Atšauktas diferencialines lygtis(1.2, 1.4) yra parametrai, apibūdinantys skystį ar dujas: tankis r , klampumas m , taip pat porėtos terpės parametrai – poringumo koeficientai m ir pralaidumas k . Norint atlikti tolesnius skaičiavimus, būtina žinoti šių koeficientų priklausomybę nuo slėgio.
Lašelių skysčio tankis. Nuolat filtruojant lašelinį skystį, jo tankis gali būti laikomas nepriklausomu nuo slėgio, tai yra, skystis gali būti laikomas nesuspaudžiamu: r = konst .
Esant nestabiliems procesams, būtina atsižvelgti į skysčio suspaudžiamumą, kuriam būdinga tūrinis skysčio suspaudimo laipsnis b . Šis koeficientas paprastai laikomas pastoviu:
Integravus paskutinę lygybę iš pradines vertes spaudimas 0 p ir tankis r 0 į dabartinės vertės, gauname:
Šiuo atveju gauname tiesinė priklausomybė tankis, palyginti su slėgiu.
Dujų tankis. Suspaudžiami skysčiai (dujos) su nedideliais slėgio ir temperatūros pokyčiais taip pat gali būti apibūdinami tūrinio suspaudimo ir šiluminio plėtimosi koeficientais. Tačiau esant dideliems slėgio ir temperatūros pokyčiams, šie koeficientai keičiasi plačiose ribose, taigi priklausomybė nuo tankio idealios dujos su slėgiu ir temperatūra yra pagrįsti Clayperon – Mendelejevo būsenų lygtys:
Kur R' = R/M m– dujų konstanta, priklausomai nuo dujų sudėties.
Oro ir metano dujų konstanta yra atitinkamai vienoda, R΄ oras = 287 J/kg K˚; R΄ metanas = 520 J/kg K˚.
Paskutinė lygtis kartais rašoma taip:
 | (1.50) |
Iš paskutinės lygties aišku, kad dujų tankis priklauso nuo slėgio ir temperatūros, todėl jei žinomas dujų tankis, tuomet reikia nurodyti dujų slėgį, temperatūrą ir sudėtį, o tai yra nepatogu. Todėl įvedamos normalių ir standartinių fizinių sąlygų sąvokos.
Normalios sąlygos atitinka temperatūrą t = 0°C ir slėgį p esant = 0,1013°MPa. Oro tankis ties normaliomis sąlygomis lygus ρ v.n.us = 1,29 kg/m 3.
Standartinės sąlygos atitinka temperatūrą t = 20°C ir slėgį p esant = 0,1013°MPa. Oro tankis standartinėmis sąlygomis lygus ρ w.st.us = 1,22 kg/m 3.
Todėl pagal žinomą tankį tam tikromis sąlygomis galima apskaičiuoti dujų tankį esant kitoms slėgio ir temperatūros reikšmėms:
Išskyrus rezervuaro temperatūrą, gauname idealią dujų būsenos lygtį, kurią naudosime ateityje:
Kur z – būsenos nuokrypio laipsnį apibūdinantis koeficientas tikros dujos iš įstatymo idealios dujos(suspaustumo koeficientas) ir priklausomai nuo tam tikrų dujų slėgio ir temperatūros z = z(p, T) . Superkompresijos koeficiento reikšmės z nustatomi pagal D. Browno grafikus.
Alyvos klampumas. Eksperimentai rodo, kad alyvos (esant slėgiui, viršijančiam soties slėgį) ir dujų klampumo koeficientai didėja didėjant slėgiui. Esant dideliems slėgio pokyčiams (iki 100 MPa), galima daryti prielaidą, kad rezervuaro alyvų ir gamtinių dujų klampumo priklausomybė nuo slėgio yra eksponentinė:
 | (1.56) |
Esant nedideliems slėgio pokyčiams, ši priklausomybė yra tiesinė.
Čia m 0 – klampumas esant fiksuotam slėgiui 0 p ; β m – koeficientas, nustatytas eksperimentiškai ir priklausomai nuo naftos ar dujų sudėties.
Rezervuaro poringumas. Norėdami išsiaiškinti, kaip poringumo koeficientas priklauso nuo slėgio, panagrinėkime įtempių, veikiančių akytoje terpėje, užpildytoje skysčiu, klausimą. Mažėjant slėgiui skystyje, didėja jėga, veikianti akytos terpės karkasą, todėl poringumas mažėja.
Dėl mažos kietosios fazės deformacijos dažniausiai manoma, kad poringumo pokytis tiesiškai priklauso nuo slėgio pokyčio. Uolienų suspaudimo dėsnis parašytas taip, įvedant darinio tūrinio tamprumo koeficientas b c:
Kur m 0 – poringumo koeficientas esant slėgiui 0 p .
Laboratoriniai eksperimentai skirtingoms granuliuotoms uolienoms ir lauko tyrimai rodo, kad darinio tūrinio elastingumo koeficientas yra (0,3 - 2) 10 -10 Pa -1.
