Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)
11. szám - Dr. Karácsonyi Sándor: Kutak és kapcsolódó vízművek gázosságának problémája
476 Hidrológiai Közlöny 1973. 11. sz. Dr. Karácsonyi S.: Kutak és kapcsolódó vízművek feloldódó gáztérfogattal egyenlő. A kutatások azt mutatják, hogy a gáz oldódása nagymértékben függ a hőmérséklettől, valamint az egymásra ható gáz ós folyadék összetételétől is. A vízben csekély mennyiségű gáz oldódik, így a metánból a vízben 1 °C mellett mindössze 0,055 m 3/m 3. A nyomás emelkedésénél fokozódik a gáznak vízben való oldódása, azonban a nyomással nem egyenes arányban. A különböző gázok oldókonyságáról a 3. ábra a hőmérséklet, a 4. ábra pedig a hőmérséklet és nyomás függvényében ad tájékoztatást. A széndioxid — mint a folyadékban egyik legjobban oldódó földgáz-komponens — oldékonyságát a nyomás és hőmérséklet függvényében az 5. és 6. ábra szemlélteti. A hőmérséklet emelkedésénél a gáz oldódási képessége a gáznyomás emelkedésével egyenes arányban csökken. Mindez könnyen magyarázható mivel a gázkeverékek a folyadékban a Dalton—Raoult-féle törvény szerint oldódnak. Adott folyékony, a gázfázissal keveredő i gáz parciális nyomása (Pí): Pi~ YP = xp, (7) ahol Y a gáz molkoncentrációja a gáz —, x a folyékony fázisban; P a gáz (parciális nyomásainak összege) teljes nyomása; p a gáz nyomása adott hőmérsékleten. E törvény értelmében folyadék ós gáz érintkezése esetén egyes komponensek elosztódása a folyékony- és a gázfázis között addig folytatódik, amíg a parciális nyomás mindkét fázisban mindegyikükre nézve ki nem egyenlítődik. Ekkor következik be a fázis-egyensúly állapota. Így: Az Y/x arány a földgáz fázisok közötti eloszlási tényezője, egyensúlyi állandója (a). Adott hőmérsékleten az egyensúlyi állandó csupán a közös P nyomástól függ. Az egyes földgázok egyensúlyi állandójának megállapítására, — különféle nyomás és hőmérséklet esetén — grafikonok szolgálnak, ebből az etán jellemzőit a 7. ábra mutatja. A gázok oldódásából következik, hogy a folyékony-fázisban levő gáz mennyisége annál nagyobb, minél nagyobb a nyomás és minél alacsonyabb a hőmérséklet. A molekulasúly emelkedésével az egyensúlyi állandó erősen csökken, tehát a nehezebb gázokat sokkal könnyebb a folyékony fázisba átvinni, mint a könnyűeket. A rétegben levő teljes gázmennyiség feloldódása a folyadékban (vagyis gázfázis nincs), a telítettségi nyomásnál következik be. A kezdeti rétegnyomás nagyobb lehet a telítettségi nyomásnál, ebben az esetben a folya7. ábra. Az etán egyensúlyi állandója Abb. 7. Gleichgewichtskoeffizient des Etan 8. ábra. A szénliidrogén-gázkeverék fázisdiagramja Abb. 8. Phasendiagramm der KohlenwasserstoffGasmischung dék nincs egészen telítve gázzal. Ha adott rétegnyomás mellett a rétegben levő gáz nem teljes mennyiségben oldódott fel, akkor a gáztöbblet a réteg magasabb helyén halmozódik fel ós gázsüveget alkot. Ebben az esetben a folyadék teljesen telítve van gázzal; itt a telítettségi nyomás a rétegnyomással egyenlő. Az ismertetett törvényekből következik, hogy a nyomás csökkenésekor az oldott gáz kiválik a folyadékból és gázfázisba megy át. Telítetlen folyadéknál a gáz kiválási folyamata csak a kútban vagy a külszínen mehet végbe, hacsak a rétegnyomás a telítettségi nyomás alá le nem csökken. Telített folyadéknál viszont a rétegnyomás legkisebb csökkenésénél az oldott gáz kiválása és a gázfázis térfogatnövekedése már a rétegben várható. Henry törvénye szerint az oldatból kilépő gáz mennyisége a nyomáscsökkenéssel arányos. A gáz folyadékban való oldódására vonatkozó törvények teljesen csupán a tökéletes gázokra nézve érvényesek. A valódi gázok ezektől a törvényektől eltérnek éspedig annál nagyobb mértékben, minél nehezebb a gáz, vagyis minél jobbak oldódási feltételei. A rétegben uralkodó viszonyok között az oldott gáz kiválási folyamata elmaradhat a nyomáscsökkenés ütemétől. Ennek következtében a folyadék bizonyos ideig gázzal túltelített marad és a fázis-egyensúly ily módon nem a telítettségi nyomásnál következik be, vagyis ilyen esetekben eltérés figyelhető meg a Dalion—Raoult-törvénytől. így a kitermelt folyadék gázkiválásából levezetett gázoldódási görbék rendszerint nem egyeznek Henry törvényével ós különböznek a laboratóriumi gázelnyelésre vonatkozó grafikonoktól is. A gázok — különösen a szénhidrogének — oldódására vonatkozó eredmények különbözőek lesznek a gáztalanítás módjától is. Az oldott állapotból kiváló egész gáz a folyamat végéig érintkezésben maradhat a folyadékkal (érintkezéses gázkiválás). Más esetben az oldott állapotból kiváló gáz időnként elvonható és a folyadékkal az oldott állapotból kiváló egyre nehezebb komponensek érintkeznek (differenciális gázkiválás ). Az első esetben a könnyű frakciók állandó jelenléte következtében a nehezebb komponensek parciális nyomása mindinkább csökken, s ez a körülmény ezek további kiválását teszi lehetővé. Ezzel szemben a könnyű frakciók elvonásának mértékében a nehezebb komponensek parciális nyomása állandóan növekszik. Az oldott állapotból kiváló gáz mennyisége az érintkezésesnól nagyobb, mint a differenciális gázkiválásnál. A rétegben és a kútban uralkodó körülmények között a gázkiválás folyamata — a nyomáscsökkenés során — az érintkezéses, szellőztetett medencében pedig a differenciális gázkiválási folyamathoz áll közelebb. Azokat az általános nyomás- és hőmérsókletviszonyokat., amelyek mellett a sok komponensből álló keverék az egyik fázisból a másikba való átmenete történhet, a fázisdiagram fejezi ki (8. ábra). Az AB vonal a párolgás (a telítettségi nyomás), a BC a lecsapódás kezdetének vonala. A B pont az adott keverék kritikus körülményeinek (nyomás és hőmérséklet) felel meg. Ebben a pontban a gáz- ós a folyékony-fázis fizikai sajátságai
