1-mavzu Reja: gazning xususiyatlari. Neftning xususiyatlari

QATLAM SHAROITIDA GAZ, NEFT VA SUVNING YOTISH HOLATI VA XUSUSIYATLARI
(1-mavzu)
Reja:
1. GAZNING XUSUSIYATLARI.
2. NEFTNING XUSUSIYATLARI.
Cho’kindilar hosil bo’lish jarayonida neft va gaz uyumlarini tarkib topishi g’ovakli muhitda neft va gazning regional siljishi (migratsiyasi) natijasida sodir bo’ladi, bunda jins g’ovaklari neft, gaz va suvlarning shimilishidan to’ladi. Keyinroq g’ovakli jins ichida bo’ladigan ikkilamchi siljish jarayonida suyuqliklar va gazlar zichligiga qarab taqsimlanadi: gaz qatlamning yuqori qismini egallaydi, o’rtada neft uyumi, undan quyida suv joylashadi. Ammo, gaz, neft hamda suvning gravitatsion ajralishi oxirigacha sodir bo’lmaydi va suvning bir qismi (bog’liq suv) qatlamning neftli va gazli zonasida qolib ketadi. Bu zonada ular yuza taranglik kuchi orqali subkapillyar g’ovaklarda saqlanib turadi.
Ma’lumki, kimyoviy tarkibiga ko’ra neft va gaz g’oyat murakkab uglevodoroddir. Qatlamda ular yuqori bosim va temperatura ostida bo’ladi, shuning uchun ham uglevodorodlarning qatlam sharoitidagi xususiyatlari yer yuzasidagi xususiyatlaridan farqlanadi.
Uglevodorodlar aralashmasining yer yuzasidagi holati quduqlardan chiqarib olinayotgan uglevodorodlar tarkibiga, o’sha vaqtdagi bosim va temperaturasiga bog’liq. Neft yoki gaz chiqarib olingan sari qatlamning bosimi kamayib boradi, shu sababli qatlamda qolgan uglevodorodlar fizik o’zgarishlarga uchraydi. SHuning uchun ham tabiiy sharoitdagi neft va gazning fizik xususiyatlarini bosim va temperaturaga bog’liq holda o’rganish muhimdir.
Uglevodorodlar xususiyatlari o’zgarishining fizik qonuniyatlarini mukammal tadqiq qilish muhim ahamiyatga ega. Chunki bunday qonuniyatlar chiqarib olingan neft va gazning miqdorini to’g’ri hisoblashga imkoniyat beradi. YUqorida qayd etilgan ma’lumotlar orqali yer qa’rida sodir bo’layotgan fizik jarayonlar ma’lum bo’ladi, qatlamdagi neft va gazning sanoat ahamiyatiga molik zaxirasi aniqlanadi va yer qa’ridan neft va gazni eng ko’p chiqarib olish bo’yicha tadbirlar belgilanadi.
Uyumni ishlatishda qatlam sharoitidagi suyuqlik va gazlarning fizik xususiyatlarini o’rganish uchun ularning g’ovakli muhitda harakatlanishi murakkab holatlarda sodir bo’lishini nazarda tutish lozim. Bunday murakkab holatlarning yuzaga kelishi qatlamdagi yuqori temperatura va bosimga hamda g’ovakli muhitdagi suyuqlik va gazlarning fizik-kimyoviy tarkibiga bog’liq. Tabiiy uglevodorodli aralashmalar tarkibining murakkab bo’lishi sababli, asosan laboratoriya tadqiqotlaridan olingan empirik ma’lumotlardan foydalanishga to’g’ri keladi.
Tabiiy suyuqliklar va gazlarning fizik xossalarini o’rganishda birinchi navbatda bir komponentli oddiy sistemalarning holati va xarakterining o’zgarish tafsilotlarini bilish kerak. Ma’lumki, bir komponentli uglevodorodlar tabiatda toza holda uchramaydi, shuning uchun ularni uglevodorodli sistemalarni qayta ishlab olish mumkin. Ammo bir komponentli uglevodorodlarning fizik xossalari va ularning o’zgarish xarakteri bosim va temperaturaga bog’liq bo’lgani uchun sifat jihatidan ular murakkab sistemaga o’xshaydilar. Binobarin, ularni o’rganishda ayrim uglevodorodlarga tegishli fizikaviy kimyoning va termodinamikaning asosiy qonun-qoidalaridan foydalanish mumkin.