Esant dideliems slėgio pokyčiams, poringumo pokytis apibūdinamas lygtimi:
o dideliems – eksponentinis:
 | (1.61) |
Skilusiose dariniuose pralaidumas priklausomai nuo slėgio kinta intensyviau nei akytose, todėl įtrūkusiuose dariniuose, atsižvelgiant į priklausomybę k(p) reikalingesni nei granuliuotiems.
Skysčio ar dujų, prisotinančio darinį, ir porėtos terpės būsenos lygtys uždaro diferencialinių lygčių sistemą.
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Dujoms, skirtingai nei lašeliniams skysčiams, būdingas didelis suspaudžiamumas ir didelės vertėsšiluminio plėtimosi koeficientas. Dujų tankio priklausomybė nuo slėgio ir temperatūros nustatoma pagal būsenos lygtį. Dauguma paprastos savybės turi dujų, kurios yra tokios retos, kad gali būti neatsižvelgta į jo molekulių sąveiką. Tai idealios (tobulos) dujos, kurioms galioja Mendelejevo-Klapeirono lygtis:
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui p – absoliutus slėgis; R - specifinė dujų konstanta, skirtinga skirtingoms dujoms, bet nepriklausoma nuo temperatūros ir slėgio (orui R = 287 J / (kg K); T - absoliuti temperatūra. Tikrų dujų elgsena toli nuo suskystėjimo) skiriasi tik nežymiai. tobulųjų dujų elgseną, o joms plačiose ribose galima naudoti tobulųjų dujų būsenos lygtis.
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Techniniuose skaičiavimuose dujų tankis paprastai pateikiamas kaip įprastas fizines sąlygas: T=20°C; p = 101325 Pa. Orui tokiomis sąlygomis ρ=1,2 kg/m3 Oro tankis kitomis sąlygomis nustatomas pagal formulę:
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Pagal šią formulę izoterminis procesas(T = const): adiabatinis procesas yra procesas, vykstantis be išorinių šilumos mainų. Adiabatiniam procesui k=ср/сv yra dujų adiabatinė konstanta; cf - šiluminė talpa, dujos ties pastovus slėgis; cv - tas pats, esant pastoviam tūriui.
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Svarbi savybė, kuris lemia tankio kitimo priklausomybę nuo slėgio pokyčio judančiame sraute, yra garso sklidimo greitis a. IN vienalytė aplinka garso sklidimo greitis nustatomas iš išraiškos: Orui a = 330 m/s; Už anglies dvideginio 261 m/s.
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Kadangi dujų tūris labai priklauso nuo temperatūros ir slėgio, išvados, gautos tiriant skysčių lašelius, gali būti taikomos dujoms tik tuo atveju, jei nagrinėjamo reiškinio ribose pasikeičia slėgis ir temperatūra yra nereikšmingi. 3 Dideli slėgio skirtumai, sukeliantys reikšmingus dujų tankio pokyčius, gali atsirasti joms judant dideliu greičiu. Ryšys tarp judėjimo greičio ir garso greičio jame leidžia spręsti, ar kiekvienu konkrečiu atveju reikia atsižvelgti į suspaudžiamumą.
Temperatūros ir slėgio įtaka dujų tankiui Jei skystis ar dujos juda, tada suspaudžiamumui įvertinti jie naudoja ne absoliučią garso greičio vertę, o Macho skaičių, lygus santykiui srauto greitis iki garso greičio. M = ν/a Jei Macho skaičius yra žymiai mažesnis už vienetą, tai skystis arba dujos lašelinis gali būti laikomas praktiškai nesuspaudžiamu
Dujų pusiausvyra Jei dujų kolonėlės aukštis mažas, jos tankį galima laikyti vienodu išilgai kolonėlės aukščio: tuomet šios kolonėlės sukuriamas slėgis nustatomas pagal pagrindinę hidrostatikos lygtį. At didelis aukštis oro stulpelio, jo tankis skirtinguose taškuose nebėra vienodas, todėl hidrostatinė lygtis šiuo atveju netaikoma.
Dujų pusiausvyra Atsižvelgdami į slėgio skirtumo lygtį absoliučios ramybės atveju ir į ją pakeitę tankio reikšmę, turime žinoti oro temperatūros kitimo išilgai oro stulpelio aukščio dėsnį. . Temperatūros pokyčio neįmanoma išreikšti paprasta aukščio ar slėgio funkcija, todėl lygties sprendimas gali būti tik apytikslis.
Dujų pusiausvyra Atskiriems atmosferos sluoksniams pakankamai tiksliai galima daryti prielaidą, kad temperatūros pokytis, priklausantis nuo aukščio (o kasykloje - nuo gylio), vyksta pagal tiesinis įstatymas: T = T 0 +αz, kur T ir T 0 yra atitinkamai absoliuti oro temperatūra aukštyje (gylyje) z ir žemės paviršiuje α yra temperatūros gradientas, apibūdinantis oro temperatūros kitimą didėjant aukščiui (- α) arba gylis (+α) esant 1 m, K/m.
