Wybrane elementy termodynamiki gazu ziemnego

Transkrypt

1 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Dr hab. nż. Stansław Nagy, of. nzw. Kraków, 0

2 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Sps treśc Własnośc fzyczne układów jedno weloskładnkowych -defncje podstawowe... 4 Równowaga cecz para. Podstawy teoretyczne Stała równowag Wyznaczene stałej równowag układów rzeczywstych Korelacje emyczne Korelacje w oparcu o równane stanu....3 Ogólna postać równana stanu gazu rzeczywstego Wpływ nepewnośc określana składu węglowodorów cężkch C 7+ na parametry termodynamczne Wpływ nepewnośc określana składu węglowodorów cężkch C 7+ na eksploatacje złoża gazokondensatowego Klasyfkacja złóż węglowodorów Identyfkacja płynu złożowego... Error! Bookmark not defned. 3. Przygotowane odwertu do poboru óbk złożowej a reezentatywność óbk Error! Bookmark not defned. 3.3 Identyfkacja ropy naftowej... Error! Bookmark not defned Dagram fazowy ropy naftowej... Error! Bookmark not defned Identyfkacja ropy naftowej w warunkach polowych... Error! Bookmark not defned Analza laboratoryjna ropy naftowej... Error! Bookmark not defned. 3.4 Identyfkacja płynu złożowego- Lekka ropa naftowa... Error! Bookmark not defned. 3.5 Dagramy fazowe lekkej ropy naftowej... Error! Bookmark not defned Identyfkacja lekkej ropy naftowej (volatle ol) w warunkach polowych... Error! Bookmark not defned Analza laboratoryjna lekkej ropy naftowej... Error! Bookmark not defned. 3.6 Identyfkacja płynu złożowego-gaz kondensatowy. Error! Bookmark not defned Dagramy fazowe gazu kondensatowego... Error! Bookmark not defned Identyfkacja gazu kondensatowego w warunkach polowych... Error! Bookmark not defned Analza laboratoryjna gazu kondensatowego... Error! Bookmark not defned. 3.7 Identyfkacja płynu złożowego- gaz kondensujący. Error! Bookmark not defned Dagramy fazowe gazu kondensatowego... Error! Bookmark not defned Identyfkacja gazu kondensującego w warunkach polowych... Error! Bookmark not defned. 3.8 Identyfkacja płynu złożowego- gaz bezgazolnowy (suchy). Error! Bookmark not defned Dagramy fazowe gazu bezgazolnowego... Error! Bookmark not defned. 4 Przemany termodynamczne w ocese sężana gazu Moc sawność sężark Oblczena poltropowe : Współczynnk sawnośc: Lteratura... 7

3 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 3 6 Dodatek. Własnośc fzyczne płynów złożowych termodynamczna charakterystyka złóż węglowodorów - korelacje Równane stanu gazu rzeczywstego Współczynnk objętoścowy gazu wyznaczny jest z równana Lepkość gazu zemnego Własnośc ropy naftowej Wykładnk gazowo-ropny w stane nasycena (rozpuszczalność gazu rope w punkce nasycena) Cśnene nasycena (cśnene wrzena) Współczynnk objętoścowy ropy naftowej Współczynnk ścślwośc ropy naftowej (zotermczny) Lepkość ropy naftowej Własnośc wód złożowych Gęstość masy Lepkość dynamczna Rozpuszczalność gazu w wodze złożowej Izotermczny współczynnk ścślwośc wody złożowej Współczynnk objętoścowy FVF Inne własnośc fzyczne Własnośc chemczne... 34

4 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 4 Własnośc fzyczne układów jedno weloskładnkowych -defncje podstawowe Układ jednoskładnkowy defnowany jest jako układ zawerający jeden (czysty) składnk, np. woda, metan, azot tp. Układ weloskładnkowy układ zawerający co najmnej składnk. Układy weloskładnkowe w nżyner naftowej zawerają od 5 do klkudzesęcu składnków. Faza jednorodna część układu oddzelona od nnej częśc powerzchną rozdzału. Dowolna substancja czysta posada w punkce potrójnym trzy fazy: stałą (np. lód), cekłą parową. W szczególnośc faza ne mus być cągła, może być zdyspergowana. Faza stała (lód) w zależnośc od cśnena temperatury mogą tworzyć różne formy krystalczne, które równeż tworzą fazy. W nżyner naftowej zwykle stotne są tylko trzy fazy: stała, cekła gazowa. ermn para używany jest często zamenne jako gaz, pommo, że właścwa jego defncja ograncza sę jedyne do obszaru pomędzy punktem potrójnym punktem krytycznym czystej substancj. Prężność pary cśnene pary nasyconej nad roztworem ceczy, na dagrame p- lna pomędzy punktem potrójnym punktem krytycznym (dla układu jednoskładnkowego) Punkt krytyczny- punkt w którym brak jest różncy pomędzy własnoścam fazy cekłej gazowej. Współrzędne punktu określają cśnene krytyczne pc, temperaturę krytyczną c objętość właścwą krytyczną vc. Dla czystej substancj temperatura krytyczna jest temperaturą, powyżej której cecz ne można skroplć nezależne od cśnena. Podobne cśnene krytyczne jest grancą, powyżej której ne stneje rozróżnene pomędzy fazą cekła gazową. Ostatna uwaga trac sens dla układu weloskładnkowego. Punkt potrójny punkt na krzywej p- w którym współstneją trzy fazy: stała, cekła gazowa (dla układu jednoskładnkowego). Krzywa nasycena lna rozdzału faz występuje pomędzy fazą stałą cekła (krzywa zamarzana/topnena) fazą cekłą gazową (krzywa rosy/wrzena) oraz pomędzy fazą stałą gazową (krzywa sublmacj/resublmacj). Przejśca fazowe np. z fazy stałej do fazy cekłej czy z fazy cekłej do gazowej zawsze wymagają dostarczena energ. Podkreślć należy, że rozważana dotyczące zejść fazowych należy zawsze owadzć oddzelne dla układów jednoskładnkowych weloskładnkowych. Prężnośc par czystych substancj lczone mogą być albo na postawe równana Claususa- Clapeyrona albo na podstawe emycznych równań typu Redla, Ptzera, Lee-Keslera, Antone, czy bezpośredno z równana stanu gazu rzeczywstego (n, Penga Robnsona). Wykres logarytmu ężnośc pary ( ln pv ) od odwrotnośc temperatury absolutnej (co wynka z równana Calususa-Clapeyrona) jest nazywany wykresem Coxa.