Uglevodorodli sistemalar boshqa sistemalar singari gomogen (bir jinsli) va geterogen (ko’p jinsli) bo’lishi mumkin. Gomogen sistemada uning hamma qismlarining fizik xususiyatlari bir xil (bir jinsli) bo’ladi. Geterogen sistemada esa, aksincha uglevodorodlarning fizik va kimyoviy xususiyatlari har bir nuqtada turlicha bo’ladi.
Geterogen sistema bir qancha fazalardan iborat. Har bir faza sistemaning ma’lum qismini tashkil etadi. Bu gomogen bo’lib, boshqa fazalardan aniq chegaralar bilan (masalan, geterogen sistema: muz, suv va suv bug’i) ajralib turadi. Shuningdek, neft-gazli qatlamda geterogen sistema mavjud bo’lib u gaz, neft va suvdan iborat bo’ladi. SHu boisdan uglevodorodlar xossalarini tadqiq qilish bilan birga, suvning xossalarini ham o’rganish zarurdir. Chunki, suv qatlamning bir qismini tashkil etadi, neftni olishni osonlashtiradi hamda neft va gaz bilan birgalikda chiqarib olinadi.
Quyida neft, gaz va suvning faqat yer yuzasidagi va qatlam sharoitlaridagi xususiyatlariga to’xtalib o’tamiz. Neft va gaz konlarini loyihalashda, ishlatishda va zaxirasini hisoblashda bularni bilish juda zarur.
GAZNING XUSUSIYATLARI
Tabiiy yonuvchi gazlar yer qa’rida alohida uyumlar shaklida uchrab, gaz konlarini tashkil etadi yoki neft uyumlari bilan birga uchraydi. Gazning bu turi yo’lakay gaz bo’lib, neft bilan birga olinadi.
Neft gazi SnH2n+2 tarkibli to’yingan uglevodorodlar aralashmasi hisoblanadi. Bularga metan, etan, propan, butan mansub. To’yingan uglevodoroddagi metan miqdori 98% ni tashkil etadi. Goho gaz tarkibida og’irroq uglevodorodlar - pentan, geksan va geptanning bug’lari ham uchraydi. Kamroq to’yingan uglevodorodlar tarkibida shuningdek, karbonat angidrid gazi (SO2), azot (N2), ozroq miqdorda noyob gazlar (geliy, argon, neon), vodorod sulfidi (H2S) va shu kabi gazlar bo’ladi.
Tovar sifati bo’yicha neft gazlari shartli ravishda quruq, yog’i kam va yog’li gazlarga bo’linadi. Tarkibi 90% metan, 3-6% og’ir uglevodorodlar, 1,5-3,0 % karbonat kislotasidan iborat, zichligi havoga nisbatan 0,75 g/sm3.
Yog’i kam gaz tarkibi 73% gacha metan, 22% gacha yuqori uglevodorodlar, 5% gacha karbonat kislotasidan iborat. Zichligi havoga nisbatan 0,9-1,0 g/sm3.
Yog’li gaz tarkibi 32-55 % metan, 28-68 % yuqori uglevodorodlardan iborat. Zichligi havoga nisbatan 1,15-1,4 g/sm3.
Sof gaz konlari Gazli (bo’r yotqiziqlarida), Gajak (yura davri ohaktoshlarida), Saltanattepa (quyi bo’r davri terrigen yotqiziqlarida), Rossiya Federatsiyasining Shebelinka (quyi perm yotqiziqlarida) va boshqa konlarda ochilgan. Bu konlarning gazi asosan metandan (93-94,8%) iborat.
