Диаграмма фазовых состояний многокомпонентной системы. Диаграмма фазового состояния нефти


Фазовые состояния углеводородных систем. Фазовые диаграммы.

Углеводородные газы, подобно всем индивидуальным веществам, изменяют свой объём при изменении давления и температуры. На рис.1 представлена диаграмма фазового состояния для чистого этана. Каждая из кривых соответствует фазовым изменениям при постоянной температуре и имеет три участка: Ж,Ж+Г,Г. Штриховая линия М1М2К-кривая точек кипения этана. К1К2К- кривая точек конденсации (или точек росы). В точке К пунктирной линии кривые кипения(парообразования) и конденсации сливаются. Эта точка называется критической. При увеличении Р метан будет в газовом состоянии. С приближением температуры и давления к критическим значениям свойства газовой и жидкой фаз становятся одинаковыми, поверхность раздела между ними исчезает, и плотности их уравниваются. Следовательно, с приближением к критической точке по кривой начала кипения плотность жидкой фазы будет непрерывно убывать. Если же к ней приближаться по линии точек конденсации, то плотность пара будет непрерывно возрастать. Для индивидуальных углеводородов граничным давлением между жидкой и газовой фазой является давление упругости паров (при данной температуре), при котором происходит конденсация или испарение. Обе фазы (жидкость и пар) при данной температуре присутствуют в системе только в том случае, если давление равно упругости насыщенного пара над жидкостью. Давление, при котором газ начинает конденсироваться называется давлением насыщения для газа.

Фазовые превращения углеводородов можно также представить в координатах давление-температура рис.2. ОК – характеризует 2-х фазное состояние (Ж+Г). Из рис.2 следует, что путём соответствующих изменений давления и температуры углеводороды можно перевести из парообразного состояния в жидкое, минуя двухфазную область. Газ, характеризующийся параметрами точки А можно изобарически нагреть до температуры точки В, а затем, повысив давление в системе при постоянной температуре, перевести вещество в область точки С, расположенную выше критической точки К, и далее в область точки Д. Свойства системы при этом изменяются непрерывно, и разделения углеводорода на фазы не произойдёт. При дальнейшем охлаждении системы (от точки С до точки Д), а затем при снижении давления до точки Е вещество приобретёт свойства жидкости, минуя область двухфазного состояния.

students-library.com

Диаграмма фазовых состояний многокомпонентной системы — Мегаобучалка

Закономерности фазовых переходов сложнее, если вещество представляет собой многокомпонентную сис­тему (рис.2.3).

Рис. 2.3. Диаграмма состояния многокомпонентного газа.

В отличие от чистого вещества для многокомпонентных систем изменение объема в двухфазной области сопровождается и изменением давления (рис. 2.3, о). Для полного испарения жидкости необходимо непрерывно понижать давление и, наоборот, для полной конденсации газа надо непрерывно повышать давление. Поэтому давление точки начала парообразования для многокомпонентной системы выше давления точки начала конденсации и при перестроении диаграммы фазовых состояний в координатах

давление — температура кривые точек начала испарения и точек росы не совпадают. По сравнению с фазовой диа­граммой чистого вещества диаграмма в этих координатах имеет вид петли (рис. 2.3,6). Кривая точек начала паро­образования, являющаяся границей, разделяющей области жидкого и двухфазного состояний вещества, и кривая точек росы, отделяющая двухфазную область от области парообразования, соединяются в критической точке С. В данном случае критическая точка не является точкой максимального давления и температуры, при которых одно­временно могут существовать две фазы, но, как и в случае чистого вещества в критической точке плотность и со­став фаз одинаковы.

Для многокомпонентной системы точка М с максимальной температурой, при которой возможно двухфаз­ное состояние, называется крикондентермой, а точка N с соответствующим давлением — криконденбарой. Между этими точками и критической точкой существуют две области, в которых поведение смеси отличается от поведе­ния чистого вещества. При изотермическом сжатии, например при температуре Г, по линии ЕА, смесь после пере­сечения в точке Е линии точек росы частично конденсируется и переходит в двухфазное состояние. С дальнейшим повышением давления доля жидкой фазы возрастает, но лишь для определенного давления, соответствующего точке Д. Последующее увеличение давления от точки Д до точки В ведет к уменьшению доли жидкой фазы, а затем смесь снова переходит в парообразное состояние. Давление в точке Д, при котором образуется максимальное ко­личество жидкой фазы, называется давлением максимальной конденсации.

Аналогичные явления наблюдаются и при изобарном нагревании жидкости по линии ЛНГБ. Первоначаль­но смесь находится в однофазном жидком состоянии. После пересечения линии точек начала парообразования в точке Л в смеси появляется паровая фаза, количество которой растет до точки Н. Последующее повышение темпе­ратуры ведет к уменьшению объема паровой фазы вплоть до возвращения вещества в жидкое состояние в точке Г.

Области, в которых конденсация и испарение происходят в направлении, обратном фазовым превращени­ям чистого вещества, получили название ретроградных областей (на рис. 2.3,6 они заштрихованы). Явления, про­исходящие в этих областях, называют ретроградным (обратным) испарением и ретроградной (обратной) конденса­цией. Эти явления широко используются в процессах внутрипромысловой подготовки газа для выбора условий, при которых обеспечивается максимальное отделение газового конденсата.

Петлеобразная форма диаграммы фазовых состояний (рис. 2.3, б) характерна для всех многокомпонентных смесей, но форма петли, положение критической точки и ретроградных областей зависят от состава смеси. Если состав пластовой смеси таков, что крикондентерма располагается левее изотермы, соответствующей пластовой температуре (линии ft]), то по мере снижения давления при разработке месторождения эта смесь будет находить­ся только в однофазном газовом состоянии. Смеси углеводородов такого состава образуют газовые месторожде­ния. Если состав смеси таков, что пластовая температура находится между критической температурой и темпера­турой крикондентермы (линия АТ^), то такие углеводородные смеси образуют газоконденсатные месторождения. В процессе снижения давления при пластовой температуре из них будет выделяться жидкая фаза - конденсат.

Для нефтяных месторождений критическая точка располагается правее изотермы пластовой температуры (линия GTi). Если точка G с координатами, соответствующими начальному пластовому давлению и пластовой температуре, расположена выше линии начала парообразования, то нефть находится в однофазном жидком со­стоянии и недонасыщена газом. Только при снижении давления ниже давления насыщения (точка D) из нефти на­чинает выделяться газовая фаза Нефтяные месторождения, состав углеводородной смеси которых таков, что на­чальное пластовое давление (точка К) ниже давления насыщения, имеют газовую шапку, которая представляет со­бой скопившуюся в верхней части залежи газовую фазу.

megaobuchalka.ru

Фазовые диаграммы

Количество просмотров публикации Фазовые диаграммы - 129

Естественные углеводородные системы состоят из большого числа компонентов, причем это не только углеводороды парафинового ряда, но и углеводороды, относящиеся к другим группам. Фазовое состояние смеси углеводородов зависит от ее состава, а также от свойств индивидуальных компонентов.

Типичная фазовая диаграмма многокомпонентной смеси (рис.21) в координатах давление - температура имеет петлеобразный вид, ᴛ.ᴇ. отличается от соответствующей фазовой диаграммы чистого вещества, изображающейся в виде одной монотонно – возрастающей, вогнутой к оси температур кривой с одной конечной (критической ) точкой. Прежде чем перейти к обсуждению особенностей этой диаграммы, дадим определœение некоторых важных физических понятий, связанных с этой диаграммой.