5 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 5 Gęstość masy Gęstość masy zdefnowana jako masa zypadająca na jednostkę objętośc zależy zarówno od cśnena jak od temperatury. Współczynnk objętoścowy FVF Innym parametrem zdefnowanym tradycyjne w nżyner naftowej jest bezwymarowy współczynnk objętoścowy FVF określający stosunek rzeczywstej objętośc płynu do objętośc płynu w warunkach normalnych.

6 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 6 Równowaga cecz para. Podstawy teoretyczne Faza jest defnowana jako część systemu o jednakowych fzycznych chemcznych właścwoścach, jednorodnym składze oddzelonej od nnych faz powerzchną granczną. Najważnejsze fazy występujące w odukcj węglowodorów, jakm są ropa naftowa gaz zemny to faza cekła faza gazowa (rzadzej faza stała - hydraty ). Woda jest zwykle równeż obecna jako dodatkowa faza cekła lub w postac pary. Fazy te mogą koegzystować w równowadze wówczas, gdy zmenne opsujące daną równowagę pozostają stałe w czase mejscu. Główne zmenne określające stan równowag to: temperatura układu, cśnene P skład z. Warunk, pod którym różne fazy pozostają w równowadze mają ogromne znaczene w odukcj ropy naftowej (mędzy nnym zy ojektowanu separatorów napowerzchnowych). Oblczena równowagowe operają sę na pojęcu stałej równowag.. Stała równowag Stała równowag K danego składnka jest defnowana jako stosunek udzału molowego -tego składnka w faze gazowej y, do udzału molowego tegoż składnka w faze cekłej x : y x K (-) Przy nskch cśnenach (ponżej 6,8 atm. = 00 psa), dla meszanny heterogencznej oblczene stałej równowag można zeowadzć z użycem awa Raoulta-Daltona. Prawo Raoulta mów, że cśnene parcjalne P składnka w meszanne jest loczynem udzału molowego -tego składnka w faze cekłej cśnena pary nasyconej tegoż składnka P s, czyl: P = x P s (-) gdze: P cśnene parcjalne -tego składnka P s -cśnene pary nasyconej -tego składnka x -udzał molowy -tego składnka w faze cekłej Prawo Daltona stanow, że cśnene parcjalne -tego składnka w faze gazowej jest równe loczynow udzału molowego tegoż składnka w faze gazowej całkowtemu cśnenu w układze, czyl: P = y P (-3)

7 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 7 gdze: P -całkowte cśnene w układze y -udzał -tego składnka w faze gazowej W warunkach równowag zgodne z wcześnejszym założenam cśnene parcjalne - tego składnka w faze gazowej mus sę równać cśnenu parcjalnemu tegoż składnka w faze cekłej. Przyrównując te równana do sebe otrzymujemy: x P s = y P (-4) Przekształcając powyższe wyrażene oraz wstawając do nego stałą równowag otrzymamy: K P s P y x (-5) Z równana (-5) wynka, że stała równowag dealnej meszanny jest funkcją cśnena temperatury (cśnene nasycena jest funkcją temperatury). Znajomość stałych równowag składu molowego układu weloskładnkowego pozwala na oblczene składu poszczególnych faz oraz udzałów tych faz w układze. Udzał fazy cekłej defnowany jest następująco: L N N L (-6) Udzał fazy gazowej: V V N (-7) N Przy czym oczywśce: L + V = (-8) Całkowty udzał -tego składnka w meszanne: N z (-9) N Udzał molowy -tego składnka w faze cekłej: L L N x (-0) N Udzał molowy -tego składnka w faze gazowej:

8 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 8 y N N V V (-) Z powyższych defncj wynka następująca zależność: x y z (-) gdze: N L -lość mol fazy cekłej N V -lość mol fazy gazowej N -całkowta lczba mol (N = N L + N V ) N V lczba mol -tego składnka w faze gazowej N L lczba mol -tego składnka w faze cekłej Zapsując dla -tego składnka meszanny równane blansu masowego, otrzymujemy zależność: z N = x N L + y N V (-3) gdze: z N -całkowta lczba mol -tego składnka w meszanne x N L - całkowta lczba mol -tego składnka w faze cekłej meszanny y N V - całkowta lczba mol -tego składnka w faze gazowej meszanny Oblczena równowagowe wygodne jest owadzć dla jednostkowej lośc substancj w układze, tzn. dla jednego mola meszanny, czyl N = [mol]. Korzystając z tego założena, równane (-3) zyjmuje postać: z = Lx + Vy (-4) Wstawając równane (-) do równana (-4) w celu wyelmnowana z tego równana y, otrzymamy: z = Lx + V(x K ) (-5) Wyznaczając z powyższego równana x oraz korzystając z równana (-8) w celu wyelmnowana welkośc L otrzymamy: z x (-6) V ( K )

9 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 9 y z K V ( K ) (-7) Poneważ x y, możemy zapsać, że: y x 0 (-8) Wążąc ze sobą równana (-6) (-7) ostateczne otrzymujemy równane Rachford a- Rce a w postac: z ( K ) f ( V ) 0 V ( K ) (-9) Warunkem stnena dwóch faz w równowadze jest: f() < 0 f(0) > 0 (-0)

10 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 0 Cśnene P b z K Cecz - fa zy z K z K CP z K P d z K Gaz z K temperatura Rys. -. Krzywe nasycena układu. Wyznaczene stałej równowag układów rzeczywstych Dla układów doskonałych stała równowag K jest funkcją cśnena układu P temperatury. W układach rzeczywstych występuje jednak, zwłaszcza w faze cekłej, wzajemne oddzaływane na sebe poszczególnych składnków układu, co ma wpływ na warunk równowag. Wpływ ten możemy zapsać w następującej postac: K = f(p,, z, z,, z n ) (-) Istneje wele sposobów wyznaczana stałych równowag fazowej układów rzeczywstych, od ostych do bardzo skomplkowanych... Korelacje emyczne Wpływ składu układu na welkośc stałych równowag K składnków uwzględna sę za pomocą tzw. cśnena zbeżnośc. Dla pewnego cśnena zwanego cśnenem zbeżnośc krzywe równowag zbegają sę w jednym punkce, który odpowada wartośc stałej równowag K =. ak węc zez cśnene zbeżnośc rozume sę cśnene, zy którym stałe równowag wszystkch składnków układu są równe jednośc, a węc zatracają sę ndywdualne różnce pomędzy składnkam. Przy oacowanu wynków dośwadczalnych zauważono, że zwększene cśnena powoduje zmnejszane sę stałej równowag do pewnego mnmum, po czym, nezależne od własnośc składnka następuje jej wzrost, zy czym wartoścą granczną jest jeden.