Uglevodorod gazlari kuchli portlash xususiyatiga ega. Portlash paytidagi yopish reaktsiyasi juda tez o’tadi. Uglevodorod gazlarining juda oz miqdori ham havoda portlashi mumkin (havo bilan gaz shovqinli aralashma hosil qiladi). Portlashning eng past va eng yuqori chegaralari tegishlicha (% da) havo tarkibida metan uchun 5 va 15, propan uchun 2,4 va 9,5; og’irroq uglevodorodlar bug’lari uchun bunday miqdor yanada kam. Neft gazlari kimyo sanoatida va maishiy ehtiyojlar uchun juda qimmatli xom ashyo hisoblanadi.
GAZNING FIZIK XUSUSIYATLARI
Turli gazlarning fizik xususiyatlari 7.1-jadvalda keltirilgan. Gazning holati uch parametr - bosim (r), temperatura (T) va solishtirma hajm (V) (yoki zichlik ) bilan tavsiflanadi. Parametrlar oralig’idagi bog’lanishlar gazning harakatlanishini ifodalaydi. Bularni aniqlash gaz sanoatida turli amaliy masalalarni hal etishda asosiy rol o’ynaydi.
Termodinamik hisoblashlarda standart sharoit sifatida t=00C, р=0,1 MPa qabul qilingan. Gaz sanoatida turli hisoblash ishlarida esa t=200C va р=0,1 MPa (GOST 2939-63) qabul qilingan.
Uglevodorod gazlarining zichligi va qovushqoqligi ularning asosiy xususiyatlari hisoblanadi.
Z i ch l i k () - odatda gazning nisbiy zichlik qiymati (havoga nisbatan) ishlatiladi. Gazning zichligi deganda bir xil bosim va temperaturada bir birlik hajmdagi (1 sm3, 1 m3) gaz massasining shunday sharoitdagi havo hajmi massasiga bo’lgan nisbati tushuniladi. Neft gazlarining zichligi 0,554 dan (metan uchun) 0,695 gacha va undan yuqori (geptan uchun) bo’lishi mumkin.
Qovushqoqlik - turli tezlikda bir-biriga nisbatan parallel siljiyotgan gazlarning ikki qati orasida hosil bo’ladigan ichki ishqalanish kuchi. Uglevodorod gazlarining qovushqoqligi juda kam. Quruq uglevodorod gazining qovushqoqligi 00S da 1310-6Pas, havoniki 1710-6Pas. Bosim past bo’lganda temperaturaning ko’tarilishi bilan havo va gazning qovushqoqligi ham o’zgaradi. Bosim 4 MPas gacha bo’lganda gazning qovushqoqligi kam o’zgaradi, undan yuqori bosimda esa ortib boradi (7.2-jadval)
Turli gazlarning fizik xususiyatlari (M.A. Jdanov, 1981)
Eslatma: Jadvalda uglevodorodli gazlarning 0,1 MPa va 15,50S dagi xususiyatlari berilgan
Metanning dinamik qovushqoqligi, MPas
Bosim va temperatura bir vaqtda oshirilganda gazning qovushqoqligi bir oz ortadi, ammo bosim 3 MPa dan yuqori bo’lganda temperaturaning ortishi gazning qovushqoqligini pasaytiradi. Odatda molekulyar massasi nisbatan yuqori bo’lgan gazlar katta qovushqoqlikka ega bo’ladi (7.1-rasm). SI sistemasida dinamik qovushqoqlikning o’lchov birligi sifatida shunday muhitning qovushqoqligi qabul qilinganki, bu muhitda qatlamning 1 m2 maydoniga 1 s-1(Ns/m2) yoki 0,1 Pas gradient tezligiga teng bo’lgan 1 N ishqalanish kuchi ta’sir etadi. Neft gazining dinamik qovushqoqligi unchalik yuqori bo’lmaydi va temperaturaning ko’tarilishi bilan u ham ortadi.
NEFTNING XUSUSIYATLARI
Neft o’ziga xos hidli, yog’simon suyuqlik. Naftidlar qatorining birinchi vakili. Neftning tarkibini uglevodorodlar (metanli, naftenli va xushbo’y) va uglerodsiz komponentlar (asosan kislorod, oltingugurt, azot) tashkil etadi. Tarkibining asosiy qismini ko’proq uglevodorodlarning metan (parafinli) yoki neftli qatori tashkil etadi. yer ostida va ustida yaxshi siljish xususiyatiga ega. Odatda 1,2-2 km dan ortiq chuqurlikda gazsimon uglevodorodlar bilan birga hosil bo’ladi. Uyumlarda neft turli darajadagi engil va og’ir gazlar bilan to’yinadi.