ʼʼКритическая точкаʼʼ (точка Кна рис. 21) соответствует значениям давления и температуры, при которых свойства каждой фазы становятся идентичными.

ʼʼКритическая температураʼʼ — температура, соответствующая критической точке.

ʼʼКритическое давлениеʼʼ — давление, соответствующее критической точке.

ʼʼИнтенсивные свойстваʼʼ — это такие свойства, которые не зависят от количества рассматриваемого вещества.

ʼʼЭкстенсивные свойстваʼʼ — свойства, прямо пропорциональные количеству рассматриваемого вещества.

ʼʼКривая Аточек начала кипенияʼʼ — кривая, проходящая через точки, соответствующие, давлениям и температурам, при которых при переходе вещества из жидкого состояния в область двухфазного состояния образуется первый пузырек газа.

ʼʼКривая точек росы bʼʼ — кривая, проходящая через точки, соответствующие давлению и температуре, при которых при переходе вещества из парообразного состояния в область двухфазного состояния образуется первая капелька жидкости.

ʼʼДвухфазная областьʼʼ — область, ограниченная кривыми точек начала кипения и точек росы, внутри которой газ и жидкость находятся в состоянии равновесия.

ʼʼКрикондентермʼʼ (М) — наивысшая температура, при которой жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

ʼʼКриконденбарʼʼ (N) — наибольшее давление, при котором жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

ʼʼРетроградная областьʼʼ (закрашенная площадь на рис. 21) — любая область, в пределах которой конденсация или парообразование происходят в направлении, обратном обычным фазовым изменениям.

ʼʼРетроградная конденсацияʼʼ (ограничена кривой KDM) означает, что жидкость конденсируется или при снижении давления при постоянной температуре (линия ABD), или при увеличении температуры при постоянном давлении (линияFGA

ʼʼРетроградное испарениеʼʼ (ограничена кривой NHK) означает, что образование пара происходит при уменьшении температуры при постоянном давлении (линия AGF) или при увеличении давления при постоянной температуре (линия DBA).

ʼʼЛиния постоянного объёмаʼʼ (качественные линии) — линии, проходящие через точки одинакового объёмного содержания жидкости внутри двухфазной области.

Из рассмотрения рис. 21 бывают сделаны некоторые важные наблюдения. Кривая точек начала кипения и кривая точек росы сходятся в критической точке. Кривая точек начала кипения соответствует 100% содержания жидкости в системе, а кривая точек росы —100% содержания газа. Заштрихованные площади соответствуют области ретроградных явлений. Площадь, ограниченная кривыми, проходящими через точки KBMD, соответствует области изотермической ретроградной конденсации.

Фазовая диаграмма (рис. 21.) со всœеми её особенностями присуща любым многокомпонентным смесям, но ширина её петли и расположение критической точки, а следовательно, и ретроградных областей зависят от состава смеси.

С нефтепромысловой точки зрения многокомпонентные системы грубо делятся на нефти и газы. Вместе с тем, многокомпонентные системы подразделяются исходя из состояния, в котором углеводородная смесь находится в пласте и после извлечения ее на поверхность.

Фазовое состояние пластовой углеводородной смеси и особенности их фазового поведения при разработке месторождений определяются пластовыми давлениями и температурами, а также составом смеси.

В случае если пластовое значение температуры смеси Тпл больше крикондентермы М (точка F) и в процессе разработке месторождения давление падает (линия FT4), то эта смесь будет всё время находится в однофазном газообразном состоянии. Такие смеси образуют газовые месторождения.

В случае если пластовая температура находится между критической и крикондентермой, то такие смеси относят к газоконденсатным. В этом случае исходя из соотношения между начальным пластовым и давлением начала конденсации (точка В) возможно существование трёх типов газоконденсатных залежей: пластовое давление должна быть выше (однофазное ненасыщенное), равно (однофазное насыщенное) или ниже (двухфазное) давления начала конденсации.

В случае если пластовая температура ниже критической температуры смеси, ᴛ.ᴇ. находится левее критической точки, то такие смеси характерны для нефтяных месторождений. Учитывая зависимость отначальных значений пластовых температуры и давления (расположения точки, соответствующей этим значениям, относительно кривой точек кипения) различают нефтяные месторождения с недонасыщенными, насыщенными нефтями и месторождения с газовой шапкой.

Когда пластовая температура выше крикондентермы, то нефть содержит большое количество газообразных и легкокипящих углеводородов и обладает большей усадкой. Такие нефти называют лёгкими. Οʜᴎ отличаются высоким газонефтяным соотношением и плотностью, приближающейся к плотности газового конденсата.

Нефти. Смеси углеводородов,, которые в пластовых условиях .находятся в жидком состоянии называются нефтями. По величинœе усадки на поверхности .нефти бывают с низкой и с высокой..усадкой.

Фазовая диаграмма для нефти с низкой усадкой приведена на рис. 22. Из этой диаграммы следуют две характерные особенности. Критическая точка расположена, справа от криконденбары, а линии равного объёмного содержания жидкости в смеси тесно расположены вблизи кривой точек росы. Вместе с тем, при атмосферном давлении и пластовой температуре смесь находится в области двухфазного состояния. При условиях ceпарации из смеси получается значительное количество жидкости, даже если ее объёмное содержание в смеси очень низкое. Это явление обусловлено значительным расширением газовой фазы при низких давлениях. Характерной особенностью этой фазовой диаграммы является наличие в смеси сравнительно большого количества тяжелых компонентов.

'Учитывая зависимость отначальных пластовых условий, нефти подразделяются на насыщенные и недонасыщенные. В случае если начальные пластовые условия соответствуют точке А на кривой точек начала кипения (рис. 22), то, следовательно, нефть полностью насыщена газом.

Как видно из диаграммы, при снижении давления на бесконечно малую величину из насыщенной нефти выделяется газ. Есле начальные условия соответствуюг точке А/, расположенной выше кривой точек начала кипения, то нефть недонасыщена газом. Для того чтобы из этой недонасыщенной нефти начал выделяться газ, давление должно быть снижено на значительную величину (до точки А).

Нефть, имеющая большую усадку, содержит больше легких угле-водородов, чем нефть с малой усадкой. Критическая температура для таких нефтей ближе к пластовой температуре, а линии одинакового объёмного содержания жидкости в смеси менее тесно сгруппированы вблизи кривой точек росы.

Типичная фазовая диаграмма для нефти с большой усадкой представлена на рис. 23. В этом случае как в пласте, так и на поверхности в .результате снижения давления получаются эначительно меньшие количества жидкости. Эта нефть должна быть как насыщена (точка А), так и недонасыщена (точка А') газом.

'Различные классы углеводородов, помимо фазовых диаграмм, бывают охарактеризованы составом, удельным весом добываемой жидкости и газовым фактором.

