Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [ 19 ] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200

отличаются от того состояния, при котором весь газ удерживался бы в жидкой фазе. Это положение подтверждено экспериментом над образцами газа и нефти, взятыми с забоя скважины, а также над рекомбинированными образцами с поверхности или из сепаратора. В подобных экспериментах непрерывный процесс дифференциального выделения приближается по необходимости к ступенчатому понижению давления при помощи конечных инкрементов, удалению выделяющегося газа при постоянном давлении, дальнейшему уменьшению давления и т. д.

Найдено, что количество газа в результате дифференциального выделения меньше, чем при однократном испарении, а объем остаточной нефти выше. Последнее наблюдение приводит к мысли, что объем пластовой нефти или усадка, полученные в процессе дифференциального выделения, меньше, чем при контактном выделении газа до тех же конечных условий. Эти различия важны при интерпретации данных добычи нефти и газа для оценки пластового режима. Однако общие методы корреляции, относящиеся к растворимости и усадке, соответствующим различным процессам выделения газа из раствора, окончательно еще не разработаны.

2.9. Фазовые изменения сложных углеводородных систем. Константы равновесия. Были рассмотрены методы подсчета объемного поведения жидкой фазы газонефтяных систем, имеющие различную степень приближения, с использованием данных о природе (плотность или состав) растворенного газа и общих свойствах (плотность) нефти. Проблемой остается установление составов газовой и жидкой фаз и распределение между ними различных компонентов сложной углеводородной системы. Эта проблема еще далеко не решена, особенно для интервалов давлений и температур в районе критических областей сложных систем. При этих условиях особую важность приобретают способы распознавания фазовых изменений и составов для добычи нефти в газоконденсатных пластах. Обобщение современных знаний по состоянию проблемы практически сделает возможным использование дополнительных данных по мере их накопления.

Если бы углеводородные смеси подчинялись закону растворения Рауля и законам идеального газа, рассматриваемую проблему можно было бы легко решить следующим путем. Согласно этим законам парциальное давление каждого компонента Рг в газовой фазе связано с мольной концентрацией этого компонента в жидкой фазе Xi уравнением

Для низких мольных концентраций компонентов в жидкой фазе закон Генри = 5 Pt приводится к Xi=sp, причем 5 - .растворимость"

i-ro компонента на единицу частичного давления. Этот закон может служить эмпирическим эквивалентом закона Рауля, приводя к VP вместо

уравнения (3).

а с его мольной концентрацией в газовой фазе у -уравнением

Р1 = РУи (2)

где Рг" представляет упругость пара i-ro компонента при температуре и общем давлении системы Р. После введения выражения

Р/ у.

1. ✓ ч

и обозначения мольных концентраций i-ro компонента в сложной системе посредством количества молей всех компонентов газовой фазы через Пг, а жидкой фазы через Пж, причем сумма их равна единице, из уравнений (1)-(3) следует, что

так что

Р." г

IT (Пщ- ПгКг),

1+пЛК-1)

Для данных давления и температуры системы Кг могут быть вычислены из уравнения (3). Для постоянного (связанного) суммарного состава, определенного через /г единственной неизвестной величиной в правой части уравнения (4) является Лг, которую необходимо находить при помощи последовательного приближения, так что

= 1,

оба эти выражения эквивалентны.

Значение Пг, которое удовлетворяет этим уравнениям, дает для индивидуальных членов суммы мольный состав газовой и жидкой фаз.

Подобной же процедурой можно определить полное развитие фаз и состава системы для других температур и давления, определяемое через /?г. Кривая точки конденсации может быть высчитана, исходя из наблюдения, что при точке конденсации Пг = 1, так что уравнение (5) становится

Аналогично на точке парообразования Пг =0 уравнение (6) требует, чтобы

m/<i = l. (8)

Изменяя давление или температуру до тех пор, пока не будут удовлетворены уравнения (7) и (8), можно при помощи метода последовательного приближения установить граничные кривые для смесей, определяемых значениями rii. Подставляя вместо Щ в уравнениях (7) и (8) соответственно значения Уг и х, как это дано уравнением (4), можно его удовлетворить автоматически.

Этот факт подтверждает, что сосуществующие газовая и жидкая фазы для составов индивидуальных и соответственных фаз должны находиться в условиях точки конденсации и точки парообразования.

В принципе группа уравнений (3) - (6) составляет основу полного описания многокомпонентных углеводородных систем. Значения Ki названы «равновесными константами» в том смысле, что согласно уравнению (3) каждая из них зависит только от давления и температуры, но не зависит от других компонентов. Такая формулировка неправильна, так как она не основана на опыте. Опыт показывает, что зависимость между значениями

Кг И давлениями Pi и Р согласно уравнению (3) нарушается при давлениях, значительно превосходящих атмосферное. Кроме того, истинные значения соотношений молевых концентраций ydXi индивидуальных компонентов зависят от состава остальной части системы.

Возможно расширить пределы теоретического представления отношений Ки вводя понятия летучести (фугитивности) и идеальных растворов. Первое понятие определяется уравнением

\gf = -~fVdp, (9)

где интеграл решается при помощи данных р - v - Т для чистых компонентов; V представляет объем на моль. Значение летучести состоит в том, что она вносит поправку в парциальные давления чистых компонентов, когда они не подчиняются законам идеального газа.

Идеальным раствором является раствор, следующий правилу аддитивности объемов и теплоемкостей индивидуальных компонентов. Для подобных систем можно показать, что

где нижние показатели «г», «ж» относятся к газовой и жидкой фазам.