11 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Cśnenem, zy którym to następuje jest właśne cśnene zbeżnośc. Welkość cśnena zbeżnośc zależy od składu układu. Istneje klka metod wyznaczana cśnena zbeżnośc. Najostszą z nch jest zaoponowana zez nstytut amerykańsk Natural Gasolne Assocaton of Amerca metoda grafczna zwana metodą NAGA. Istotą metody jest zastąpene układu rzeczywstego zez hpotetyczny układ dwuskładnkowy. Przy cśnenach nezekraczających 35 MPa dość dobre wynk uzyskuje sę na podstawe monogramu zaoponowanego zez F. W. Wnna. Składa sę on z satk zoterm zobar odpowadających temperaturze cśnenu układu oraz z drobnk nomografcznej do odczytana stałych równowag fazowej... Korelacje w oparcu o równane stanu Dla rzeczywstych układów dwufazowych, warunkem konecznym stnena równowag cecz/para zy stałym cśnenu temperaturze jest posadane zez dany układ mnmum energ swobodnej Gbbsa, co oznacza równość fugatywnośc poszczególnych składnków w każdej faze roztworu. Matematyczne warunk równowag zapsuje sę w postac: = L = V (-) P = P L (V L,, x ) = P V (V V,, y ) (-3) f L (P,, x ) f V (P,, y ) = 0 (-4) Fugatywnoścą (lotnoścą) danego gazu nazywa sę taką funkcję koncentracj, temperatury cśnena, która pozwala zależnośc termodynamczne dla gazu dealnego stosować dla gazu rzeczywstego podstawając ją w mejsce cśnena. ym sposobem fugatywność wyraża cśnene efektywne. Dla gazu dealnego potencjał termodynamczny określony jest równanem: G = G o + R ln(p) (-5) a dla gazu rzeczywstego: G = G o + R ln(f) (-6) W konsekwencj stosowana zależnośc wynkających z równań Maxwella dla potencjału termodynamcznego (dg = Vdp), wzór na fugatywność otrzymujemy w postac: P R R ln( f ) R ln( P) V dp (-7) p 0

12 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Oczywśce dla gazu dealnego fugatywność równa sę wartośc cśnena. W obszarach, dla których odchyłk gazu rzeczywstego od doskonałego są stosunkowo newelke, dla fugatywnośc z dostateczną dokładnoścą można stosować wzór: f P P d (-8) w którym: P -rzeczywste cśnene gazu w danych warunkach P d cśnene, jake małby gaz dla danych V w oparcu o równane gazu dealnego W zypadku fazy cekłej fazy gazowej fugatywność -tego składnka jest wyznaczana z równana stanu pozez współczynnk fugatywnośc : f ln ln p v R p n, v, n j dv ln v pv R (-9) gdze: n -lczba mol -tego składnka w opsywanej (cekłej lub gazowej) faze p n, v, n j -pochodna wyznaczana z równana stanu Ogólna postać równana stanu Penga-Robnsona (PR-EOS): R a p v b ( v b)( v b ) (-30) Parametry równana PR: a c c R a (-3) P c b b R P c c (-3) m d d d (-33) 0 c m (-34)

13 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 3 Parametry meszana równana stany Penga-Robnsona: am n n j j 0.5 a a k (-35) j j n bm A B ap R bp R b (-36) (-37) (-38) Równane stanu PR zapsane ze względu na Z: f(z)=z 3 +(B-)Z +(A 3B -B)Z (AB B B 3 )=0 (-39) Warunek mnmum fugatywnośc stanow kryterum zy wyborze perwastka równana (-39) jako współczynnka ścślwośc odpowednej fazy. Jeżel równane (-39) posada węcej nż jeden neujemny perwastek rzeczywsty, to wyberany jest ten, dla którego fugatywność rozpatrywanej fazy będze najmnejsza. Z ogólnego równana defnującego fugatywność parcjalną -tego składnka. Dla równana stanu PR otrzymujemy: f b ( Z ) ln( ) ln ln( Z B) p bm A B n j ( a a ) j j am j 0.5 ( k j ) b Z.44B ln bm Z 0.44B (-40) W powyższych równanach współczynnk lczbowe zyberają postać: Ω a =0,45740, Ω b =0,07780, d 0 =0,37464, d =,546, d =-0,99.,,

14 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 4.3 Ogólna postać równana stanu gazu rzeczywstego Daje sę zauważyć, że awe wszystke kubczne równana stanu gazu rzeczywstego mogą być wyrażone za pomocą uogólnonej formy zez następujące cztery stałe równana: R P V b V a ubv wb (-4) Parametry u w zyjmują odpowedne wartośc w zależnośc od równana stanu, jake chcemy uzyskać z powyższej uogólnonej formy (-4). Po wstawenu wartośc u w do równana (-4) po krótkej redukcj uzyskamy konkretną postać nteresującego nas równana stanu. ablca -. Stałe uogólnonej postac równana stanu yp równana stanu u w Van der Waals 0 0 Redlch-Kwong 0 Soave-Redlch-Kwong 0 Peng-Robnson - Heyen -w f(ω,b) Kubczne f(ω) u /4 Patel-eja -w f(ω) Schmdt-Wenzel -w f(ω) Yu-Lu f(ω) u-3 Równane (-4) zapsane dla współczynnka ścślwośc Z zybera postać: Z 3 +(UB B-)Z +(WB UB UB+A)Z-(WB 3 +WB +AB)=0 (-4) Równane dla współczynnka fugatywnośc zybera postać: b ln ( Z ) ln( Z B) bm Z B[ U ( U ln Z B[ U ( U 4W ) 4W ) ] ] b bm ( U A 4W ) 0.5 B (-43) gdze:

15 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego [ ( a a ) ( k )] j j j j j (-44) 0.5 [ ( a a ) ( k )] (-45) j j j j j.4 Wpływ nepewnośc określana składu węglowodorów cężkch C7+ na parametry termodynamczne. Płyn złożowy stanow złożoną meszannę weloskładnkową, której scharakteryzowane wymaga wysokej ecyzj zarówno w stosowanych metodach pomarowych jak oblczenowych. Jest powszechne wadomym, że newelke zmany w wynkach analzy chemcznej gazu czy też w parametrach równań stanu mogą spowodować bardzo duże różnce w parametrach określających podstawowe własnośc termodynamczne płynu złożowego. Do podstawowych własnośc termodynamcznych płynu złożowego należą: emperatura krytyczna Cśnene krytyczne Krytyczna temperatura kondensacj zwana temperaturą lub punktem krkodentermu, Krytyczne cśnene kondensacj zwane cśnenem lub punktem krkodenbaru. Krytyczna temperatura kondensacj jest to maksymalna temperatura zy której możlwe jest jeszcze współstnene fazy gazowej cekłej. Punkt na krzywej rosy, któremu odpowada krytyczna temperatura kondensacj

16 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 6 nazywany jest punktem krkodentermu. Krytyczne cśnene kondensacj określa wartość maksymalnego cśnena zy którym mogą współstneć w stane równowag dwe fazy: gazowa cekłą. Punkt ten może leżeć na krzywej rosy lub też na krzywej wrzena. Przynależność tego punktu do jednej z tych krzywych zależy od położena punktu krytycznego, o czym decyduje skład meszanny. Jednym z najważnejszych parametrów termodynamcznych meszanny węglowodorów jest krytyczna temperatura kondensacj, poneważ parametr ten w sposób jednoznaczny określa wartość temperatury powyżej której gaz zemny może występować tylko w cśnene panujące w układze. postac fazy gazowej bez względu na Gaz zemny wydobywany ze złóż zawera znaczne lośc węglowodorów cężkch. Węglowodory te musza zostać usunęte z gazu w takm stopnu, aby w warunkach temperatury cśnena, zy których gaz zesyłany jest gazocągem, ne zachodzł oces kondensacj tych węglowodorów. Newelk wzrost stężena węglowodoru o lczbe atomów węgla równej lub wększej od 0 ma bardzo duży wpływ na temperaturę kondensacj węglowodorów zy danym cśnenu. Przykładowo, wzrost stężena dodekanu w gaze bazowym tylko o ppm powoduje, że krytyczna temperatura kondensacj gazu wzbogaconego w dodekan jest wększa od krytycznej temperatury kondensacj gazu bazowego o około 5oC. Obecność cężkch frakcj węglowodorów jest charakterystyczne dla złóż gazokondensatowych.

17 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 7.5 Wpływ nepewnośc określana składu węglowodorów cężkch C7+ na eksploatacje złoża gazokondensatowego Nepewność określana składu płynu złożowego (szczególne frakcj C 7+ ) ma równeż wpływ na zebeg eksploatacj złoża gazokondensatowego. Eksploatacja złóż gazokondensatowych, znaczne różn sę od eksploatacj złóż ropy naftowej czy złóż czysto gazowych. Osoblwoścą takch złóż jest to, że dla ch odkryca występują trudnośc, poneważ system złożowy znajduje sę w pełn lub awe w pełn w stane pary (krytyczna temperatura systemu jest nższa od temperatury złożowej). Z tego powodu dla optymalnego ojektowana eksploatacj złóż gazo-kondensatowych, należy znać właścwośc meszanny gazo-kondensatowej. W ocese eksploatacj złóż gazowo-kondensatowych pojawają sę swoste oblemy w samych złożach oraz w nstalacjach powerzchnowych, np.tak zwana wsteczna kondensacja, czyl wykraplane sę cęższych węglowodorów zy spadku cśnena w złożu, wywołuje następujące zjawska: pojawene sę cekłych węglowodorów w porach skały, a zwłaszcza w strefe zyodwertowej, co powoduje zmnejszene zepuszczalnośc złoża; wykraplane sę węglowodorów ze zmennym natężenem, co powoduje zmanę zawartośc tych węglowodorów w gaze wydobywanym na powerzchnę; obcążene słupa gazu w odwerce kondensatem, a zy nedostatecznej ędkośc zepływu w rurach wydobywczych, gromadzene sę kondensatu na spodze odwertu. Sawą fundamentalną jest poberane reezentatywnych óbek meszanny

18 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 8 gazo-kondensatowej bezpośredno po udostępnenu złoża. Badana fzykochemczne tych óbek umożlwają sporządzene krzywych zejść fazowych. 3 Klasyfkacja złóż węglowodorów Układy węglowodorowe występujące jako naturalne złoża kopaln mogą znajdować sę w różnych warunkach równowagowych. Układy te mogą znajdować sę w złożu jako systemy jedno- dwufazowe. W układze jednofazowym występują zawsze złoża gazowe, złoża gazowo-kondensatowe oraz ropne występują jako jednofazowe powyżej krzywej nasycena. Przedstawony podzał złóż uzależnony jest od parametrów składu oraz temperatury złożowej. Położene temperatury złożowej względem punktów kryteralnych: C-krytycznego C-krkondentermu determnuje o ustalenu typu złoża węglowodorowego: a) złoże ropne którego temperatura krytyczna jest wyższa od temperatury złożowej b) złoże gazowo-kondensatowe, o temperaturze krytycznej wyższej od złożowej, ale nższej od złożowej temperatury krkondentermu. Punkt krkondentermu zdefnowany jest jako punkt odpowadający maksymalnej temperaturze na krzywej nasycena układu węglowodorowego c) c złoże gazowe, którego zarówno temperatura krytyczna jak temperatura krokodentermu są nższe od temperatury złożowej. d) złoże ropne z czapą gazową posadające dwe krzywe nasycena: ropa naftowa nasycona ( C, C t ) oraz gaz czapy (gaz nasycony) (C, C t ). Pojęce stanu nasycena płynu złożowego jest umowne. W szczególnośc cśnene nasycena w zadanym punkce złoża jest funkcją welu zmennych np. r, R, k, h,...