Нефти с небольшими усадками имеют газовые факторы ~ 180 м3/м3, а удельный вес 0,80 г/см3 и более. Нефти с высокой усадкой имеют газовый фактор от 180 до 1400 м3/м3, удельный вес 0,74—0,80 г/см3. . Классификация большинства пластовых систем должна быть проведена лишь после подробного исследования проб пластовых смесей.

referatwork.ru

Фазовая диаграмма - состояние - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Фазовая диаграмма - состояние

Cтраница 1

Фазовая диаграмма состояния, представленная на рис. 123, получена экстраполяцией по данным для указанных четырех температур.  [2]

Фазовая диаграмма состояния бинарного ( двойного) раствора приведена на фиг. Здесь через с обозначена концентрация холодильного агента; температуры в точках 1 и 2 представляют собой температуры кипения соответственно чистого абсорбента и чистого холодильного агента. Пограничная кривая l - a - 2 - b - l изображает равновесные состояния системы при наличии обеих - жидкой и газообразной - фаз.  [3]

Фазовая диаграмма состояния может быть построена и в другой системе координат. На рис. 34 показана фазовая р - У-диаграмма, а на рис. 35 - - Т-5-диаграмма. В этих диаграммах область фазового равновесия любых двух фаз, которая на р - Г - диаграмме изображается в виде линии, принимает форму некоторой площади.  [5]

Фазовая диаграмма состояния бинарного ( двойного) раствора приведена на рис. 20.16, где с - концентрация холодильного агента; температуры в точках / и 2 представляют собой температуры кипения соответственно чистого абсорбента и чистого холодильного агента. Пограничная кривая 1а2Ы изображает равновесие состояния системы при наличии жидкой и газообразной фаз. Нижняя ветвь 1а2 соответствует жидкой фазе, а верхняя ветвь 1Ь2 - газообразной фазе ( насыщенному пару) при равновесном сосуществовании обеих фаз.  [7]

Фазовая диаграмма состояния Sc-Sm отсутствует. Однако Sc и Sm имеют близкое электронное строение с тремя коллективизированными 3d14s2 и 5dl6s2 электронами соответственно, а также изоструктурные низкотемпературные ( ГПУ) и высокотемпературные ( ОЦК) модификации с достаточно близкими параметрами решеток.  [9]

Аппарат фазовых диаграмм состояния металлов и сплавов разработан на основе представлений о строении кристаллов, твердых растворов, процессах кристаллизации и упорядочения.  [10]

Однако на фазовой диаграмме состояния углерода при высоких давлениях ( рис. 6.4) точки, соответствующие расчетным значениям температуры и давления ПД в плоскости Чепмена - Жуге для конденсированных ВВ, расположены выше линии фазового равновесия графит - алмаз, т.е. в области термодинамической стабильности алмаза или жидкого углерода. Из этого следует, что конденсированный углерод в ПД высокоплотных В В должен находиться в алмазной фазе или ( для ВВ с наиболее высокой температурой ПД) в фазе жидкого углерода.  [12]

Как видно из фазовой диаграммы состояния системы Н2О - Н3РО4 ( рис. 24), техническая ортофосфорная кислота 73 %, 57 % и 40 % - ной концентрации начинает кристаллизоваться при температурах - 30, - 75 и - 23Ц С.  [14]

На рис. 1.7 показана фазовая диаграмма состояния системы нефть - СО 2 при t const. Видно, что существование второй жидкой фазы, а следовательно, образование трехфазной системы может наблюдаться только при определенных условиях. Область существования системы ограничена кривой. В пределах ее находятся характерные условия равновесия для отдельных систем в зависимости от отношения газ - нефть. В пределах этой области любая точка характеризует фазовые отношения, соответствующие определенному газовому фактору. Если количество газа велико, то с увеличением давления фазовые отношения изменяются по петлеобразной кривой.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Фазовые диаграммы

Химия Фазовые диаграммы

просмотров - 237

СХЕМЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ

В процессе разработки месторождений в пластах непрерывно изменяется давление, количественное соотношение газа и нефти. Это сопровождается непрерывными изменениями состава газовой и жидкой фаз со взаимным их переходом.

Особенно интенсивные процессы таких превращений происходят при движении нефти по стволу скважины. Из-за быстрого падения давления из нефти выделяется значительное количество газа, и около устья поток превращается иногда в тонкодисперсную взвесь капель нефти в газовой среде.

Дальнейшее движение нефти к потребителю также сопровождается непрерывными фазовыми превращениями, к примеру, из нефти , уже не содержащей газ, стараются извлечь и уловить наиболее летучие жидкие фракции для уменьшения потерь нефтепродуктов от испарения при хранении их в резервуарах.

Естественные углеводородные системы состоят из большого числа компонентов, причем это не только углеводороды парафинового ряда, но и углеводороды, относящиеся к другим группам. Фазовое состояние смеси углеводородов зависит от ее состава, а также от свойств индивидуальных компонентов.

Типичная фазовая диаграмма многокомпонентной смеси (рис.21) в координатах давление - температура имеет петлеобразный вид, ᴛ.ᴇ. отличается от соответствующей фазовой диаграммы чистого вещества, изображающейся в виде одной монотонно – возрастающей, вогнутой к оси температур кривой с одной конечной (критической ) точкой. Прежде чем перейти к обсуждению особенностей этой диаграммы, дадим определœение некоторых важных физических понятий, связанных с этой диаграммой.

«Критическая точка» (точка Кна рис. 21) соответствует значениям давления и температуры, при которых свойства каждой фазы становятся идентичными.

«Критическая температура» — температура, соответствующая критической точке.

«Критическое давление» — давление, соответствующее критической точке.

«Интенсивные свойства» — это такие свойства, которые не зависят от количества рассматриваемого вещества.

«Экстенсивные свойства» — свойства, прямо пропорциональные количеству рассматриваемого вещества.

«Кривая Аточек начала кипения» — кривая, проходящая через точки, соответствующие, давлениям и температурам, при которых при переходе вещества из жидкого состояния в область двухфазного состояния образуется первый пузырек газа.

«Кривая точек росы b» — кривая, проходящая через точки, соответствующие давлению и температуре, при которых при переходе вещества из парообразного состояния в область двухфазного состояния образуется первая капелька жидкости.

«Двухфазная область» — область, ограниченная кривыми точек начала кипения и точек росы, внутри которой газ и жидкость находятся в состоянии равновесия.

«Крикондентерм» (М) — наивысшая температура, при которой жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

«Криконденбар» (N) — наибольшее давление, при котором жидкость и пар могут сосуществовать в равновесии.

«Ретроградная область» (закрашенная площадь на рис. 21) — любая область, в пределах которой конденсация или парообразование происходят в направлении, обратном обычным фазовым изменениям.

«Ретроградная конденсация» (ограничена кривой KDM) означает, что жидкость конденсируется или при снижении давления при постоянной температуре (линия ABD), или при увеличении температуры при постоянном давлении (линияFGA

«Ретроградное испарение» (ограничена кривой NHK) означает, что образование пара происходит при уменьшении температуры при постоянном давлении (линия AGF) или при увеличении давления при постоянной температуре (линия DBA).

«Линия постоянного объема» (качественные линии) — линии, проходящие через точки одинакового объемного содержания жидкости внутри двухфазной области.

Из рассмотрения рис. 21 бывают сделаны некоторые важные наблюдения. Кривая точек начала кипения и кривая точек росы сходятся в критической точке. Кривая точек начала кипения соответствует 100% содержания жидкости в системе, а кривая точек росы —100% содержания газа. Заштрихованные площади соответствуют области ретроградных явлений. Площадь, ограниченная кривыми, проходящими через точки KBMD, соответствует области изотермической ретроградной конденсации.

Фазовая диаграмма (рис. 21.) со всœеми её особенностями присуща любым многокомпонентным смесям, но ширина её петли и расположение критической точки, а следовательно, и ретроградных областей зависят от состава смеси.

С нефтепромысловой точки зрения многокомпонентные системы грубо делятся на нефти и газы. Вместе с тем, многокомпонентные системы подразделяются в зависимости от состояния, в котором углеводородная смесь находится в пласте и после извлечения ее на поверхность.

Фазовое состояние пластовой углеводородной смеси и особенности их фазового поведения при разработке месторождений определяются пластовыми давлениями и температурами, а также составом смеси.