Dujų pusiausvyra Koeficiento α reikšmės skiriasi įvairiose srityse išilgai aukščio atmosferoje arba gylyje kasykloje. Be to, jie taip pat priklauso nuo meteorologinių sąlygų, metų laiko ir kitų veiksnių. Nustatant temperatūrą troposferoje (t. y. iki 11000 m), paprastai imama α = 0,0065 K/m, gilios kasyklos vidutinė α reikšmė imama lygi 0,004÷ 0,006 K/m sausiems kamienams, šlapiems kamienams - 0,01.
Dujų pusiausvyra Temperatūros pokyčio formulę pakeitę slėgio skirtumo lygtimi ir ją integruodami, gauname Lygtis išspręsta H, pakeičiant natūralūs logaritmai dešimtainis, α - jo reikšmė iš lygties per temperatūrą, R - reikšmė orui, lygi 287 J/ (kg K); ir pakaitalas g = 9,81 m/s2.
Dujų pusiausvyra Dėl šių veiksmų gauname barometrinė formulėН = 29, 3(Т-Т 0)(log p/p 0)/(log. T 0/T), taip pat slėgio nustatymo formulė, kur n nustatomas pagal formulę
NUOLATUS DUJŲ JUDĖJIMAS VAMZDUOSE Apvalaus vamzdžio, kurio skersmuo d, dx ilgio elemento, kurio geodezinio aukščio pokytis yra mažas, palyginti su pjezometrinio slėgio pokyčiu, energijos tvermės mechanine forma dėsnis yra toks: nuostoliai specifinė energija trinčiai imami pagal Darcy-Weisbach formulę Politropiniam procesui su pastoviu politropiniu indeksu n = const ir darant prielaidą, kad λ = const po integravimo, gaunamas slėgio pasiskirstymo dujotiekyje dėsnis.
NUOLATUS DUJŲ JUDĖJIMAS VAMZDŽIAIS Dėl magistralinių dujotiekių masės srauto formulę galima parašyti
NUOLATUS DUJŲ JUDĖJIMAS VAMZDŽIAIS M ω Kai n = 1, formulės galioja pastoviam izoterminiam dujų srautui. Dujų hidraulinio pasipriešinimo koeficientas λ, priklausantis nuo Reinoldso skaičiaus, gali būti apskaičiuojamas naudojant skysčio srautui naudojamas formules.
Kai juda tikras angliavandenilių dujos izoterminiam procesui naudojama būsenos lygtis, kai gamtinių angliavandenilių dujų suspaudžiamumo koeficientas z nustatomas pagal eksperimentines kreives arba analitiškai - iš apytikslių būsenų lygčių.
ω
Santrauka šia tema:
Oro tankis
Planas:
- Įvadas
- 1
Santykiai pagal idealių dujų modelį
- 1.1 Temperatūra, slėgis ir tankis
- 1.2 Oro drėgmės poveikis
- 1.3 Aukščio įtaka troposferoje
Pastabos
Įvadas
Oro tankis- dujų masė Žemės atmosferoje tūrio vienetui arba savitasis svoris oras natūraliomis sąlygomis. Didumas oro tankis yra atliktų matavimų aukščio, jo temperatūros ir drėgmės funkcija. Paprastai standartinė vertė laikoma 1,225 kg ⁄ m 3 , kuris atitinka sauso oro tankį 15°C temperatūroje jūros lygyje.
1. Idealiųjų dujų modelio ryšiai
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1.1. Temperatūra, slėgis ir tankis
Sauso oro tankis gali būti apskaičiuojamas naudojant Clapeyrono lygtį idealioms dujoms tam tikroje temperatūroje.
Čia ρ ir spaudimas: - oro tankis, p - absoliutus slėgis, R - specifinė dujų konstanta sausam orui (287,058 J ⁄ (kg K)), T
- - absoliuti temperatūra Kelvinais. Taigi, pakeitę gauname: standartinėje atmosferoje teorinė ir taikomoji chemija (temperatūra 0°C, slėgis 100 kPa, nulis drėgmės) oro tankis 1,2754 kg ⁄ m³;
- esant 20 °C, 101,325 kPa ir sausam orui, atmosferos tankis yra 1,2041 kg ⁄ m³.
Žemiau esančioje lentelėje pateikti įvairūs oro parametrai, apskaičiuoti pagal atitinkamus parametrus elementarios formulės, priklausomai nuo temperatūros (slėgis laikomas 101,325 kPa)
1.2. Oro drėgmės poveikis
Drėgmė reiškia dujinių vandens garų buvimą ore, kurių dalinis slėgis neviršija sočiųjų garų slėgio tam tikromis atmosferos sąlygomis. Vandens garų pridėjimas į orą sumažina jo tankį, o tai paaiškinama mažesniu molinė masė vandens (18 g ⁄ mol), palyginti su moline sauso oro mase (29 g ⁄ mol). Drėgnas oras gali būti laikomas idealių dujų mišiniu, kurių kiekvieno tankio derinys leidžia gauti reikiamą jų mišinio vertę. Šis aiškinimas leidžia nustatyti tankio vertę esant mažesnei nei 0,2% paklaidai temperatūros diapazone nuo –10 °C iki 50 °C ir gali būti išreikšta taip:
kur yra drėgno oro tankis (kg ⁄ m³); - oro tankis, d- dalinis sauso oro slėgis (Pa); - absoliutus slėgis, d- universali dujų konstanta sausam orui (287,058 J ⁄ (kg K)); - specifinė dujų konstanta sausam orui (287,058 J ⁄ (kg K)),- temperatūra (K); - oro tankis, v- vandens garų slėgis (Pa) ir - absoliutus slėgis, v- universali garų konstanta (461,495 J ⁄ (kg K)). Vandens garų slėgį galima nustatyti pagal santykinę drėgmę:
Kur - oro tankis, v- vandens garų slėgis; φ - santykinė oro drėgmė Ir - oro tankis, sat yra sočiųjų garų dalinis slėgis, pastarasis gali būti pavaizduotas kaip tokia supaprastinta išraiška:
kuris duoda rezultatą milibarais. Sauso oro slėgis - oro tankis, d nustatomas paprastu skirtumu:
Kur - oro tankis,žymi absoliutų nagrinėjamos sistemos slėgį.