Dunyoda qazib olinadigan neftning qariyb 1/3 qismida oltingugurt miqdori 1% dan ortiqroq. Neft kimyoviy jihatdan uglevodorodlarning murakkab aralashmasi va geteroatomli (asosan oltingugurtli, kislorod va azotli) organik birikmalardan iborat. Fizik nuqtai nazardan neft murakkab tuzilishli kolloid-dispersli modda. Ko’pchilik neftning benzinli va kerosinli fraksiyalarida xushbo’y uglevodorodlarning miqdori 3 dan 15% gacha, qolgan qismida 16% dan 27% gacha. Neftning moyli distillyatlari uglevodorod tarkibi bo’yicha aniq farqlanadi.
Yerning hozirgi strukturaviy tuzilishida 600 dan ortiq neft havzasi mavjud. Ularning maydoni bir necha ming km2 dan million km2 gacha bo’lib, jami 80 mln. km2 maydonni egallaydi. Shu jumladan 50 mln. km2 gacha quruqlikda, qolgani shelfda. Sanoatbop neftlilik 160 ta havzada aniqlangan, qolganlari qidiruv uchun istiqbolli hisoblanadi. Neft zaxiralari kaynozoy (25%), mezozoy (55%) va paleozoy (20%) davri jinslarida aniqlangan. Neftning dunyo bo’yicha zaxirasi 1994 yil boshida 79,7 mlrd. t ga teng bo’lgan. Neft zaxirasi va konlari turli mamkalatlar va regionlar bo’yicha notekis tarqalgan. Dunyo bo’yicha 30 mingta neft koni ochilgan. SHulardan 80% dan ortig’ini 1 mln. t neft olinadigan konlar tashkil etadi. Nodir konlar salmog’i (300 mln. t dan ortiq neft olinadigan konlar) dunyodagi hamma neft konlarining 0,2% ga to’g’ri keladi, ammo yer kurrasidagi neft zaxirasining 70% shu konlardadir. Neft konlari qit’alarga yondashgan akvatoriyalarda ko’plab topilgan.
19 asr oxiri 20 asr boshlaridan boshlab Farg’ona vodiysidan sanoatbop neft olinaboshlangan. Fizik holatiga ko’ra uglevodorodlar CH4 dan C4H10 gacha - gazlar C5H12 dan C16H34 gacha - suyuqliklar va C17H36 dan C35H72 gacha - qattiq (parafin) turlarga ajraladi. Grozniy, Cheleken, Farg’ona vodiysi, G’arbiy O’zbekistondagi neft konlarida neft tarkibining ko’p qismi metan qatoriga (CnH2n+2) mansub uglevodorodlardan iborat.
Neftning bahosi yengil va og’ir uglevodorodlarning miqdoriga, suyuq va qattiq uglevodorodlar tarkibiga va qo’shimchalar borligiga qarab belgilanadi. Neft quyidagi fraksiyalardan: 1000C gacha - birinchi navli benzin, 1100C gacha - maxsus benzin, 1350C gacha - ikkinchi navli benzin, 2650C gacha - kerosin («meteor» navi), 2700C gacha - oddiy kerosindan iborat. Qolgani yog’ va mazutga tegishli bo’lib, 400-4200C gacha isitib undan moy fraksiyalari olinadi.
Fraksiyalar miqdoriga ko’ra yengil (benzinli, moyli) o’rtacha va og’ir (yoqilg’ili, asfaltli va b.) neft farqlanadi. Neftning sifati uning tarkibida parafin, oltingugurt, smola va sh.o’. moddalarning bo’lishiga bog’liqdir. Chunonchi, parafinning miqdori bo’yicha neftlar quyidagicha farqlanadi: parafinsiz neftda - parafin 1 % dan ko’p bo’lmaydi, kam parafinli neftda - 1-2 % va parafinli neftda - 2 % dan ko’p parafin bo’ladi. O’rta Osiyo regionidagi neftlarda 4-5 % gacha parafin mavjud.