В случае если пластовое значение температуры смеси Тпл больше крикондентермы М (точка F) и в процессе разработке месторождения давление падает (линия FT4), то эта смесь будет всё время находится в однофазном газообразном состоянии. Такие смеси образуют газовые месторождения.

В случае если пластовая температура находится между критической и крикондентермой, то такие смеси относят к газоконденсатным. В этом случае в зависимости от соотношения между начальным пластовым и давлением начала конденсации (точка В) возможно существование трёх типов газоконденсатных залежей: пластовое давление может быть выше (однофазное ненасыщенное), равно (однофазное насыщенное) или ниже (двухфазное) давления начала конденсации.

В случае если пластовая температура ниже критической температуры смеси, ᴛ.ᴇ. находится левее критической точки, то такие смеси характерны для нефтяных месторождений. Учитывая зависимость отначальных значений пластовых температуры и давления (расположения точки, соответствующей этим значениям, относительно кривой точек кипения) различают нефтяные месторождения с недонасыщенными, насыщенными нефтями и месторождения с газовой шапкой.

Когда пластовая температура выше крикондентермы, то нефть содержит большое количество газообразных и легкокипящих углеводородов и обладает большей усадкой. Такие нефти называют лёгкими. Οʜᴎ отличаются высоким газонефтяным соотношением и плотностью, приближающейся к плотности газового конденсата.

Нефти. Смеси углеводородов,, которые в пластовых условиях .находятся в жидком состоянии называются нефтями. По величинœе усадки на поверхности .нефти бывают с низкой и с высокой..усадкой.

Фазовая диаграмма для нефти с низкой усадкой приведена на рис. 22. Из этой диаграммы следуют две характерные особенности. Критическая точка расположена, справа от криконденбары, а линии равного объёмного содержания жидкости в смеси тесно расположены вблизи кривой точек росы. Вместе с тем, при атмосферном давлении и пластовой температуре смесь находится в области двухфазного состояния. При условиях ceпарации из смеси получается значительное количество жидкости, даже если ее объемное содержание в смеси очень низкое. Это явление обусловлено значительным расширением газовой фазы при низких давлениях. Характерной особенностью этой фазовой диаграммы является наличие в смеси сравнительно большого количества тяжелых компонентов.

'Учитывая зависимость отначальных пластовых условий, нефти подразделяются на насыщенные и недонасыщенные. В случае если начальные пластовые условия соответствуют точке А на кривой точек начала кипения (рис. 22), то, следовательно, нефть полностью насыщена газом.

Как видно из диаграммы, при снижении давления на бесконечно малую величину из насыщенной нефти выделяется газ. Есле начальные условия соответствуюг точке А/, расположенной выше кривой точек начала кипения, то нефть недонасыщена газом. Для того чтобы из этой недонасыщенной нефти начал выделяться газ, давление должно быть снижено на значительную величину (до точки А).

Нефть, имеющая большую усадку, содержит больше легких угле-водородов, чем нефть с малой усадкой. Критическая температура для таких нефтей ближе к пластовой температуре, а линии одинакового объемного содержания жидкости в смеси менее тесно сгруппированы вблизи кривой точек росы.

Типичная фазовая диаграмма для нефти с большой усадкой представлена на рис. 23. В этом случае как в пласте, так и на поверхности в .результате снижения давления получаются эначительно меньшие количества жидкости. Эта нефть может быть как насыщена (точка А), так и недонасыщена (точка А') газом.

'Различные классы углеводородов, помимо фазовых диаграмм, бывают охарактеризованы составом, удельным весом добываемой жидкости и газовым фактором.

Нефти с небольшими усадками имеют газовые факторы ~ 180 м3/м3, а удельный вес 0,80 г/см3 и более. Нефти с высокой усадкой имеют газовый фактор от 180 до 1400 м3/м3, удельный вес 0,74—0,80 г/см3. . Классификация большинства пластовых систем может быть проведена лишь после подробного исследования проб пластовых смесей.

Читайте также

  • - Фазовые диаграммы и твёрдые растворы

    Соединение деталей и узлов радиоэлектронной аппаратуры пайкой и сваркой Фаза – это однородная часть материала системы (кристаллическая, аморфная, жидкая, газообразная или плазма). Фазовая диаграмма – график, на котором в зависимости от давления, молярного объёма и... [читать подробенее]

  • - Условия равновесия фаз. Фазовые диаграммы

    Опыт показывает, что одно и то же однородное вещество в зависимости от внешних условий может находиться в различных состояниях, т.е. иметь разные макроскопические свойства (например: плотность, вязкость, проводимость и т.д.), и наоборот, при заданных внешних условиях в... [читать подробенее]

  • - Условия равновесия фаз. Фазовые диаграммы.

    Фазовые переходы II рода Фазовый переход II рода не связан с поглощением или выделением теплоты, происходит без теплообмена. В основе фазовых превращений II рода лежит изменение симметрии кристаллической решетки вещества без изменения типа этой решетки.... [читать подробенее]

  • - Физико-химический анализ. Фазовые диаграммы

    Процесс кипения. Уравнение Клаузиуса - Клапейрона Р.Э.Клаузиус показал, как можно упростить уравнение Клапейрона для процесса кипения жидкости или возгонки твёрдого вещества. Это было сделано исходя из предположения, что при давлениях, не намного отклоняющихся... [читать подробенее]

  • - Физико-химические и термодинамические основы равновесия фаз жидкость-пар, фазовые диаграммы состояния смесей жидкостей

    Теория перегон­ки и ректификации основывается на сочетании термодинамического учения о парожидкостном фазовом равновесии с законами сохранения вещества и энергии, используемыми в форме уравнений материальных итепловых балансов. Любые системы, между частями которых... [читать подробенее]

  • - Фазовые диаграммы. Тройная точка

    Фазы и фазовые переходы Фазой называется совокупность частей системы одинаковых по всем физическим, химическим свойствам и структурному составу. Например, существует твердая, жидкая и газообразная фазы (называемые агрегатными состояниями). Фазовый переход... [читать подробенее]

  • - Р – Т фазовые диаграммы.

    Диаграммы однокомпонентных систем, изображенные в координатах Р–Т, представляют собой проекции диаграмм построенных в координатах G–Т–Р (где G – изобарно-изотермный потенциал), на плоскость Р–Т (рис. 10.2). Диаграммы G–Т–Р наглядно демонстрируют равенство химических... [читать подробенее]

  • - Фазовые диаграммы

    СХЕМЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ФАЗОВОГО СОСТОЯНИЯ В процессе разработки месторождений в пластах непрерывно изменяется давление, количественное соотношение газа и нефти. Это сопровождается непрерывными изменениями состава газовой и жидкой фаз со... [читать подробенее]

  • - Фазовые диаграммы систем вода – углеводороды.

    Прежде чем начать говорить о фазовых диаграммах систем вода – углеводороды, поговорим о том, что представляют собой фазовые диаграммы вообще. Термодинамические диаграммы, в которых по осям координат откладываются давление, температура, мольный объём и наносятся кривые... [читать подробенее]

  • - Фазовые диаграммы

    Фазовое равновесие бинарных систем в процессах перегонки. Если система состоит из двух компонентов (К=2) и между ними не происходит химического взаимодействия, то при наличии жидкой и паровой фаз число фаз Ф=2. Согласно правилу фаз, число степеней свободы такой системы... [читать подробенее]

  • oplib.ru

    Фазовые состояния

    Количество просмотров публикации Фазовые состояния - 522

    Фазовые состояния. Поверхностные явления. Капиллярное давление. Пластовая энергия. Перемещение нефти и газа в залежи. Явления, связанные с добычей нефти. Вторичные методы добычи. Добыча газа. Экономические и правовые вопросы.