19 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 9 yp złoża mus być określony w początkowej faze eksploatacj złoża. Jest on decydującym czynnkem wpływającym na zasadncze decyzje zwązane z eksploatacją rozwercanem złoża. Metody poboru óbk płynu złożowego, typ wyposażena wgłębnego napowerzchnowego, oblczena odnośne zasobów geologcznych wydobywalnych ewentualny wybór metod wtórnych zależą od typu płynu złożowego. W nżyner złożowej defnuje sę następujące cztery lub pęć typów płynu złożowego: ropa naftowa, (typowa (black ol) lub lekka ropa naftowa (volatle ol)), gaz kondensatowy (retrograde gas), gaz kondensujący (wet gas) gaz bezgazolnowy (suchy) (dry gas). Dodatkowo wydzelć można układy bardzej złożone: ropa naftowa z czapą gazową, ropa naftowa z czapą gazową kondensatową.

20 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 0 Rys. 3. Podzał złóż w zależnośc od składu temp. złożowej Oócz tych dwóch tradycyjnych klasyfkacj znana jest klasyfkacja rozszerzona (Smth, racy, Farrar, 99) ujmująca dwa dodatkowe płyny złożowe btumnów (btumnen) (4<API<0) cężkej ropy (ar Heavy ol) (0<API<0).

21 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 4 Przemany termodynamczne w ocese sężana gazu W ocese sężana mogą zachodzć różne zemany, w zależnośc od sposobu wymany cepła z otoczenem. Zasadnczo w trakce sężana występuje chłodzene, a konkretne chłodzene wewnętrzne. Inaczej mówąc, równolegle sężamy chłodzmy. Łatwo to sobe wyobrazć na zykładze sężark tłokowej, gdze wymana cepła zachodz pozez ścank cylndra. Jednocześne podczas sężana wydzela sę cepło tarca. Praca technczna odwracalna dla dowolnej zemany poltropowej określona jest zależnoścą l tod l vdp tnd Jej wartość zależy od rodzaju zemany, czyl od zebegu v( p), a zatem od wymany cepła z otoczenem oraz od cepła tarca. Pracę odwracalną dla różnych zeman poltropowych zedstawono na wykrese (p,v) rys. 4. p ''' '' ' n=, =const <n< n= =const n> n= n=0 V

22 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Rys. 4. Przebeg sężana dla różnych zeman odwracalnych. Jeżel uwzględnmy cepło tarca, to otrzymamy zależność na rzeczywstą technczną acę sężana. l l q t tod f f vdp q Na rys 4. zaezentowano zebeg ocesu sężana dla czterech szczególnych zypadków: bez wymany cepła z otoczenem bez cepła tarca ( q 0, 0 q f ), czyl dla zemany zentropowej, gdze n dla zemany adabatycznej ( n q 0 ) z tarcem ( q f 0 ), gdze dla zemany z chłodzenem ewentualne z tarcem ( q 0, 0 q f ), gdze wykładnk poltropy n dla zemany z ntensywnym chłodzenem, w której temperatura gazu ne ulega zmane ( = const) oraz cepło tarca( q f 0 ). q 0, może występować 4. Moc sawność sężark Praca zoentropowa jest zmaną entrop kg sężonego gazu od cśnena P do P. H s Z avg R P k P MW k k k

23 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 3 gdze: H s = aca zoentropowa [kj/kg] Z avg = uśrednony współczynnk ścślwośc [-] R= unwersalna stała gazowa, 8,34 = temperatura na ssanu [K] kj kmol K MW= masa cząsteczkowa gazu kg kmol k= wykładnk zoentropowy [-] P = cśnene ssana (na wloce sężark) [kpa] P = cśnene tłoczena ( na wyloce sężark) [kpa] Uśrednony współczynnk ścślwośc: Z avg Z Z Moc potrzebna do sężena gazu może być oblczona z zależnośc : gdze: Ghp - moc potrzebna do sężena gazu [kw] w - masowe natężene zepływu [kg/h] s - współczynnk sawnośc zoentropowej w H Ghp s 3600 s Ghp jest faktyczna mocą sężark ne uwzględnającą strat energ na pokonane oporów tarca w łożyskach w neruchomych częścach sężark tp. Moc na wale oznaczona jest Bhp jest ona faktyczna moc sężark uwzględnająca straty mechanczne.

24 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 4 m Ghp Bhp lub mechnczne straty Ghp Bhp _ gdze: Bhp - moc na wale sężark [kw] m - współczynnk sawnośc mechancznej [-] eoretyczną temperaturę gazu na wyloce sężark można określć zy pomocy: k k deal P P deal Faktyczną temperaturę na wyloce sężark można w zyblżenu określć za pomocą: s k k actual P P actual 4. Oblczena poltropowe : Poltropowe oblczena są podobne do zoentropowych a węc: n n avg p P P n n MW R Z H H p - aca poltropy [kj/kg] Z avg - uśrednony współczynnk ścślwośc [-]

25 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 5 kj kmol K R -unwersalna stała gazowa, 8,34 - temperatura na ssanu [K] MW - masa cząsteczkowa gazu kg kmol n - wykładnk poltropy [-] P - cśnene ssana (na wloce sężark) [kpa] P - cśnene tłoczena ( na wyloce sężark) [kpa] Moc potrzebna do sężena gazu może być oblczona z zależnośc [4]: w H p Ghp 3600 p Ghp - moc potrzebna do sężena gazu [kw] w - masowe natężene zepływu [kg/h] p - współczynnk sawnośc poltropowej [-] 4.3 Współczynnk sawnośc: Współczynnk sawnośc jest używany do określena różncy pomędzy teoretyczną a rzeczywstą acą sężana. Sężark odśrodkowe są odukowane z wykorzystanem współczynnka sawnośc poltropowej. Natomast zebeg sężana w sężarce tłokowej uważany jest zez oducentów sężarek za zentropowy [4]. Współczynnk sawnośc zoentropowej: gdze: s H s H