1.3. Aukščio įtaka troposferoje
Slėgio, temperatūros ir oro tankio priklausomybė nuo aukščio, palyginti su standartine atmosfera ( - oro tankis, 0 = 101325 Pa, T0=288,15 K, ρ 0 =1,225 kg/m³).
Norint apskaičiuoti oro tankį tam tikrame troposferos aukštyje, galima naudoti šiuos parametrus (atmosferos parametrai rodo standartinės atmosferos vertę):
- standartinis atmosferos slėgis jūros lygyje - - oro tankis, 0 = 101325 Pa;
- standartinė temperatūra jūros lygyje - T0= 288,15 K;
- pagreitis laisvasis kritimas virš Žemės paviršiaus - g= 9,80665 m ⁄ sek 2 (šiems skaičiavimams ji laikoma nuo aukščio nepriklausoma reikšme);
- temperatūros kritimo greitis (anglų k.) rusų k. su aukščiu, troposferoje - L
- = 0,0065 K ⁄ m; - absoliutus slėgis, universali dujų konstanta -
- = 8,31447 J⁄ (Mol K); molinė sauso oro masė - M
= 0,0289644 kg ⁄ Mol. Troposferai (t. y. linijinio temperatūros mažėjimo sričiai – tai vienintelė čia naudojama troposferos savybė) temperatūra aukštyje h
virš jūros lygio galima pateikti pagal formulę: Troposferai (t. y. linijinio temperatūros mažėjimo sričiai – tai vienintelė čia naudojama troposferos savybė) temperatūra aukštyje:
Slėgis aukštyje
Tada tankis gali būti apskaičiuojamas pakeičiant temperatūrą T ir slėgį P, atitinkantį tam tikrą aukštį h į formulę: Šios trys formulės (temperatūros, slėgio ir tankio priklausomybė nuo aukščio) naudojamos diagramoms, parodytoms dešinėje, sudaryti. Grafikai normalizuoti – jie parodo bendrą parametrų elgesį. „Nulis“ vertės teisingiems skaičiavimams kiekvieną kartą turi būti pakeistos pagal atitinkamų prietaisų (termometro ir barometro) rodmenis.šiuo metu
jūros lygyje. r , klampumas m , taip pat porėtos terpės parametrai – poringumo koeficientai m ir pralaidumas k . Norint atlikti tolesnius skaičiavimus, būtina žinoti šių koeficientų priklausomybę nuo slėgio.
Lašelių skysčio tankis. Nuolat filtruojant lašelinį skystį, jo tankis gali būti laikomas nepriklausomu nuo slėgio, tai yra, skystis gali būti laikomas nesuspaudžiamu: r = konst .
Esant nestabiliems procesams, būtina atsižvelgti į skysčio suspaudžiamumą, kuriam būdinga tūrinis skysčio suspaudimo laipsnis b . Šis koeficientas paprastai laikomas pastoviu:
Išvestinėse diferencialinėse lygtyse (1.2, 1.4) yra parametrai, apibūdinantys skystį ar dujas: tankis 0 p ir tankis r 0 Integravus paskutinę lygybę iš pradinių slėgio verčių
pagal dabartines vertes, gauname:
Dujų tankisŠiuo atveju gauname tiesinę tankio priklausomybę nuo slėgio. Clayperon – Mendelejevo būsenų lygtys:
Kur R' = R/M m– dujų konstanta, priklausomai nuo dujų sudėties.
Oro ir metano dujų konstanta yra atitinkamai vienoda, R΄ oras = 287 J/kg K˚; R΄ metanas = 520 J/kg K˚.
Paskutinė lygtis kartais rašoma taip:
 | (1.50) |
Iš paskutinės lygties aišku, kad dujų tankis priklauso nuo slėgio ir temperatūros, todėl jei žinomas dujų tankis, tuomet reikia nurodyti dujų slėgį, temperatūrą ir sudėtį, o tai yra nepatogu. Todėl įvedamos normalių ir standartinių fizinių sąlygų sąvokos.