    Глава 10 Механика природного резервуара

    Цитированная литература

    Заключение

    В своей повсœедневной жизни мы привыкли наблюдать и использовать многочисленные явления, связанные с влиянием температуры и давления. Теперь мы убедились и в том, какую большую роль играют они в нефтегазоносных пластах, залегающих на глубинœе. Их влияние на фазовые соотношения флюидов и на всю обстановку в пласте-коллекторе несомненно. Как и другие параметры, характеризующие нефтяные и газовые залежи, температура и давление сильно различаются и подвержены постоянным изменениям. Температура и давление влияют в общем случае двояко: с одной стороны, они влияют на осадки, степень их уплотнения, уменьшение пористости и проницаемости и выжимания из них флюидов; с другой стороны, наибольшее влияние они оказывают на сами флюиды, на изменение их объёма и вязкости, на их энергетический потенциал. Геолог-нефтяник должен быть хорошо знаком со всœеми этими особенностями влияния температуры и давления на осадки и заключенные в них флюиды, чтобы разбираться в процессах, происходящих в природных резервуарах.

    Изучение влияния давления и температуры имеет большое значение не только для нефтяной, но и для рудной геологии, поскольку многие процессы, связанные с воздействием этих факторов на флюиды, происходят как при нефте-, так и при рудообразовании. Правда, нефтяная геология обычно имеет дело с более низкими температурами и давлением, чем рудная. При этом теперь, когда бурение до глубин свыше 25 000 футов (7,5 км) стало вполне достижимым, мы также входим в область очень высоких давлений. Многие из ныне неглубоко залегающих продуктивных горизонтов некогда были погребены под мощными толщами осадков; но степень воздействия на эти породы высоких температур и давлений пока еще остается неясной. В связи с этим особую важность приобретает изучение влияния высоких давлений и температур на флюиды, пористость и проницаемость пород, и, самое главное, изучение влияния градиентов давления и температуры на движение флюидов как внутри природных резервуаров, так и из них. В корне понимания этих явлений должно лежать знание процессов, происходящих в резервуарах, что и является предметом следующей главы.

    1. Неrоу W.В., Rock Pressure, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 12, pp. 355-384. 1928.

    2. Pym L.A., Bottom-Hole Pressure Measurement, in The Science of Petroleum, Oxford Univ. Press, London, New York, 1, pp. 508-515, 1938.

    3. Biddison M.P., Estimation of Natural Gas Reserves, in Geology of Natural Gas, Am. Assoc. Petrol. Geol. Tulsa, Okla, pp. 1035-1052, 1935. (Содержит формулы и таблицы для расчетов газового давления.)

    4. О. and G., Journ., 57, № 17, 1959.

    5. Вruсе W.A., A Study of the Smackover Limestone Formation and the Reservoir Behavior of Its Oil and Condensate Pools, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 155, pp. 88-132, 1944; Petrol. Technol., Tech. Pub. 1728, 1944. Goebel L.A., Cairo Field, Union County, Arkansas, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 34, pp. 1954-1980, 1950.

    6. Review of Middle East Oil and Reservoir Studies and Characteristics, Petroleum Trans.,. London, pp. 15-17, 1948.

    7. Rumble R.C, Spain H.H., Stamm H.E., A Reservoir Analyzer Study of the Woodbine Basin, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 192, pp. 331-340, 1951.

    8. Hill G.А., Соlburn W.A., Knight J.W., Reducing Oil-Finding Costs by Use of Hydrodynamic Evaluation, in Economics of Petroleum, Exploration, Development, and Property Evaluation, Southwestern Legal Foundation, Dallas, Texas, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, 1961. Berry F.A.F., Hydrodynamics and Geochemistry of the Jurassic and Cretaceous Systems iin the San Juan Basin, Northwestern New Mexico and Southwestern Colorado, Ph.D. thesis, Stanford Univ., 192 p., 1959.

    9. Taber S., Effect of Earthquakes on Artesian Waters, Econ. Geol., 23, pp. 696-697, 1928.

    10.Shepard F.P., Submarine Geology, New York, 348 p., pp. 47-53, 1948.

    11.Hanway J., An Historical Account of the British Trade over the Caspian, Sea..., London, 1, 1753.

    12.Gibson R.E., The Nature of Solutions and Their Behavior under High Pressure, Scientific Monthly, 46, pp. 103-119, 1938.

    13.Hubbert M.K., Rubeу W.В., Role of Fluid Pressure in Mechanics of Overthrust Faulting, Bull. Geol. Soc. Am., 70, pp. 149-158.

    14.Сannоn G.E., Craze R. C, Excessive Pressures and Pressure Variations with Depth of Petroleum Reservoirs in the Gulf Coast Region of Texas and Louisiana, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 127, pp. 31-38, 1938. Dickinson G., Geological Aspects of Abnormal Reservoir Pressures in Gulf Coast' Louisiana, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 37, pp. 410-432, 1953.

    15.Watts E.V., Some Aspects of High Pressure in the D-7 Zone of the Ventura Avenue Field, Trans. Am. Inst. Min. Met. Engrs., 174, pp. 191-200, 1948.

    16.MсСaslin L. S., Jr., О and G. Journ., p. 56, 1949.

    17.Dоnnellу A.S., High-pressure Yates Sand Gas Problem, East Wasson Field, Yoakum County, West Texas, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 25, pp. 1880-1897, 1941.

    18.Кeep С.E., Ward H.L., Drilling Against High Rock Pressures with Particular Reference to Operations Conducted in the Khaur Field, Punjab, Journ. Inst. Petrol. Technol., 20, pp. 990-1013, 1934.

    19.Suter H.H., The General and Economic Geology of Trinidad, B.W.I., Colonial Geol. and Min. Res., 3, p. 22, 1952.

    20.Сalhоun J.C, Pressure Parting of Formations, O. and G. Journ. p. 85, 1950.

    21.Cotner V., Сrum H.E., Geology and Occurrence of Natural Gas in Amarillo District, Texas, in Geology of Natural Gas, Am. Assoc. Petrol. Geol., Tulsa, Okla., pp. 401-403, 1935.

    22.Millikan C.V., The Geological Application of Bottom Hole Pressure, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 16, pp. 891-906, 1932.

    23.Athу L.F., Density, Porosity, and Compaction of Sedimentary Rocks, Bull. Am. Assoc. Petrol. Geol., 14, pp. 1-35, 1930.

    Пропуск 404-405 стр.

    Сфера пластовой механики [1] включает изучение таких физических и химических изменений в пласте и пластовых флюидах, которые происходят в течение периода разработки залежи нефти или газа. Правильное пони мание этих явлений имеет особенно важное значение для обеспечения эффективной и рентабельной добычи нефти и газа. В этом интересы геологов и эксплуатационников совпадают, и многие геологические наблюдения получают объяснение с позиций эксплуатационника. Строго говоря, механика пласта вступает в действие тогда, когда залежь вскрывается первой скважиной и начинается извлечение нефти и газа, хотя те же самые физические законы должны действовать уже со времени отложения нефтегазоносных пород. Это становится очевидным при изучении движения пластовых флюидов к поверхности. Движение нефти и газа из залежи к скважинœе можно рассматривать как миниатюрную модель крупного и длительного геологического процесса региональной миграции нефти и газа от площадей углеводородообразования до их аккумуляции в залежи. Более того, геологи-нефтяники всœе чаще прибегают к интерпретации пластовых условий с общегеологических позиций. Это еще один довод в пользу крайне важно сти понимания явлений, сопутствующих движению нефти и газа из залежи в скважину и в самой скважинœе.