26 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 6 H zmana entalp sężanego gazu od cśnene na ssanu do cśnena na wyloce. kj kg Współczynnk sawnośc poltropowej: H p p H gdze: H zmana entalp sężanego gazu od cśnene na ssanu do cśnena na wyloce. kj kg Porównując te sawnośc uzyskamy zależność: n k p n k Sawność poltropowa jest wyznaczana eksperymentalne, jest ona ne zależna od stopna sężana jak równeż od kompozycj gazu. Sawność mechanczna uzależnona jest od: konstrukcj sężark, smarowana, jakośc wykonana, obcążena oraz warunków eksploatacj. Zawera sę on w grancach 85% 95%. m

27 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 7 5 Lteratura. Ahmed., Gady G., Story A., 985, A generalzed Correlaton for Characterzng the Hydrocarbon Heavy Fractons, Paper SPE 466. Ahmed., 989, Hydrocarbon Phase Behavor 3. Ahmed., 989, Hydrocarbon Phase Behavor 4. Ahmed., Cady G., Story A., 985, A generalzed Correlaton for Characterzng the Hydrocarbon Heavy Fractons, Paper SPE Behrens R., Sandler S., 986, he Use of Sem-contnuous Descrpton to Model the C7+ Fracton n Equaton of State Calculaton, Paper SPE/DOE Ceselczyk E., Zastosowane Kubcznych Równań stanu w Inżyner Procesów Gazownczych, Instytut Górnctwa Naftowego I Gazownctwa, Prace nr, Kraków 00, 7. Cotterman R.L., Bender R., Prausntz J.M., 985, Phase Equlbra for Mxtures Includng Very Many Components Development and Applcaton of Contnuous hermodynamcs for Chemcal Process Desgn, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. Vo. 4, p Cotterman R.L., Prausntz J.M., 985, Flash Calculatons for Contnuous or Semcontnuous Mxtures Usng an Equaton of State, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev. Vo. 4, p Dawdowcz S., Zarys ermodynamk Gazu Zemnego, Skrypt Uczelnany 063, Kraków 986, 0. Dawdowcz S., Kraków 986, Zarys ermodynamk Gazu Zemnego, Skrypt Uczelnany 063. Edmster W.C., 958, Appled Hydrocarbon hermodynamcs, Part 4. Com essblty Factors and Eąuatons of State, Pet. Refner, Vol. 37, pp Edmster W.C., 958, Appled Hydrocarbon hermodynamcs, Part 4. Comessblty Factors and Equatons of State, Pet. Refner, Vol. 37, pp Hoffman A.E., Crump J.S., Hocott C.R., 953, Equlbrum Constants for Gas-Condensate System, Pet. rans. AIME, Vo. 98, p.l 4. Hoffman A.E., Crump J.S., Hocott C.R., 953, Equlbrum Constants for Gas-Condensate System, Pet. rans. AIME, Vo. 98, p. 5. Jhaver B.S., Youngren G.K., 988, hree Parameter Modfcaton of the Peng Robnson Equaton of State to Imove Volumetrc Predctons, SPE Res. Eng., (Aug. 988), p Katz D.L., Froozabad A., 978, Predctng Phase Behavor of Condensate/Crude Ol Systems Usng Methane Interacton Coeffcents,- J. P.-.-,- Vol, 9,- p, 64J Katz D.L., Froozabad A., 978, Predctng Phase Behavor of Condensate/Crude Ol Systems Usng Methane Interacton Coeffcents, J.P.., Vol. 0, p Kesler M. G., Lee B. I., 976, Imove Predctons of Enthalpy of Fractons, Hydrocarbon Processng, Vol. 55, p Maddox R.N., Erbar J.H., 984, Imove PV Predctons, Hydrocarbon Processng, Jan 984, pp.9-0. Magdzarz A., 003, ermodynamka I, II-cwczena, Kraków 003. Mquel J., Hernandez J., Castells F., 99, A New Method for Petroleum Fractons and Crude Ol Characterzaton, SPE 709. Nagy S., 996, Modelowane zman składu gazu kondensatowego w ocese eksploatacj, Archves of Mnng, Vol. 6, Iss Nagy S., 996, Modelowane zman składu gazu kondensatowego w ocese eksploatacj, Archves of Mnng, Vol. 6, Iss Nagy S., Mróz K., 003, Wertnctwo Nafta Gaz, Określane równowag cecz-para układów nezdefnowanych ropy naftowej gazu kondensatowego zy użycu równana Penga-Robnsona na podstawe nowego hybrydowego algorytmu. 5. Nagy S., Smulsk R., XI Mędzynarodowa Konferencja Naukowo-echnczna, Kraków Pedersen K.S., homassen P., Fredenslund A., 996, Adjustment of C7+ molecular weghts n the characterzaton of petroleum mxtures contanng heavy hydrocarbons. Insttuttet for Kemteknt (paper SPE nr. 6036).

28 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 8 7. Pedersen K., homassen P., Fredenslund A., 98, Phase Eąulbra and Separaton Processes, Report SEP Pedersen K., homassen P., Fredenslund A., 98, Phase Equlbra and Separaton Processes, Report SEP 807, Hojskole 9. Pedersen K.S., Fredenslund, Aa., homassen P., 989, Propertes of Ols and Natural Gases, Gulf Publshng Co., Houston, x 30. P e d e r s e n K. S., h o m a s s e n P., F r e d e n s l u n d A., 996, Adjustment of C7+ molecular weghts n the Characterzaton of petroleum mxtures contanng heavy hydrocarbons. Insttuttet for Kemteknt (paper SPE nr. 6036). 3. Pedersen K.S., homassen P., Fredenslund P., 989, Propertes Ols And Natural Gases. 3. Peng D.Y., Robnson D.B.,976, A New wo Constant Equaton of State, Ind. Eng. Chem. Fundam., Vol. 5, p Raz M.R., Daubert.E., 980, Predcton of the Composton of Petroleum Fractons, Ind. Eng. Chem. Processs Des. Dev, Vol. 9, p Rojey A., Jaffret C., 997, Natural Gas Producton Processng ransport 35. Semek J., Dawdowcz S., Nagy S., Rybck C., 987 ermodynamczne oblemy eksploatacj złóż węglowodorowych, Materały XII Zjazdu ermodynamków, Częstochowa-Kozubnk, p Semek J., Nagy S., 00, he Early me Condensaton In he Near Well Zone Durng Non-Statonary And Non-Isothermal Flow Of Gas Condensate Sysem, Archves of Mnng, Vol. 0, Iss Sm W.J. Daubert,.E., 980, Predcton of Vapor-Lqud Equlbra of undefned Mxtures, Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., Vol. 9, 090, pp Soave G., 97, Chem. Eng. Sc.,, Vol. 7, p Whtson C.H., 985, Crtcal opertes estmaton from an Equaton of State, SPE Whtson, C.H., 983, Characterzng Hydrocarbon Plus Fractons, SPEJ (Aug. 983), p Whtson, C.H., 985, Propertes on Equaton of State Predctons, SPEJ (Dec. 984), p Wn F.W., 957, Physcal Propertes by Nomogram Pet. Refner, Vol. 36, p.57

