Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей Способы выражения составов смесей и связь между ними

Состав смеси характеризуется числом компонентов смеси и их соотношением. Соотношения определяются долями: массовой, объемной, молярной. Сумма долей всех компонентов смеси равна 1.

  Массовая и молярная доли

Массовая доля i-го компонента в смеси:

i (1.1)

mi – масса i-го компонента в смеси

r- число компонентов в растворе

Молярная доля i-го компонента в смеси равна:

i (1.2)

ni – число молей i-го компонента в смеси

ni=mi/Mi (1.3)

Из 1.2 с учетом 1.1 и 1.3 следует:

 (1.4)

 (1.5)

  Массовая и объемная доли

Объемная доля для смесей, подчиняющихся правилу аддитивности, определяется следующим образом:

 (1.6)

Vi – объем i-го компонента перед смешением при заданных температуре и давлении смеси.

Так как  (- плотность i-го компонента при заданной температуре и давлении)

 (1.8)

 (1.9)

Объемная и молярная доли

 (1.10)

Для газообразных продуктов в первом приближении можно принять, что в диапазоне давлений, мало отличающихся от атмосферного, отношение молярной массы газа к его плотности практически постоянно, т.е. const, следовательно, для смеси газов

 (1.13)

Перемешивание газонефтяных смесей различного состава

Для расчета составов смесей, получающихся в результате перемешивания r смесей пользуются следующими формулами:

Для смесей газов в нормальных (стандартных) условиях

 (1.14)

Для смесей нефтей

 (1.15)

Nij Nis, – молярная доля i-го компонента в j-растворе и в смеси, получаемой в результате смешивания r растворов(газов, нефтей); Vj – объем j-раствора при нормальных (стандартных) условиях; nj – число молей j-нефти.

Уравнение 1.15 является общим и справедливо для смесей веществ в любых агрегатных состояниях. Например, при перемешивании пластовых нефтей различных скважин, работающих в единый сборный коллектор, состав получающегося нефтяного газа может быть рассчитан по формуле 1.16:

 1.16

Qнj – дебет сепарированной нефти j-скважины; Гj – газосодержание пластовой нефти j-скважины (объем газа приведен к нормальным или стандартным условиям).

При удалении из смеси отдельных компонентов полностью или частично, молярные доли оставшихся компонентов можно рассчитать по уравнению 1.17:

 1.17

Ni молярная доля i-го компонента в смеси первоначального состава Niуд – молярная доля части i-го компонента, удаляемого из смеси: полностью

Ni =Niуд, частично - Niуд  Ni

газосодержание нефти и ее объемный коэффициент

Газосодержание нефти определяют как отношение объема газа, выделяющегося из пластовой нефти в результате ее однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении к объему сепарированной нефти:

Г0=Vг/Vн (1.18)

Vг – объем газа однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (м3), Vн – объем сепарированной нефти, остающейся после однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (м3)

Массовую долю растворенного в нефти газа можно определить по формуле 1.19:

 (1.19)

mн, mг – массы сепарированной нефти и газа (кг), н – плотность сепарированной нефти в стандартных условиях (кг/м3), г – плотность газа однократного разгазирования при температуре 20оС и атмосферном давлении (кг/м3)

Молярная доля растворенного в нефти газа определяется по формуле:

 1.21

Мнг – молярная масса нефти с растворенным в ней газом, Мг – молярная масса газа (кг/кмоль). ............