    Изучение пластовых условий и механики пласта с инженерной точки зрения продолжает предоставлять всœе большее количество новых сведений и новых идей. Некоторые из них бывают непосредственно применены к проблемам поисков нефти и газа. Механика природного резервуара охватывает самые разнообразные вопросы, проникая в органическую химию, физику, физическую химию, гидромеханику и технологию разработки месторождений. Ниже описываются некоторые из этих вопросов, интересующих геологов-поисковиков: 1) фазовые состояния углеводородов, 2) поверхностные явления на границах различных фаз, 3) капиллярные явления, 4) пластовая энергия, 5) движение нефти и газа в залежи, 6) явления, связанные с добычей нефти и газа, 7) вторичные методы добычи.

    Изучение соотношений различных фаз углеводородов имеет огромное значение для правильного понимания разного рода равновесий, существующих между флюидами в пределах нефтегазоносного пласта в обстановке меняющихся температур и давлений [2]. Температура и давление в залежи в процессе ее разработки изменяются, причем иногда очень резко. Большая часть современных методов добычи нефти и газа основана на знании поведения этих флюидов ‑ их фазовых состояний ‑ в пласте в процессе извле чения их из залежи. Эти знания получены в лабораториях ‑ химиками, физиками, переработчиками ‑ и путем изучения современных пластовых условий. Очень многие из изучаемых таким образом процессов и явлений представляют большой интерес для геолога-нефтяника, поскольку они могли происходить в пластовых условиях в.течение длительного геологического времени.

    Порода-коллектор, вода, газ и нефть ‑ вот те различные материалы, которые к моменту открытия залежи находятся в нефтегазоносном пласте в состоянии равновесия и с которыми мы имеем дело в течение всœего последующего периода ее разработки. В пласте-коллекторе существует множество систем¹, подлежащих изучению, ‑ это порода ‑ вода, порода ‑ газ, порода ‑ нефть, вода ‑ нефть, газ ‑ нефть, порода ‑ вода ‑ нефть, водные, нефтяные и газовые системы. Фаза включает всœе составляющие системы, обладающие одинаковыми свойствами и составом. Иными словами, фаза ‑ это гомогенная, отличающаяся физически и обособленная механически часть системы².

    Фиᴦ. 10-1. Схематическая диаграмма фазовых состояний воды.

    Тройная точка О соответствует давлению 4,58 мм ртутного столба и температуре 0,0098°С. АО ‑ кривая сублимации льда и пара; ОС ‑ кривая равновесия льда и жидкости; ОВ ‑ кривая давления пара, ᴛ.ᴇ. кривая равновесия жидкости и пара. Эта диаграмма справедлива только для низких давлений.

    Фазы отделœены друг от друга отчетливыми физическими границами, называемыми поверхностями раздела или граничными поверхностями. Число компонентов системы является наименьшим числом независимых переменных составляющих, которые отражают строение и состав каждой из возможных присутствующих фаз. К примеру, такая система, как вода, может встречаться в виде трех фаз - парообразной, жидкой и твердой исходя из температуры и давления. Эта система представлена одной составляющей ‑ Н2О ‑ во всœех фазах, иными словами, это однокомпонентная система. Система нефть - вода может рассматриваться в качестве двухкомпонентной; в пластовых и поверхностных условиях она часто встречается в трех фазах - природного газа, нефти и воды.

    Типичной однокомпонентной системой является вода. На фиᴦ. 10-1 приведена диаграмма этой системы исходя из двух переменных - температуры и низкого давления. На диаграмме показаны три самостоятельные фазы (лед, жидкость, пар) и три состояния равновесия двух фаз (лед ‑ пар по линии АО, лед - жидкость по линии ОС и пар - жидкость по линии ОВ; точка В соответствует критической температуре Тс). В точке О всœе три фазы находятся в равновесии. Это так называемая ʼʼтройная точкаʼʼ.

    Фазовое состояние вещества (или смеси веществ, к примеру нефти) в любой данный отрезок времени определяется рядом независимых переменных, главным образом давлением и температурой, а также концентрацией, плотностью и объёмом этих веществ.

    ¹Система представляет собой вещество или смесь веществ, изолированных друг от друга.

    ²Строго говоря, мы должны рассматривать систему метан - этан и фазы, газообразную и жидкую, в виде которых она встречается. С практической точки зрения целœесообразнее рассматривать нефть как систему, состоящую из двух фаз - собственно нефти и растворенного в ней природного газа. Аналогично принято понимать в качестве двухкомпонентной наиболее обычная для продуктивного пласта система нефть ‑ вода.

    Минимальное количество переменных, крайне важно е для определœения остальных переменных данной системы и, следовательно, для установления фазового состояния этой системы принято называть степенью свободы. К примеру, в случае если температура, давление, концентрация и объём достигли таких величин, что из жидкой фазы (нефти) начали образовываться мельчайшие пузырьки газовой фазы, значит, газ и нефть находятся в равновесии и будут находиться в данном состоянии до тех пор, пока останутся постоянными всœе эти параметры. Стоит измениться одному параметру, как тотчас изменятся и всœе остальные, и равновесие между нефтью и газом сохранится. Следовательно, такая система, как нефть, обладает лишь одной степенью свободы.

    Общая связь между количеством степеней свободы, количеством компонентов и количеством фаз в системе выражается правилом фаз, выведенным впервые в 1876 ᴦ. Гиббсом:

    F = C − P+2,

    где F ‑ количество степеней свободы (давление, температура, плотность и т. д.), С ‑ количество компонентов в системе, Р ‑ количество существующих в этой системе фаз.

    Применяя это правило к однокомпонентной системе, к примеру к воде, мы видим, что там, где всœе три фазы ‑ жидкость, пар и лед ‑ существуют одновременно (в точке О на фиᴦ. 10-1),

    F = C (один компонент) – P (три фазы) +2 = 0,

    ᴛ.ᴇ. степеней свободы нет. Иными словами, в случае если присутствуют всœе три фазы, никакое изменение в температуре или давлении невозможно. В случае двухфазной системы (жидкость + пар)

    F = C (один компонент) – P (две фазы) +2 = 1,

    В случае если две фазы находятся в состоянии равновесия в любой точке линии ОВ (фиᴦ. 10-1), то можно определить либо температуру, либо давление (но не оба этих параметра).

    Наконец, в случае если в системе присутствует только одна фаза, к примеру жидкость

    F = C (один компонент) – P (одна фаза) +2 = 2,

    (СОВ на фиᴦ. 10-1), то вода должна оставаться в жидкой фазе, даже если переменными являются оба параметра ‑ и температура, и давление. Другими словами, жидкая фаза воды имеет две степени свободы, т. е. для определœения системы в данном случае крайне важно знать два условия ‑давление и температуру.

    В случае если температура высока ‑ выше критической величины 374°С (см. фиᴦ. 10-1), ‑ то вода может находиться только в одной фазе - парообразной, и никакое давление не способно привести к сжижению даже части этой системы. При таких сверхвысоких температурах и давлениях сосуществование двух фаз невозможно, и свойства жидкости и ее пара или газа становятся неотличимыми. Понятие о степенях свободы при сверхкритических давлениях и температурах неприменимо. При промежуточных значениях этих параметров жидкая фаза (вода) может существовать одновременно с газовой фазой (водяной пар).