29 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 9 6 Dodatek. Własnośc fzyczne płynów złożowych termodynamczna charakterystyka złóż węglowodorów - korelacje 6. Równane stanu gazu rzeczywstego Gaz zemny ne może być traktowany jako gaz doskonały. Wynka to m. nnym z dużych cśneń występujących w złożach gazu ropy naftowej. W nżyner naftowej stosuje sę równane gazu rzeczywstego postac: p V Z R gdze p- cśnene, V- objętość właścwa, Z współczynnk ścślwośc gazu, R- stała gazowa ndywdualna, temperatura Parametry pseudo-krytyczne oblczane w oparcu o gęstość względną gazu (homas, Hanklnson, and Phllps): P pc = ( g ) 0-3 pc = g MPa K gdze P pc -cśnene pseudokrytyczne pc - temperatura pseudokrytyczna g gęstość względna gazu. Innym sposobem oblczana własnośc pseudokrytycznych jest reguła Kaya: P pc n pc y P c n y c

30 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 30 gdze y udzał molowy -tego składnka w faze gazowej. W zypadku występowana dużych lośc zaneczyszczeń gazowych (N, CO, H S) stosować należy poawkę Wchera, Azza. Jako podstawową korelację oblczenową do określana współczynnka Z zyjmuje sę zwykle równane Dranchuka Abou-Kassema lub Dranchuka-Purvsa-Robnsona. Z ( A A7 A9 ( gdze 0. 7 A A p 8 Z A ) A A A 5 5 ) ( A - temperatura pseudozrdukowana, (/ pc ) P- cśnene pseudozredukowane, (P/P pc ) ( A )( 6 A / 7 3 A 8 ) ) exp( A A =0.365, A =-.07, A 3 = , A 4 = , A 5 = , A 6 =0.5475, A 7 =-0.736, A 8 =0.844, A 9 =0.056, A 0 =0.634, A =0.70. Błąd oblczena współczynnka Z tą metodą jest mnejszy nż 0.5% w odnesenu do wzorcowego wykresu Standnga-Katza. ) 6. Współczynnk objętoścowy gazu wyznaczny jest z równana Bg=ZR/p gdze Bg- współczynnk objętoścowy gazu 6.3 Lepkość gazu zemnego Wspólczynnk lepkośc dynamcznej gazu zemnego może być wyznaczona m. n. równanem Lee: MW g =8.9 g Y MW 09 9 MW g g.5 Y MWg Y Y 986

31 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 3 Y Y 4 5 MW B Y Y Y 4 Y exp( Y 5 ) g g MW g masa molekularna gazu, g gęstość względna gazu. temperatura [R] Bg- współczynnk objętoścowy gazu, g - lepkość gazu, cp g 6.4 Własnośc ropy naftowej Klasyfkacja płynu złożowego użyteczna w zastosowanach nżyner naftowej zedstawona jest w rozdzałach.. Z punktu wdzena nżyner złożowej najważnejsze są następujące własnośc:. Wykładnk gazowo-ropny w stane nasycena (rozpuszczalność gazu rope w punkce nasycena). Cśnene nasycena (cśnene wrzena) 3. Współczynnk objętoścowy ropy naftowej 4. Współczynnk ścślwośc ropy naftowej (zotermczny) 5. Lepkość ropy naftowej Wykładnk gazowo-ropny w stane nasycena (rozpuszczalność gazu rope w punkce nasycena) Wykładnk ten można m. n. wyznaczyć na podstawe korelacj grafcznych oraz numerycznych. Korelacja numeryczna Standnga ma postać: R s 0.00 g A ( p 5.48)/(8. 0 ). 05 gdze A= API 4.5 o - gęstość względna ropy o 3. API g gęstość względna gazu p cśnene, psa - temperatura złożowa, F Wymar Rs ma postać Mcf/SB. Celem zelczena na jednostk SI należy wynk zemnożyć zez m 3 /m 3.

32 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego Cśnene nasycena (cśnene wrzena) Równane zedstawone wyżej może służyć równeż do oblczena cśnena nasycena wymaganego do rozpuszczena pewnej lośc gazu Współczynnk objętoścowy ropy naftowej Współczynnk objętoścowy ropy zy cśnenu nasycena może być określony równanem Standnga: B o = X. gdze X=000 R s ( g / o ) R s wykładnk zy cśnenu nasycena, Mscf/SB o gęstość względna gazu o gęstość względna ropy naftowej p cśnene, psa - temperatura złożowa, F Współczynnk B o jest bezwymarowy. Powyżej cśnena nasycena współczynnk objętoścowy B o może być wylczony wzorem: B o =B ob exp [-c o (p-p b )] gdze c 0 zotermczny współczynnk ścślwośc ropy nasyconej. 6.5 Współczynnk ścślwośc ropy naftowej (zotermczny) Współczynnk ścślwośc ropy naftowej (zotermczny) dla cśnena nasycena można oblczyć wzorem: c o ( R sb g.6api ) /(0 5 p) gdze c o zotermczny współczynnk ścślwośc zy cśnenu nasycena, /ps R sb - wykładnk gaz-ropa w stane nasycena, MCF/SB o gęstość względna gazu p cśnene, psa - temperatura złożowa, F 6.5. Lepkość ropy naftowej. Lepkość dynamczną ropy odgazowaną ( dead ) można określć na podstawe równana: do API ( ) 00 gdze D=0 ( /API) - temperatura złożowa, F API gęstość względna ropy naftowej API D Dla ropy naftowej zy cśnenu nasycena stosuje sę zwykle korelację Beala: R o Q do

