ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая характеристика газогидратов из "Газовые гидраты предупреждение их образования и использование" Гидраты газов представляют собой твердые соединения (кла-траты), в которых молекулы газа при определенных давлениях и температурах заполняют структурные пустоты кристаллической решетки, образованной молекулами воды с помощью прочной водородной связи. [c.5] Гидраты можно отнести к химическим соединениям, так как они имеют строго определенный состав, но это — соединения молекулярного типа, возникающие за счет вандерваальсовых сил. Химическая связь у гидратов отсутствует, поскольку при их образовании не происходит спаривания валентных электронов и пространственного перераспределения электронной плотности в молекуле. [c.5] Вандерваальсовые силы очень малы, однако энергия связи в клатратнои молекуле равна около 20—40 кДж/моль благодаря росту вандерваальсовых сил по мере сближения молекул. [c.5] В настоящее время экспериментально получены и изучены равновесные параметры гидратообразования практически всех известных природных и синтетических газов. Исключение составляют водород, гелий, неон. Расчеты показывают, что при =0°С для образования гидрата неона требуется давление 1,7-10 МПа, а для гелия —4-10 МПа. [c.6] В зависимости от условий образования и состояния гидрато-образователя внешне гидраты выглядят в виде четко выраженных прозрачных кристаллов разнообразной формы [10]. Гидраты, полученные в турбулентном потоке, представляют собой аморфную массу плотно спрессованного снега. Гидраты обладают высокой сорбционной способностью и иногда наличие сорбционной пленки жидких углеводородов на поверхности кристаллов приводит к тому, что они выглядят оплавленными. [c.6] В отличие от льда, где молекулы воды с помощью водородных связей образуют кольца из шести молекул, в гидратах молекулы воды соединяются вместе в кольца из пяти молекул и эти пятиугольные плоскости дополнительно объединяются и образуют додекаэдры. Лед не содержит полостей, в которых могли бы разместиться молекулы газов (кроме гелия и водорода). В гидратах длина водородных связей составляет 0,275 нм, т. е. почти такая же, как у обычного льда (0,276 нм). Размер полостей додекаэдров, образуемых молекулами воды в гидратах, достаточен для размещения в них молекул аргона (0,308 нм), криптона (0,338 нм), ксенона (0,38 нм), метана (0,406 нм), сероводорода (0,42 нм) и т. д. Значения, приведенные в скобках, представляют собой самые большие диаметры молекул для соответствующих компонентов. При любой компоновке додекаэдров все полости не могут быть заполнены полностью. Додекаэдры компонуются подобно атомам в кристаллах типа алмаза или пространственно центрированных кубических кристаллах, причем в каждом случае образуется несколько отличное распределение пространства между додекаэдрами. [c.6] Элементарная ячейка гидрата газа состоит из определенного числа молекул воды и газа. Соотношение воды и газа зависит от размера молекул газа-гидратообразователя. Один объем воды в гидратном состоянии связывает в зависимости от характеристики исходного газа от 70 до 300 объемов газа. [c.6] Структуры I и II (рис. 2) — кубические с длиной образующей куба около 1,2 и 1,74 нм соответственно. [c.7] В малых полостях структуры I могут располагаться молекулы газа, размер которых не превышает 0,52 нм, в больших — 0,59 нм. [c.8] При образовании гидрата такими газами, как Аг, СН НаЗ и другими, размер молекул которых не превышает 0,52 нм, могуг быть заполнены полностью малые и большие полости. Состав такого гидрата определяется по выражению 8С-46Н20 или ( Х )Х15,75Н20, где д может быть молекулой Аг, СН4, НаЗ и т д. Если же диаметр молекулы газа (СзНе, С1, ЗОз и т. д.) превышает 0,52 нм, то заполняются только большие полости гидрата. [c.8] При наличии смеси газов с различным диаметром молекул образуются двойные гидраты, у которых заполняются как малые, так и большие полости. Состав гидрата при этом определяется формулой 8Сг 1602 1З6Н2О или С -2Сй-17Н2О. [c.8] Основные факторы, определяющие условия образования и стабильного существования газогидратов, это наличие газов и их состав, фазовое состояние и состав воды, температура и давление. [c.8] Природные газы газовых, газоконденсатных и нефтегазовых месторождений (табл. 1) представляют собой большей частью смесь предельных углеводородов. [c.9] В природных газах чисто газовых и газоконденсатных месторождений основной компонент — метан, содержание которого достигает 98—99%. Наряду с метаном в природные газы входяг и более тяжелые углеводороды, содержание которых в чисто газовых месторождениях незначительно эти газы относятся к категории сухих . Газы газоконденсатных месторождений состоят из смеси сухого газа, пропан-бутановых фракции, ароматических компонентов, газового бензина и дизельного топлива. Газы, добываемые из нефтегазовых месторождений, более богаты тяжелыми углеводородами. [c.9] Природные газы часто содержат углекислоту, сероводород, азот и редкие газы. Наличие кислых газов резко улучшает условия гидратообразования. [c.9] Наряду с природными газами производится и потребляется некоторое количество различных искусственных газов (табл. 2). [c.9] Искусственные газы характеризуются низкой теплотворной способностью, наличием в них кислорода, водорода, непредельных углеводородов и значительным содержанием азота. [c.9] Современные представления о генезисе углеводородов на нашей планете позволяют утверждать, что залежи природного газа и нефти сформировались в водонасыщенных пластах при вытеснении воды из пористых пластов-коллекторов. Генерируемые газы или нефть в земной коре постоянно контактируют с норовой водой и насыщаются ее парами. Содержание их определяется составом газа, минерализацией воды, давлением, температурой и параметрами пористой среды пласта. [c.10] Влагосодержание газа определяют различными методами. Наиболее простой, но вполне достаточный для газопромысловой практики графический метод — это определение влагосодержания природного газа по номограмме (рис. 3), которая получена в результате обработки многочисленных определений влагосодержания природного газа относительной плотности по воздуху А 0,6 прямыми методами. На номограмме нанесена равновесная кривая гидратообразования, ограничивающая определенную область, в которой влагосодержание газов должно определяться из условия равновесия паров воды над гидратами. [c.10] Вернуться к основной статье