Oltingugurt neftda erkin va birikmalar (sulfidlar, merkaptanlar va b.) shaklida uchraydi. Neft tarkibida oltingugurt kam (0,5% gacha) va ko’p (0,5% dan ortiq) bo’lishi mumkin.
O’zbekistonning Buxoro-Xiva neft-gazli regionidagi Kruk konidagi neft o’rtacha va og’ir (0,8666-0,9006 g/sm3) turga mansub, neftdagi oltingugurtning miqdori 1,36 % dan 5,8 % gacha, parafin 0,86 dan 7,9 % gacha. Umid konidagi neft og’ir (0,8956) va oltingugurtli (1,47 %). Shuningdek, Sharqiy Chegara konidagi neft og’ir turga mansub (0,9146-0,9280). Oltingugurtning miqdori 1,6-2,34 %.
Tarkibidagi smola miqdoriga ko’ra smolasi kam, smolali va smolasi ko’p neftlar farqlanadi. Birinchisida smolaning miqdori 8% dan kam, ikkinchisida – 8-28 % va smolalisi ko’pida 28% dan ortiqroq bo’ladi.
Neftda xlor, yod, fosfor, margimush, kaliy, natriy, kaltsiy, magniy va sh.o’. elementlar ham oz miqdorda uchraydi. Bulardan tashqari neftning tarkibida kislorodli birikmalardan naftenli va moyli kislotalar, asfaltenlar va smolalar ham uchraydi. Buxoro-Xiva neft-gazli regionida joylashgan Sharqiy va G’arbiy Chegara konlaridagi neft kam smolali, tegishlicha 1,78-2,33 va 2,33-2,83% ni tashkil etadi. Sardob neft-gaz-kondensat konidagi neftda asfaltenlar 4,79 %, neft og’irligi o’rtacha - 0,8795 g/sm3.
Neftning fizik xususiyatlari
Neftning fizik xususiyatlariga siqiluvchanligi, to’yinish bosimi, zichligi, qovushqoqligi yoki ichki ishqalanishi va ustki tarangligi mansub. Avval zichlik haqida ma’lumot beramiz. Zichlik (hajm massasi) deb 1 m3 hajmdagi jins massasiga aytiladi. Tabiiy holatdagi jismning zichligi uning massasini hajmiga nisbatiga teng. SI sistemasida zichlik birligi qilib kg/m3 (g/sm3) qabul qilingan. Texnikada o’lchamsiz nisbiy zichlik miqdoridan foydalaniladi. Bu miqdor o’rganilayotgan modda zichligining standart modda zichligiga nisbati orqali topiladi. Qattiq va suyuq jismlar uchun standart modda sifatida 40S temperaturadagi suv qabul qilingan. Neft va neft mahsulotlarining nisbiy zichligi 200C da aniqlanadi va 40C suv zichligi nisbatiga teng bo’ladi. Neft zichligi quyidagi formula bilan aniqlanadi
bunda G – neft namunasining og’irligi, V – neft namunasining hajmi.
Neft zichligi 0,730 dan 1,06 g/sm3 gacha o’zgaradi. Masalan, Ozarbayjon neftlari zichligi 0,78-0,93, grozniy neftiniki 0,84-0,87, O’zbekiston Respublikasidagi Buxoro-Xiva neft-gazli regionida 0,79-0,94, Surxondaryo regionida 0,94-0,98, Farg’ona regionida 0,82-0,88 g/sm3 ga teng.
Kaliforniya (AQSh) neftlari zichligi 0,78-0,93, Meksikadagi ba’zi bir neftlarniki qariyb 1,05 g/sm3. AQShda neftning zichligi ANI (Amerika neft instituti) darajasida 600F (qariyb 15,50S)da aniqlanadi. Suvning zichligi bu sistema bo’yicha 100 ANIga teng. ANI darajasidan ushbu sistemaga o’tkazib hisoblash quyidagicha (sobiq Ittifoqda qabul qilingan);
bundan 100 ANI
ga to’g’ri keladi.