33 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 33 gdze R R. R R s s R s - wykładnk gaz-ropa w stane nasycena, MCF/SB do - lepkość dynamczną ropy odgazowanej, cp o - lepkość dynamczną ropy zy cśnenu nasycena, cp s 6.6 Własnośc wód złożowych 6.6. Gęstość masy Dla wody złożowej w warunkach normalnych można stosować emyczny wzór dla gęstośc w funkcj zasolena (McCan,Jr, 99):, gdze S-zasolene, % masowy w 7, S, S Lepkość dynamczna Następujące równane opsuje współczynnk lepkośc dynamcznej wody w funkcj temperatury, zasolena cśnena: a/ dla cśnena atmosferycznego: B w A A=09,574-8,40564 S+0,3334 S +8, S 3 B=,66-, S+6, S +5, S 3 -, S 4 z błędem ponżej 5% w zakrese temperatur C dla S<6%, b/dla cśnena wyższego od atmosferycznego: w / w =0,9994+, p +,4 0-6 p gdze p w barach, z błędem ponżej 4% do cśnena 700 bar. radycyjną jednostką lepkośc dynamcznej jest centpose: cp = 0-3 Pas = mpes Rozpuszczalność gazu w wodze złożowej Rozpuszczalność gazu w wodze złożowej może być opsana następującą korelacją (McCan, Jr, 99): R A B SW p C p, gdze A=8,5839-6, , , , B=, , , , , C=-0-7 (9,0505-0, , , , ), gdze -w F, błąd ok.5% dla cśneń bar, dla temperatury C, (Ne zaleca sę tej korelacj dla cśneń ponżej 70 bar!). Wpływ zasolena wody złożowej na rozpuszczalność ujęty jest wzorem:

34 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 34 log ( R ) SW ( R ) SW solanka wody 0, S 0, z błędem 3% dla zasolena ponżej 30%, w temperaturach 0-0 C. gdze S- zasolene,%masowy,, F Izotermczny współczynnk ścślwośc wody złożowej Powyżej cśnena pęcherzyków (w układze jednofazowym) można określć współczynnk ścślwośc c w zdefnowany jako: c c c w w w V w w B Vw ( ), p w ( ), p w Bw ( ), p równanem emycznym (McCan,Jr, 99): c w =/(7,033 p+0,545 S-98,3-5737), gdze S-mg/dm 3, -K, p-bar, dla zasolena ponżej mg/dm 3, w zakrese cśneń bar, dla temperatur C Współczynnk objętoścowy FVF Dla wody złożowej znane są emyczne wzory do wyznaczena FVF w funkcj temperatury cśnena: B w =(+V wp )(+V W ) gdze V W =-, , , V WP =-, p -, p -3, p-, p, p-psa, - F, (oblczena z błędem % dla cśneń ponżej 350 bar temperatur ponżej 30 C) Inne własnośc fzyczne Inne własnośc fzyczne take jak: zewodnctwo elektryczne, mętność zeźroczystość, barwa, zapach smak posadają mnejsze znaczene dla rozpoznana określena zasobów eksploatacj. e własnośc ne odbegają zwykle znacząco od takch samych własnośc wód gruntowych podzemnych. Odpowedne klasyfkacje sposoby dentyfkacj tych własnośc znajdują sę w acach (Poradnk hydrogeologa, 97, Wtczak, Adamczyk, 994) Własnośc chemczne Mneralzacja ogólna wód termalnych jest kryterum podzału wód podzemnych na : wody zwykłe (słodke), o podwyższonej mneralzacj oraz wody mneralne. Podzał ten jest umowny. Skład wód podzemnych opsywany jest m. n. na podstawe głównych dodatkowych składnków. Istneje wele klasyfkacj wód podzemnych, np. klasyfkacja wód złożowych Ells Mahona (977) dzel wody na cztery główne typy:

35 Stanslaw Nagy Wybrane elementy termodynamk gazu zemnego 35 wody chlorkowe zasadowe wody kwaśne sarczkowe wody kwaśne sarczkowo-chlorkowe wody sarczanowe Chlorek sodu jest najbardzej powszechnym składnkem występującym w wodach termalnych może być traktowany jako główny składnk zasolena (NaCl lub Na SO 4 ). Dodatkowe zasolene stanową CaCL, MgCL, CaSO 4 MgSO 4. Główną zasadowość stanową Na CO 3 NAHCO 3. Dodatkową zasadowość tworzą CaCO 3, Ca(HCO 3 ), MgCO 3, Mg(HCO 3 ) która jest bardzo ogranczona. Najważnejsze własnośc to zawartość rozpuszczonych cząstek stałych nekondensujących gazów (rozpuszczonych tworzących oddzelną fazę). Cząstk stałe rozpuszczone gazy oddzaływują ze skałą. e reakcje są funkcją cśnena, temperatury czasu. Najważnejszym reakcjam chemcznym są: Fe O 3 +6 H S = Fe S H 0 (roztwór lub zawesna) Fe + H S = FeS + H (korozja stal) Ca(HCO 3 ) = CaCO 3 +CO +H 0 NaHCO 3 +CaCL = CaCO 3 +NaCl+CO +H O (meszane dwóch różnych typów wód) BaCl +Na SO 4 = BaSO 4 +NaCl (meszane dwóch różnych typów wód) SrCl +MgSO 4 =SrSO 4 +MgCl (meszane dwóch różnych typów wód) CaCl +Na SO 4 =CaSO 4 +NaCl (meszane dwóch różnych typów wód) Pełny zakres reakcj występujących w wodach złożowych znaleźć można m. n. w acy E. F. Wahl (977), H.K. Gupta (980). Modelowane reakcj chemcznych w wodach wykonuje sę równeż używając symulacyjnych ogramów komputerowych (Parkhurst D.L., horstson D. C., Plummer L.,N., 980, Nordtrom D.K., Ball J. W., 984)