Normalios sąlygos. Suspaudžiami skysčiai (dujos) su nedideliais slėgio ir temperatūros pokyčiais taip pat gali būti apibūdinami tūrinio suspaudimo ir šiluminio plėtimosi koeficientais. Tačiau esant dideliems slėgio ir temperatūros pokyčiams, šie koeficientai kinta plačiose ribose, todėl idealių dujų tankio priklausomybė nuo slėgio ir temperatūros yra pagrįsta
Standartinės sąlygos atitinka temperatūrą t = 20°C ir slėgį p esant = 0,1013°MPa. Oro tankis standartinėmis sąlygomis lygus ρ w.st.us = 1,22 kg/m 3.
Todėl pagal žinomą tankį tam tikromis sąlygomis galima apskaičiuoti dujų tankį esant kitoms slėgio ir temperatūros reikšmėms:
Išskyrus rezervuaro temperatūrą, gauname idealią dujų būsenos lygtį, kurią naudosime ateityje:
Kur z atitinka temperatūrą t = 0°C ir slėgį p esant = 0,1013°MPa. Oro tankis normaliomis sąlygomis lygus ρ v.n.us = 1,29 kg/m 3. z = z(p, T) . Superkompresijos koeficiento reikšmės z nustatomi pagal D. Browno grafikus.
Alyvos klampumas. Eksperimentai rodo, kad alyvos (esant slėgiui, viršijančiam soties slėgį) ir dujų klampumo koeficientai didėja didėjant slėgiui. Esant dideliems slėgio pokyčiams (iki 100 MPa), galima daryti prielaidą, kad rezervuaro alyvų ir gamtinių dujų klampumo priklausomybė nuo slėgio yra eksponentinė:
 | (1.56) |
Esant nedideliems slėgio pokyčiams, ši priklausomybė yra tiesinė.
Čia m 0 – klampumas esant fiksuotam slėgiui 0 p ; β m – koeficientas, nustatytas eksperimentiškai ir priklausomai nuo naftos ar dujų sudėties.
Rezervuaro poringumas. Norėdami išsiaiškinti, kaip poringumo koeficientas priklauso nuo slėgio, panagrinėkime įtempių, veikiančių akytoje terpėje, užpildytoje skysčiu, klausimą. Mažėjant slėgiui skystyje, didėja jėga, veikianti akytos terpės karkasą, todėl poringumas mažėja.
Dėl mažos kietosios fazės deformacijos dažniausiai manoma, kad poringumo pokytis tiesiškai priklauso nuo slėgio pokyčio. Uolienų suspaudimo dėsnis parašytas taip, įvedant darinio tūrinio tamprumo koeficientas b c:
Kur m 0 – poringumo koeficientas esant slėgiui 0 p .
– koeficientas, apibūdinantis realių dujų būsenos nuokrypio nuo idealiųjų dujų dėsnio laipsnį (superkomprespondencijos koeficientas) ir priklausomas nuo tam tikrų dujų slėgio ir temperatūros
Esant dideliems slėgio pokyčiams, poringumo pokytis apibūdinamas lygtimi:
o dideliems – eksponentinis:
 | (1.61) |
Skilusiose dariniuose pralaidumas priklausomai nuo slėgio kinta intensyviau nei akytose, todėl įtrūkusiuose dariniuose, atsižvelgiant į priklausomybę k(p) reikalingesni nei granuliuotiems.
Skysčio ar dujų, prisotinančio darinį, ir porėtos terpės būsenos lygtys uždaro diferencialinių lygčių sistemą.
Rasti
FIZINĖS DUJŲ SAVYBĖS 1. Dujų tankis –
1 m 3 dujų masės esant 0 0 temperatūrai ir 0,1 MPa (760 mm Hg) slėgiui. Dujų tankis priklauso nuo slėgio ir temperatūros. Dujų tankis svyruoja nuo 0,55 iki 1 g/cm3. Dažniausiai naudojamas santykinis tankis
oru (be matmenų reikšmė – dujų tankio ir oro tankio santykis; normaliomis sąlygomis oro tankis 1,293 kg/m3). vidinė dujų trintis, kuri atsiranda jo judėjimo metu. Dujų klampumas yra labai mažas 1 . 10 -5 Pa.s. Toks mažas dujų klampumas užtikrina didelį jų mobilumą per įtrūkimus ir poras.
3. Dujų tirpumas – vienas iš svarbiausias savybes. Priklauso nuo dujų tirpumo aliejuje arba vandenyje, kai slėgis ne didesnis kaip 5 MPa Henriko dėsnis, t.y. ištirpusių dujų kiekis yra tiesiogiai proporcingas slėgiui ir tirpumo koeficientui.
Su daugiau aukšto slėgio Dujų tirpumą lemia keli rodikliai: temperatūra, cheminė sudėtis, mineralizacija požeminis vanduo tt Angliavandenilių dujų tirpumas alyvose yra 10 kartų didesnis nei vandenyje. Šlapios dujos geriau tirpsta aliejuje nei sausos. Lengvesnis aliejus ištirpsta daugiau dujų nei sunkus.