    Пластовые углеводороды относятся к числу крайне сложных много­компонентных систем. В случае если учесть, что любая система из трех и более компонентов очень трудна для понимания, то станет ясна вся сложность изучения нефтегазовых систем, состоящих из тысяч углеводородов. Большая часть исследований, посвященных фазовым состояниям углеводородов, относится к одно- или двухкомпонентным системам, представленным простыми компонентами - метаном, пропаном и бутаном.

    Фазовые диаграммы для двухкомпонентных систем, к примеру вода ‑ нефть, можно построить, отложив по оси абсцисс молекулярный состав, а по оси ординат ‑ соответственно давление и температуру. Для изображения трехкомпонентной системы крайне важно использовать равносторонний треугольник. В этом случае границы фаз изображаются линиями изобар или изотерм. Подобные диаграммы часто используются в петрологии и металлургии. Важно заметить, что для систем, состоящих из большего чем три числа компонентов, такие простые способы построения фазовых диаграмм уже невозможны. В случае сосуществования только двух фаз, граница между ними изображается поверхностью. В случае если же количество сосуществующих фаз составляет три и более, границы между ними в общем случае бывают показаны лишь линиями, ᴛ.ᴇ. соотношения между фазами крайне важно представлять в виде изометрических диаграмм.

    Изобарическая диаграмма на фиᴦ. 10-2 показывает изменение состава смеси, состоящей из 60 мол. % компонента А и 40 мол. % компонента В, исходя из температуры при постоянном давлении.

    На этой диаграмме видно, что при минимальной температуре существует только жидкая фаза. Поскольку температура смеси увеличивается при постоянном давлении (P1), объём смеси будет возрастать, но фазовое состояние не изменится до точки N. В этой точке бесконечно малое количество газа, состав которого соответствует точке Q, находится в равновесии с жидкостью. Точка N принято называть

    Фиᴦ. 10-2. Изобарическая диаграмма температура ‑ состав смеси компонентов А и В.

    точкой кипения, а соответствующая ей температура Тb - температурой кипения данной смеси при давлении Р1. В случае если температура продолжает возрастать, количество газа увеличивается, и состав как жидкости (нижняя кривая), так и газа (верхняя кривая) изменяется, хотя общий состав смеси остается постоянным. К примеру, в точке R, соответствующей температуре Тс, состав жидкой фазы определяется точкой S, а газовой ‑ точкой М. Относительное количество каждой фазы должна быть определœено по относительной длинœе отрезков MR и RS. В точке U в равновесии с газом остается только бесконечно малое количество жидкости, состав которой отвечает точке V. Это так называемая точка росы, а температура Тd ‑ температура конденсации для данной смеси при постоянном давлении. При любой температуре, превышающей величину температуры конденсации, может существовать только газовая фаза. Состав газа при этом тот же, что и состав первоначальной смеси. Положение и точки кипения, и точки росы изменяется исходя из различных переменных факторов. К примеру, известна только одна точка кипения (давление насыщения) и одна точка росы для данных объёмов жидкости и газа при данных температуре и давлении. В случае если изменится величина любого из этих параметров, немедленно изменятся также и точка кипения, и точка росы. Кривая, отвечающая условиям, в которых первые пузырьки газа начинают выделяться из раствора, принято называть кривой точек кипения. Соответственно кривая конденсации ‑ это кривая, отвечающая таким величинам температуры и давления, при которых из газовой фазы начинают конденсироваться первые порции жидкости.

    Аналогичным образом можно показать влияние на состав такой же газо-жидкостной смеси изменения давления при постоянной температуре.

    Фиᴦ. 10-3. Изотермическая диаграмма давление - состав смеси компонентов А и В.

    В случае если давление возрастает при постоянной температуре, характеристика смеси X, содержащей 60 мол.% компонента А и 40 мол.% компонента В, должна быть получена способом, аналогичным описанному для фиᴦ. 10-2.

    Изотермическая диаграмма давление ‑ состав смеси приведена на фиᴦ. 10-3. Обе диаграммы - изотермическую и изобарическую ‑ можно совместить и представить в виде изометрической диаграммы [3], однако данный способ в настоящей работе

    Фиᴦ. 10-4. Диаграмма давление - температура для гипотетической двухкомпонентной системы нефть - газ, характеризующейся постоянством состава.

    В нашем примере точки А, В и С могут соответствовать трем различным пластам. В пласте А смесь находится в жидком виде. При извлечении жидкости давление падает и в конце концов достиг точки кипения, вследствие чего начинает образовываться газ. Этот процесс продолжается до тех пор: пока давление не станет равным атмосферному и обе фазы, жидкая и газообразная, не разделятся в сепараторе на устье скважины. В пласте В содержится только газ, поскольку температура в на выше критической. В случае извлечения газа и снижения пластового давления ниже точки конденсации начинает быстро образовываться жидкая фаза (кривая начала конденсации). Обе фазы продолжают сосуществовать до тех пор, пока давление снова не повысится до точки росы и жидкость не растворится в газе. Явление возникновения и исчезновения жидкости в результате снижения давления при постоянной температуре принято называть ʼʼретроградной конденсациейʼʼ. Флюид в пласте С находится в газообразном состоянии, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ не изменяется в течение всœего периода эксплуатации пласта͵ поскольку никакое снижение давления не ведет к изменению фазового состояния флюида.

    не рассматривается.

    На фиᴦ. 10-4 приведена объединœенная диаграмма давление ‑ температура для гипотетической смеси нефти и природного газа. В отличие от ранее рассмотренных диаграмма этого типа не показывает изменений состава фаз в различных условиях. При очень высоких давлениях здесь может присутствовать только одна фаза. В условиях температуры и давления, представленных точкой А, эта единственная фаза является жидкой, а в точке В - газообразной. Последнее обусловлено тем, что точка В находится выше критической температуры¹. Обе точки - А и В - могут отвечать пластовым условиям в двух различных резервуарах. При извлечении флюидов из резервуара начальное пластовое давление в нем начнет падать, что может привести к изменениям фазовых соотношений флюидов. Сопровождающее данный процесс снижение пластовой температуры, обусловленное расширением пластовых флюидов, вероятно, ничтожно мало, за исключением зоны, непосредственно окружающей работающую скважину, и им можно пренебречь, поскольку его влияние несравнимо меньше влияния изменения давления.

    В случае если начальные пластовые условия отвечают точке А, то точка пересечения проекции этой точки с кривой начала кипения соответствует потере давления для газовой фазы. Нефть и газ сосуществуют и добываются одновременно. При снижении давления до определœенной величины значительная часть газа будет удалена из пластовой жидкости, и в условиях поверхностной температуры на устье скважины (на трапе сепаратора) мы получим обе эти фазы - жидкую нефть и природный газ. Соотношение между количествами жидкости и газа, находящимися в пласте и добываемыми на поверхности, одно и то же.

    В случае если пластовые условия соответствуют точке В, то сильное снижение пластового давления, обусловленное добычей газа из залежи, приведет в конечном счете к конденсации жидкости из газовой фазы (в точке, соответствующей давлению конденсации) и одновременному существованию двух фаз. Необходимо отметить, что в данном случае температура превышает критическую величину, но давление меньше критического. Точка, соответствующая максимальной температуре, при которой еще сосуществуют две фазы, принято называть крикондентермой. В случае если давление продолжает падать, объём сконденсированной жидкости увеличивается до максимальной величины, давление достигает точки кипения, после чего жидкость начинает испаряться, превращаясь в газ. Когда кривая конденсации пересекается второй раз, исчезают последние капли жидкости и остается только газовая фаза.

