Общее содержание солей в пластовой воде, масс. %·10–6

Рис. 8  Изменение растворимости природного газа в

пластовой воде в зависимости от концентрации

в ней солей, цифрами обозначена температура

Р астворимость углеводородов в воде не подчиняется закону Генри для широкого интервала изменения давления, так как форма кривых нелинейная. Содержание солей в воде является одним из факторов отклонения зависимости растворимости углеводородов в растворе электролитов от линейного вида (рис. 4.9).

Рис. 4.9  Кривые, отражающие растворимость УВ газа в чистой и солёной воде при различных температурах и давлениях:

1, 2 – дистиллированная вода;

3, 4 – 2М раствор NaCl

Растворимость углеводородного газа (м³/м³) в минерализованной воде рассчитывают также по эмпирическим формулам, одна из которых приведена ниже:

_{пл вод} = _{пресн вод}·(1 – k·с), (44)

где _{пл вод} – растворимость нефтяного газа в пластовой воде;

_{пресн вод} – растворимость нефтяного газа в пресной воде;

k – поправочный коэффициент на содержание солей в зависимости от температуры (табл. 6);

с – содержание солей, масс. %.

Таблица 6  Значения поправочных коэффициентов на

минерализацию в зависимости от температуры

Температура, оС	20	38	66	93	121
Коэффициент, k	0,091	0,074	0,050	0,044	0,033

Различают физическую и химическую абсорбцию. При физической абсорбции происходит распределение молекул газа в объёме жидкости за счёт диффузии или броуновского движения.

Абсорбция, сопровождаемая химической реакцией растворённого газа с молекулами жидкости, называют хемосорбцией.

Поэтому в процессах, связанных с хемосорбцией выделяют две стадии растворения газов. Одна из стадий связана с ММВ молекул газа с молекулами растворителя. Вторая стадия связана с процессом хемосорбции, является стадия проявления сил Ван дер Вальса, как следствие химической реакции молекул газа с молекулами растворителя.

Так, молекулы кислорода растворяются в воде в результате межмолекулярного взаимодействия физической природы этих молекул с молекулами воды. Это отражает относительно плохую растворимость О₂ в воде. Малой растворимостью в воде обладают благородные газы: He, Ne, а также неполярные молекулы типа H₂, CH₄ и др. Однако, даже незначительная растворимость кислорода в воде играет решающее значение для жизни биологических организмов в воде.

Высокая растворимость полярных газов в воде определяется их химическим взаимодействием с растворителем. Например, аммиак хорошо растворяется в воде (табл. 4.2) вследствие протекания химической реакции с образованием гидроксиламмония с последующим распадом на катион аммония:

NH₃ + H₂O = NH₄ОН, NH₄ОН  NH₄⁺ + OH^. (45)

В водном растворе ионы аммония, а также гидроксилионы сольватируются полярными молекулами воды (рис. 4.10), с созданием полиэдров с первой, 2-ой, 3-ей т.д. координационными сферами.

Рис. 4.10  Схема сольватированного катиона аммония

Углекислый газ также хорошо растворяется в воде вследствие проявления межмолекулярных взаимодействий и физической природой с последующей химической реакции образования угольной кислоты и последующим распадом на ионы:

СО₂ + H₂O = H₂СО₃, H₂СО₃  HСО₃^ + H⁺. (46)

Растворимость хлористого водорода (HCl) в воде является достаточно высокой, вследствие образования соляной кислоты и диссоциации её на ионы по схеме:

HCl + aq = HClaq = H⁺_aq + Сl^_aq. (47)

Равновесие в системе «жидкость  газ» является динамическим, которое определяет, что количество молекул, уходящие с поверхности жидкости в единицу времени равно количеству молекул пара, возвращающихся в раствор. Скорость испарения жидкости равна скорости конденсации пара или газа: V_исп = V_конд. Равновесное давление определяется как давление насыщенного пара или газа.