4. Kritinė temperatūra dujų. Kiekvienoms dujoms yra nustatyta temperatūra, kurią viršijus jos nevirsta į skystą būseną, kad ir koks būtų aukštas slėgis, t.y. kritiškas t(skirta CH 4 t cr = –82,1 0 C). Metano homologų galima rasti skysta būsena(C 2 H 6 t cr = 32,2 0 C, C 3 H 8 t cr = 97,0 0 C).
5. Difuzija yra spontaniškas dujų judėjimas į molekulinis lygis koncentracijų mažėjimo kryptimi.
6. Tūrio koeficientas rezervuaro dujos yra dujų tūrio rezervuaro sąlygomis ir tų pačių dujų tūrio standartinėmis sąlygomis santykis
(T = 0 0 ir P = 0,1 MPa).
V g = V g pl / V g st
Dujų tūris rezervuare yra 100 kartų mažesnis nei standartinėmis sąlygomis, nes dujos yra itin suspaudžiamos.
DUJŲ KONDENSATAS
Naftoje gali ištirpti ne tik dujos, bet ir nafta gali ištirpti dujose. Tai atsitinka tam tikromis sąlygomis, būtent:
1) dujų tūris didesnis už naftos tūrį;
2) slėgis 20-25 MPa;
3) temperatūra 90-95 0 C.
Tokiomis sąlygomis skysti angliavandeniliai pradeda tirpti dujose. Palaipsniui mišinys visiškai virsta dujomis. Šis reiškinys vadinamas retrogradinis garavimas. Pasikeitus vienai iš sąlygų, pavyzdžiui, kai vystymo metu sumažėja rezervuaro slėgis, iš šio mišinio pradeda išsiskirti kondensatas skystų angliavandenilių pavidalu. Jo sudėtis: C 5, H 12 (pentanas) ir aukštesnė. Šis reiškinys vadinamas retrogradinis kondensatas.
Dujų kondensatas yra skystoji dujų kondensato sankaupų dalis. Dujų kondensatai vadinami lengvosiomis alyvomis, nes juose nėra asfalto dervų medžiagų. Dujų kondensato tankis 0,65-0,71 g/cm3. Dujų kondensatų tankis didėja didėjant gyliui, o besivystant jis taip pat kinta (dažniausiai didėja).
Skiriamas neapdorotas ir stabilus kondensatas.
Neapdorotas atvaizdas, išgautas į paviršių skystoji fazė, kuriame yra ištirpę dujiniai komponentai. Neapdorotas kondensatas gaunamas tiesiogiai lauko separatoriuose esant atskyrimo slėgiui ir temperatūrai.
Stabilus dujų kondensatas gaunamas iš žaliavinių dujų jas degazuojant, jis susideda iš skystųjų angliavandenilių (pentano) ir aukštesnių.
DUJŲ HIDRATAI
Dauguma dujų su vandeniu sudaro kristalinius hidratus – kietąsias medžiagas. Šios medžiagos vadinamos dujų hidratais ir susidaro, kai žemos temperatūros, aukštas slėgis ir nedidelis gylis. Išvaizda jie primena birų ledą ar sniegą. Tokio tipo telkinių buvo rasta vietovėse amžinas įšalas Vakarų ir Rytų Sibiras ir šiaurinių jūrų vandenyse.
Dujų hidratų naudojimo problema dar nėra pakankamai išplėtota. Visi dujų hidratų gamybos klausimai yra susiję su sąlygų sudarymu, kurioms esant dujų hidratai suirtų į dujas ir vandenį.
Norėdami tai padaryti, jums reikia:
1) slėgio sumažėjimas rezervuare;
2) temperatūros padidėjimas;
3) specialių reagentų pridėjimas.
Naftos ir dujų savybių modeliai ir pokyčiai rezervuaruose ir telkiniuose
Taigi dėl fizinių ir cheminių alyvų ir dujų pokyčių, atsirandančių dėl vandens prasiskverbimo į nuosėdas ir rezervuaro slėgio bei temperatūros pokyčių. Todėl, norint pagrįstai prognozuoti naftos ir dujų savybių pokyčius kūrimo procese, būtina turėti aiškių idėjų: a) apie naftos ir dujų savybių kitimo pagal telkinio tūrį modelius prieš pradedant eksploatuoti. plėtra; b) apie alyvų ir dujų fizinės ir cheminės sąveikos procesus su vandenimis, patenkančiais į gamybinį formavimą (ypač su įpurškiamais vandenimis, kurių sudėtis skiriasi nuo formavimo vandens); c) apie skysčių judėjimo kryptis gamybiniame darinyje dėl gręžinio veikimo; d) rezervuaro slėgio ir temperatūros pokyčiai rezervuaro plėtros laikotarpiu. Naftos ir dujų savybių kitimo pagal telkinio tūrį modeliai. Visiškas joje ištirpusių naftos ir dujų savybių vienodumas viename telkinyje yra gana retas reiškinys. Naftos telkinių savybių pokyčiai paprastai yra gana natūralūs ir pirmiausia pasireiškia tankio padidėjimu, įskaitant optinis tankis, klampumas, asfalto dervų medžiagų, parafino ir sieros kiekis didėjant darinio gyliui, t.y. nuo stogo iki sparnų ir nuo stogo iki apačios storais sluoksniais. Faktinis tankio pokytis daugumoje telkinių paprastai neviršija 0,05–0,07 g/cm3. Tačiau labai dažnai tankio gradientas didėja ir jo absoliučios vertės staigiai didėja šalia naftos ir vandens kontakto. Dažnai alyvos tankis virš izoliacinio sluoksnio yra beveik pastovus. naftos tankis mažėja didėjant gyliui, pasiekia minimumą, o tada didėja artėjant prie OWC. Aprašyti modeliai labiausiai būdingi dideliems nuosėdų sankaupoms sulankstytose srityse. Pagrindinė jų susidarymo priežastis yra gravitacinė alyvų diferenciacija (sluoksniacija) pagal tankį telkinyje, panašiai kaip dujų, naftos ir vandens stratifikacija rezervuare. Reikšmingi alyvų savybių pokyčiai OWC zonoje ir in viršutinės dalys atviro tipo naftos telkiniai yra susiję su oksidaciniais procesais.