    Залежь, характеризующаяся пластовыми условиями, соответствующими точке В, принято называть конденсатной. Конденсат добывается из нее при снижении давления и постоянной температуре. В случае если в пластовых условиях достигается точка росы, то образовавшаяся в залежи жидкая нефть будет неизвлекаемой в связи с тем, что, конденсируясь из газа, она адсорбируется на стенках пор в виде тонкой пленки и становится практически неспособной к движению к забоям скважин вместе с добываемым газом, который при высоком давлении должен был бы снова раствориться в этой нефти. В промысловой практике такие залежи известны, и, чтобы не допустить конденсации жидкой фазы в резервуаре, требуется применение специальных методов эксплуатации. Одним из наиболее распространенных технических приемов, направленных на предотвращение потерь жидких углеводородов при эксплуатации конденсатных залежей, является поддержание пластового давления путем закачки в залежь газа под высоким давлением. В случае очень высоких температур в пласте, соответствующих точке С на фиᴦ. 10-4, падение давления не приводит к каким-либо изменениям в фазовом состоянии углеводородов (см. также стр. Размещено на реф.рф451).

    ¹Критическая температура (Тс) ‑ это такая температура, выше которой газ ни при каком давлении не должна быть превращен в жидкость. Критическое давление (Рс) ‑ давление, при котором газ находится в равновесии с жидкостью при критической температуре.

    Можно предположить, что за геологическое время различные фазы внутри природного резервуара приближаются к состоянию статического равновесия и в значительной степени стабилизируются. Иными словами, соотношения между пластовыми флюидами приходят в соответствие с такими факторами, как температура, давление, насыщенность, характер нефти, газа и воды в данном резервуаре. Но как только один из этих факторов изменяется, равновесие тотчас же нарушается, и вся система снова начинает изменяться в сторону равновесия и стабилизации. Естественно, что пластовые условия в течение геологического времени могли неоднократно изменяться, в особенности под влиянием таких факторов, как изменение давления, минœерализация пластовых вод, температура, характер нефти и газа (изменения последнего могут произойти либо в результате привноса в залежь дополнительных количеств углеводородов, либо в результате внутренних молекулярных изменений под влиянием изменений температуры и давления). Фазовое равновесие в залежи может нарушиться также и искусственным путем ‑ при извлечении из залежи флюидов. Это значит, что фазовое равновесие, установившееся в пласте, нарушается и продолжает изменяться во всœех случаях, когда производится непропорциональная добыча одного или более компонентов из залежи, когда пластовое давление в процессе разработки залежи снижается или когда в пласт закачиваются вода, воздух или газ с целью поддержания пластовой энергии и увеличения добычи.

    Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, изменения пластовых условий и фазовых соотношений пластовых флюидов связаны с очень большим и неопределœенным количеством переменных факторов. Поскольку процессы, происходящие в пласте, действительно очень сложны и характеризуются неисчислимым количеством неизвестных, можно утверждать, что наши знания об этих процессах весьма фрагментарны. Все, что нам известно в настоящее время по этому вопросу, есть главным образом результат усиливающихся исследований в области химии и физики граничных поверхностей, фазовых соотношений и нефтяного пласта͵ данные которых бывают использованы с целью познания геологии природного резервуара. При этом предстоит сделать еще очень много для познания пластовых условий.

    referatwork.ru

    Пример - фазовая диаграмма - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

    Пример - фазовая диаграмма

    Cтраница 1

    Примеры фазовых диаграмм двух - и трехкомпонент-ных смесей приведены в гл. Обычно на таких диаграммах переменными являются только температура и состав, так как влияние давления на конденсирующиеся фазы невелико. На рис. 5.28 показано влияние давления на изменение растворимости на примере системы твердая фаза - жидкость, однако подобное можно ожидать и для систем жидкость - жидкость.  [1]

    Пример фазовой диаграммы при концентрациях, близких к критической концентрации мицеллообразования, приведен на рис. 3.9. Тройная точка К на этой диаграмме называется точкой Крафта, а температура, соответствующая точке Крафта, - температурой Крафта. Эта температура представляет собой температуру плавления углеводородных цепей амфифила; при температурах выше температуры Крафта расплавленные углеводородные цепи могут двигаться относительно свободно и, контактируя друг с другом, образовывать углеводородное ядро сферической или цилиндрической мицеллы; ниже температуры Крафта углеводородные цепи являются твердыми, и образование мицелл невозможно.  [3]

    Пример фазовой диаграммы для системы с азеотропом приведен на рис. III.  [4]

    На примере фазовой диаграммы MgO-FeO - FeaO3 показано значение равновесных диаграмм состояния ферритообразующих систем для понимания механизма образования ферритов. На основе литературных данных сделан вывод, что при взаимодействии окиси магния с окисью железа кристаллизация феррита магния на фазовой границе Рб2Оз / М § Ре2О4 происходит из шпинельной фазы твердого раствора феррита магния, магнетита и окиси железа, а на границе раздела фаз MgO / MgFe2C4 - из твердого раствора закиси железа в окиси магния. Показано, что для твердофазных реакций, протекающих по механизму встречной диффузии иоиов, в качестве параметра 2 уравнения Картера правильнее брать отношение мольного объема соединений к сумме мольных объемов двух реагирующих компонентов, а не к мольному объему покрываемого компонента. Сделан вывод, что в первом приближении кинетика начального периода взаимодействия полидисперсных смесей описывается таким же уравнением, что и кинетика взаимодействия монодиоперсных смесей, размер частиц которых равен размеру частиц максимальной фракции.  [5]

    Приведенные два примера фазовых диаграмм являются достаточно типичными; они могут дать представление и о том, как разобрать более сложную систему. Во многих случаях диаграммы значительно усложняются потому, что в процессе получения сплава происходят более сложные явления. Такие более сложные диаграммы металлических систем рассматриваются в металлографии.  [6]

    На приведенном ниже рисунке показаны примеры фазовых диаграмм, вычисленных по уравнению Пенга-Робинсона.  [7]

    Фазовое состояние природных нефтяных залежей при их разработке в условиях снижения пластового давления может быть объяснено и классифицировано па примере фазовой диаграммы на рис. XVIII. Как указывалось выше, для каждой 5гглеводородной системы существует своя фазовая диаграмма в зависимости от состава системы. Залежь можно отнести к тому пли иному типу из рассматриваемых ниже в зависимости от места, которое занимает на фазовой диаграмме пластовой системы точка, соответствующая исходным температуре п давлению в пласте. Особенно важно се положение относительно критической точки, точки крнкондептерма и кривой равновесия фаз.  [9]

    Агрегатное состояние любого индивидуального вещества определяется, прежде всего, температурой и давлением: если давление мало и температура достаточно высока, то вещество может находиться в виде газа, при низкой температуре вещество может стать твердым, при промежуточных температурах - жидким. С важнейшими особенностями таких диаграмм можно ознакомиться на примере фазовой диаграммы воды, которая приводится в любом учебнике.  [10]

    В некоторых растворах молекулы растворенного вещества не диссоциируют на анионы и катионы, а ионизуются, т.е. распадаются на катион и свободный электрон. Примером могут служить растворы различных металлов ( щелочных, щелочноземельных и редкоземельных) в жидком аммиаке и некоторых других растворителях [8], приведенных в табл. 2.4. Примеры фазовых диаграмм металло-аммиачных растворов приведены на рис. 2.17. Здесь область / соответствует расслоению раствора на две фазы - бронзовую и голубую, 2 - область однородного раствора, 3 - область, в которой в растворе выпадает в осадок твердый аммиак, а в области 4 -из раствора выпадает в осадок твердый металл.  [11]

    Страницы:      1

    www.ngpedia.ru