Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей

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)

 

m_i – масса i-го компонента в смеси

r- число компонентов в растворе

 

Молярная доля i-го компонента в смеси равна:

 

_i (1.2)

 

n_i – число молей i-го компонента в смеси

n_i=m_i/M_i (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)

 

V_i – 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)

 

Физико-химические свойства пластовых вод

Состав:

Анионы: ОН^-, СL^-, SO₄^2-, CO₃^2-, HCO₃^-

Катионы H⁺, K⁺, Na⁺, NH₄⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Fe²⁺ и др.

Микроэлементы Br^-, J^- и др.

Коллоидные частицы SiO₂, Fe₂O₃, Al₂O₃

Растворенные газы: СО₂, H₂S, CH₄, H₂, N₂ и др.

Минерализация воды

Под минерализацией воды (М) понимают общее содержание растворенных в ней солей. По В.И. Вернадскому природные воды в зависимости от массового содержания (%) в них растворенных веществ делят на:

Пресные – М 0,001 0,1

Минерализованные – М 0,1 - 5

Рассолы – М 5 35

Жесткость воды

Жесткостью воды называется суммарное количество содержащихся в воде катионов кальция и магния, выраженное в молях на килограмм (литр) раствора.

В зависимости от соотношения между общей жесткостью воды Ж_о и содержанием в ней ионов НСО нефтепромысловые сточные воды можно разделить на две группы:

 

Ж_о - жесткие

Ж_о - щелочные воды

 

Для вод первой группы различают жесткость общую Ж_о, карбонатную Ж_к и некарбонатную Ж_нк, кальциевую Ж_Са и магниевую Ж_Mg.

Для вод второй группы понятие карбонатной и некарбонатной жесткости теряет смысл, поэтому они характеризуются только общей кальциевой и магниевой жесткостью.

Между различными жесткостями существует связь:

 

Ж_о= Ж_к+ Ж_нк= Ж_Са+ Ж_Mg

Корреляционные связи физико-химических свойств нефти

Объемный коэффициент нефти можно рассчитать по формуле

 

 (1.45)

 

где p – давление в системе, МПа; t – температура, ^оС

для нефти в пластовых условиях объемный коэффициент в первом приближении можно рассчитать по формуле:

 

 (1.46)

Молярная масса нефти

Молярная масса сепарированной нефти (кг/кмоль) в результате ее однократного разгазирования при 20^оС до атмосферного давления может быть рассчитана по формуле:

 

 (1.48)

 

где  - вязкость сепарированной нефти при стандартных условиях, мПа*с

 

Молярную массу пластовой нефти можно рассчитать по формулам, аналогичным (1.48):

 

, если мПа*с (1.49)

, если мПа*с (1.50)

 

или по двухпараметрической формуле

 (1.51)

 

При отсутствии данных по молярной массе сепарированной нефти и ее вязкости, а также плотности газонасыщенной нефти молярную массу пластовой нефти можно определить по формуле:

 

 (1.52)

Теплоемкость нефти

Теплоемкость нефти может быть рассчитана по формуле:

 

Физико-химические свойства нефти, газа, воды и их смесей