Nuosėdose platformose, kuriose yra žemas alyvos lygis ir didelė OWC zona, gravitacinė stratifikacija yra daug silpnesnė, o pagrindinę įtaką alyvų savybių pokyčiams daro oksidaciniai procesai zonoje, kurią dengia dugno vanduo.
Kartu su alyvos tankio padidėjimu, kaip taisyklė, didėja jos klampumas ir asfalto dervingų medžiagų bei parafino kiekis, mažėja ištirpusių dujų dujų kiekis ir soties slėgis.
Nepaisant didelio dujų difuzijos aktyvumo, jų sudėties kintamumas viename telkinyje toli gražu nėra retas reiškinys. Ryškiausiai jis pasireiškia rūgščių komponentų – anglies dioksido CO 2 ir ypač vandenilio sulfido H 2 S – kiekiu. Sieros vandenilio pasiskirstyme dažniausiai stebimas zonavimas, išreiškiamas reguliariu sieros vandenilio koncentracijų pokyčiu plote. Paprastai nėra jokių akivaizdžių reguliarių koncentracijos pokyčių išilgai telkinio aukščio.
Dujų-kondensato nuosėdos be alyvos krašto, turinčios mažą dujų kiekį ir mažą kondensato-dujų koeficientą, paprastai turi gana stabilią dujų sudėtį, sudėtį ir kondensato išeigą. Tačiau kai dujų ir kondensato nuosėdų aukštis yra didesnis nei 300 m, pradeda pastebimai reikštis gravitacinio stratifikacijos procesai, dėl kurių susidaro kondensato kiekis, ypač staigiai, kai nuosėdos yra didelės. dujų kiekio lygis ir alyvos ratlankis. Tokiu atveju kondensato kiekis apatinėse telkinio vietose gali būti kelis kartus didesnis nei telkinio stoge. Visų pirma, žinomi pavyzdžiai, kai telkinio prievandeninės dalies gręžiniuose kondensato-dujų koeficientas buvo 180 cm 3 /m 3, o šalia gazolio kontakto - 780 cm 3 / m 3, t.y. viena nuosėda, kondensato kiekis kito 4 kartus. 1,5–2 kartų svyravimai būdingi daugeliui laukų su aukštų aukštų dujų kiekis, kai kondensato išmetimas didesnis nei 100 cm 3 /m 3.
5 psl
Absoliuti temperatūra
Nesunku pastebėti, kad pastovaus tūrio dujų slėgis nėra tiesioginis proporcinga temperatūrai, matuojant pagal Celsijaus skalę. Tai aišku, pavyzdžiui, iš pateiktos lentelės ankstesnis skyrius. Jei 100°C temperatūroje dujų slėgis yra 1,37 kg/cm2, tai esant 200°C – 1,73 kg/cm2. Celsijaus termometru išmatuota temperatūra padvigubėjo, tačiau dujų slėgis padidėjo tik 1,26 karto. Žinoma, čia nėra nieko stebėtino, nes Celsijaus termometro skalė nustatoma savavališkai, be jokio ryšio su dujų plėtimosi dėsniais. Tačiau galima naudoti dujų įstatymai, nustatykite tokią temperatūros skalę, kad dujų slėgis būtų tiesiogiai proporcingas šioje naujoje skalėje išmatuotai temperatūrai. Nulis šioje naujoje skalėje vadinamas absoliutus nulis. Šis pavadinimas buvo priimtas, nes, kaip įrodė anglų fizikas Kelvinas (Williamas Thomsonas) (1824-1907), joks kūnas negali būti atvėsintas žemiau šios temperatūros.
Atsižvelgiant į tai, ši nauja skalė vadinama absoliučia temperatūros skale. Taigi, absoliutus nulis nurodo temperatūrą, lygią -273° Celsijaus, ir reiškia temperatūrą, žemiau kurios joks kūnas jokiomis aplinkybėmis negali būti atvėsęs. Temperatūra, išreikšta 273°+t1, reiškia absoliučią kūno temperatūrą, kurios temperatūra Celsijaus skalėje yra lygi t1. Absoliučios temperatūros dažniausiai žymimos raide T. Taigi 2730+t1=T1. Absoliuti temperatūros skalė dažnai vadinama Kelvino skale ir rašoma T° K. Remiantis tuo, kas išdėstyta aukščiau
Gautas rezultatas gali būti išreikštas žodžiais: tam tikros masės dujų, esančių pastoviame tūryje, slėgis yra tiesiogiai proporcingas absoliuti temperatūra. Tai nauja Charleso dėsnio išraiška.