Neftda erigan gaz miqdori
Respublika konlaridagi neftlarning tarkibi va xossalari rang-barangdir. Ma’lum bir konda turli qatlamlardagi neftlar tarkibiga va fizik xususiyatlariga ko’ra bir-biridan sezilarli darajada farqlanadi. Bosim ortishi bilan neftda erigan gaz massasi ortib boradi va bu jarayon Genri qonuniga bo’ysunadi, ya’ni
Vr=rVn ,
bunda Vr  neftda erigan gaz miqdori,   gazning neftda eruvchanlik koeffisienti, r  bosim, Vn  neft hajmi. Gazning eruvchanlik koeffisienti bir xil kattalikka ega bo’lmay, neft tarkibiga, bosimga, temperaturaga va boshqa omillarga bog’liq ravishda o’zgarib turadi. Neft tarkibidagi ayrim moddalar gazni turli yo’sinda eritadi, bu moddalarning molekulyar massasi ortgan sari gazni eritish qobiliyati ham ortib boradi. Neftda erigan gazning miqdori m3/m3 yoki m3/t da o’lchanadi. Neft tarkibidagi gazning miqdori uni neftda erishi mumkin bo’lgan miqdoriga teng yoki undan kam bo’lishi mumkin. Bunday xususiyat qatlamdan olingan neft namunasini laboratoriyada tadqiq qilish yo’li bilan qatlamdagi bosimni asta-sekin kamaytirib borib aniqlanadi.
Neftning siqiluvchanligi deganda bosim ta’sirida uning o’z hajmini o’zgartirish xususiyati tushuniladi. Bunday tavsifni miqdoriy baholashda siqiluvchanlik koeffisientidan foydalaniladi. Tashqi bosim ortganda neftning hajmi dastlabki hajm va bosimning ortishiga proportsional o’zgaradi:
V=Vp ,
bunda V  suyuqlik hajmining o’zgarishi;   siqilish koeffisienti; V  suyuqlikning dastlabki hajmi; p  bosimning ortishi; () belgisi r bosimning ortishiga V ning kamayishining mos kelishini ifodalaydi.
Qatlam neftining o’rtacha siqiluvchanligi deganda uning hajmining bosim 0,1 MPa ga ko’paygandagi o’zgarish miqdori tushuniladi:
bunda β - siqilish koeffisienti; V-neft hajmining o’zgarishi; V- neftning dastlabki hajmi; p - bosimning o’zgarishi.
Neft siqiluvchanligi past bo’lib, 0,1 MPa bosimda 0,007-0,14% ga teng bo’ladi, ya’ni β=(7140)10-5MPa-1 .
Siqiluvchanlik koeffisienti bosim birlik ulushiga o’zgarganda neft hajmining nisbatan ortganini tavsiflaydi. Uning qiymati ko’pgina qatlam neftlarida (15)103MPa-1 atrofida bo’ladi. Neftning siqiluvchanligi kollektorlar siqiluvchanligi bilan birgalikda, asosan uyumlarni ishlatishda, shuningdek, alohida uchastkalarda bosimning o’zgarishini aniqlashning boshlang’ich davrida yoki alohida quduqlar tubidagi bosimni o’lchashda inobatga olinadi.
Neftning issiqlikdan kengayishi uning 10S ga isigandagi kengayish darajasini tavsiflaydi. Bu hodisa neftning issiqlikdan kengayish koeffisienti αn bilan aniqlanadi:
bunda V - temperatura t ga o’zgargandagi neft hajmining o’zgarishi, m3; V0 - neftning dastlabki hajmi, m3; αn ning o’lchov birligi - 1/0S.
Neftning issiqlikdan kengayish koeffisienti qiymati erigan gaz hajmi va bosimga unchalik bog’liq emas. Temperatura va molekulyar massasining ko’payishi bilan kengayish koeffisienti miqdori ham ortib boradi. Ko’pgina neftlarda termik kengayish koeffisienti (120)10-4 1/0S atrofida bo’ladi.