобутан С₄Ню, нормальний бутан С₄Н₁₀ і пари рідких вуглеводнів — пентану, гексану, рідко інших. Основною скла­довою частиною вуглеводневих газів є метан, вміст якого здебільшого пе­ревищує 85—90 %. Лише у газах, розчинених у нафті, його частка може зменшуватись і бути нижчою за 60 %. Частка інших разом узятих компо­нентів рідко становить понад 57 %. Причому з ростом молекулярної маси компонента його вміст, як правило, зменшується. Домішками до вуглевод­невих газів можуть бути азот, водень, сірководень, вуглекислий газ та інертні гази (гелій, аргон та ін.). Азот і вуглекислий газ майже завжди при­сутні у кількостях переважно до 3—5 %, але іноді вміст кожного з них мо­же перевищувати 20—30 %. Сірководень присутній в газах не завжди, вміст його переважно становить до 5 %, але в окремих випадках може досягати

26 %. Вміст водню до 3, інертних газів іноді 1—2,5 %, передусім через на­ явність гелію.

Фізичні властивості. Метан майже вдвічі легший за повітря. Тому його суміші з іншими газами теж легші за повітря. Критична температура мета­ну 82,5 °С, тобто в земній корі він і його суміші не можуть бути у зрідже­ному (скрапленому) стані.

Теплотворна здатність природних горючих газів залежить від компо­нентного складу і коливається переважно в межах 33—44 МДж.

Розчинність газів у нафті та воді залежить від температури, тиску, вла­стивостей розчинника та складу газу в нафті. У пластових умовах залягання вона може досягати 300—500 м і навіть вище, але переважно становить 40—150 м³/м³. У пластових водах розчинюється до 2—3 м³/м³ газів. Проте на великих глибинах у зонах високих пластових тисків і температур роз­чинність вуглеводневих газів у пластових водах значно зростає. Так, за да­ними американських дослідників Л. Прайса і Дж. Фортсона в умовах 200 °С і вище при пластових тисках, що відповідають глибинам 6000 м у 160 дм³ седиментаційної води розчиняється 2,6 м³ метану, тоді як в умовах пластових тисків, що відповідають глибині 9000 м, у тій самій кількості води розчиняється 28 м³ газу, тобто в 10,8 раза більше. Крім того, гази са­мі можуть бути розчинниками рідких вуглеводнів (нафти). Це відбувається,

• верхні — приурочені до водоносних пластів, які залягають вище наф­ тоносного пласта;

• нижні — приурочені лише до водоносних пластів, які залягають нижче водоносного пласта.

За наявності підошовних вод положення контакту нафта—вода визна­чають за зовнішнім і внутрішнім контурами нафтоносності. Частина пла­ста, яка розміщена в межах внутрішнього контуру нафтоносності, містить нафту по всій товщині пласта від покрівлі до підошви включно; її назива­ють зоною нафтоносності. Частину пласта, яка знаходиться між внутрішнім і зовнішнім контурами нафтоносності та містить вгорі нафту, а внизу воду, називають приконтурною зоною (рис. 7.6). У процесі видобутку нафти відбу­вається рух контурів нафтоносності. Одним із завдань раціональної роз-

робки покладу вуглеводнів є забезпечення рівномірного руху цих контурів. За нерівномірного руху контурів нафтоносності утворюються язики обвод­нення, що може призвести до появи розрізнених частин нафти, захоплених водою. Нерівномірні рухи контурів нафтоносності залежать від неоднорід­ності пласта (особливо за проникністю), відбору рідини із пласта без ура­хування цієї неоднорідності.

Якщо нафтоносний пласт виходить на поверхню, може відбутися об­воднення його головної частини. При цьому утворяться верхні крайові во­ди (прикладом може слугувати ширванський горизонт на Апшеронському родовищі нафти). Тоді доцільно провести розвідувальні роботи вниз по падінню пласта для виявлення можливого покладу нафти, а не будувати свої висновки про відсутність нафти в пласті на даних щодо наявності води в головній частині пласта.

Нижні води в моноклінально залягаючих нафтоносних пластах (див. рис. 7.5) не слід розкривати, а у разі випадкового розкриття їх потрібно ізолювати цементуванням вибою свердловин.

За наявності тектонічних вод, що циркулюють по тектонічних тріщи­нах, в які вони надходять з різних, особливо високонапірних, водонос­них пластів, можуть обводнитися головні частини нафтоносних пластів або ж може відбутися повне заміщення нафти водою (рис. 7.7). Якщо є тектонічні води, не слід робити висновки про нафтоносність пласта за даними розвідувальних свердловин, що розкрили пласт поблизу контуру пласта з поверхнею порушення; в цьому випадку потрібно бурити додат­кові розвідувальні свердловини з віддаленням від цієї зони вниз по па­дінню пласта.