(6) formulę patogu naudoti ir tuo atveju, kai slėgis 0°C temperatūroje nežinomas.
Dujų tūris ir absoliuti temperatūra
Iš (6) formulės galime gauti tokią formulę:
Tam tikros masės dujų tūris esant pastoviam slėgiui yra tiesiogiai proporcingas absoliučiai temperatūrai. Tai nauja Gay-Lussac dėsnio išraiška.
Dujų tankio priklausomybė nuo temperatūros
Kas atsitiks su tam tikros dujų masės tankiu, jei temperatūra pakyla, bet slėgis nesikeičia?
Prisiminkite, kad tankis yra lygus kūno masei, padalytai iš tūrio. Kadangi dujų masė yra pastovi, kaitinant dujų tankis mažėja tiek kartų, kiek didėja tūris.
Kaip žinome, dujų tūris yra tiesiogiai proporcingas absoliučiai temperatūrai, jei slėgis išlieka pastovus. Vadinasi, dujų tankis esant pastoviam slėgiui yra atvirkščiai proporcingas absoliučiai temperatūrai. Jei d1 ir d2 yra dujų tankiai esant temperatūroms t1 ir t2, tada ryšys galioja
Vieningas dujų įstatymas
Atsižvelgėme į atvejus, kai vienas iš trijų dydžių, apibūdinančių dujų būseną (slėgis, temperatūra ir tūris), nekinta. Matėme, kad jei temperatūra yra pastovi, tai slėgis ir tūris yra susiję vienas su kitu pagal Boyle-Mariotte dėsnį; jei tūris pastovus, tai slėgis ir temperatūra yra susiję pagal Charleso dėsnį; Jei slėgis yra pastovus, tada tūris ir temperatūra yra susiję pagal Gay-Lussac dėsnį. Nustatykime ryšį tarp tam tikros dujų masės slėgio, tūrio ir temperatūros, jei pasikeičia visi trys dydžiai.
Tegul pradinis tam tikros dujų masės tūris, slėgis ir absoliuti temperatūra yra lygūs V1, P1 ir T1, o galutiniai - V2, P2 ir T2 - Galite įsivaizduoti, kad perėjimas iš pradinės į galutinę būseną įvyko du etapai. Pavyzdžiui, pirmiausia pakeiskime dujų tūrį iš V1 į V2, o temperatūra T1 nepasikeis. Gautas dujų slėgis bus žymimas Pav. Tada temperatūra pasikeitė iš T1 į T2 esant pastoviam tūriui, o slėgis pasikeitė iš Pav. P. Padarykime lentelę:
Boilio dėsnis – Mariotė
Charleso įstatymas
Keičiantis, pirmajam perėjimui rašome Boyle-Mariotte dėsnį
Pritaikę Charleso dėsnį antrajam perėjimui, galime rašyti
Padauginus šias lygybes iš termino ir sumažinus iš Pcp, gauname:
Taigi, tam tikros dujų masės tūrio ir jų slėgio sandauga yra proporcinga absoliučiai dujų temperatūrai. Tai yra vieningas dujų būsenos dėsnis arba dujų būsenos lygtis.
Teisė Daltonas
Iki šiol kalbėdavome apie bet kurių dujų – deguonies, vandenilio ir tt – slėgį. Tačiau gamtoje ir technologijose labai dažnai susiduriame su kelių dujų mišiniu. Dauguma svarbus pavyzdys Tai oras, kuris yra azoto, deguonies, argono, anglies dioksido ir kitų dujų mišinys. Nuo ko priklauso dujų mišinio slėgis?
Į kolbą įdėkite gabalėlį medžiagos, chemiškai surišančios deguonį iš oro (pavyzdžiui, fosforo), ir greitai uždarykite kolbą kamščiu ir vamzdeliu. prijungtas prie gyvsidabrio manometro. Po kurio laiko visas ore esantis deguonis susijungs su fosforu. Pamatysime, kad manometras rodys mažesnį slėgį nei prieš deguonies pašalinimą. Tai reiškia, kad deguonies buvimas ore padidina jo slėgį.
Tikslų dujų mišinio slėgio tyrimą 1809 m. pirmą kartą atliko anglų chemikas Johnas Daltonas (1766–1844). Slėgis, kurį turėtų kiekviena iš mišinį sudarančių dujų, jei kitos dujos būtų pašalintos iš mišinio užimamas tūris vadinamas daliniu šių dujų slėgiu. Daltonas nustatė, kad dujų mišinio slėgis yra lygus jų dalinių slėgių sumai (Daltono dėsnis). Atkreipkite dėmesį, kad Daltono dėsnis netaikomas labai suslėgtoms dujoms, kaip ir Boyle-Mariotte dėsnis.
