Тема: Способы выражения составов смесей и связь между ними. Расчеты на перемешивание газонефтяных смесей различного состава.

Цель занятия:   Определить молярную, массовую и объемную доли смесей

 

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

Массовая и молярная доли. Массовая доля i-го компонента в смеси равна:

                             r

        q_t = m_i/Σ m_i                                                                              (1.1)

                            i=1

 

где, m_i т — масса i-го компонента в растворе; r - число компонентов растворе.

 

Соответственно молярная доля i-го компонента в растворе равна

                      r

        N_i = n_i / Σ n_i                                                                                          (1.2)

                     i=1

 

где n_i - число молей i-го компонента в растворе

   

        n_i = m_i / М_i                                                                                           (1.3)

 

M_i - молярная масса i-го компонента.

 

Из (1.2) с учетом (1.1) и (1.3) следует

 

                          r

N_i = (q_i / M_i) / (1 / Σ (q_i / M_i))                                                               (1.4)                         

                        i=1

 

аналогично из (1.1) е учетом (1.2) и (1.3) получается

 

                               r

      q_i = (N_i M_i) / (Σ N_i M_i)                                                                          (1.5)

                  i=1                             

Массовая и объемная доли. Объемная доля для растворов (смесей), подчиняющихся правилу аддитивности, определяется следующим образом:

                                                                                                  (1.6)   

 

Где V_i - объем i- го компонента до смешения при заданной температуре и давлении смеси.

Задача 1. В смеси нефтей содержится (т) соответственно нефти башкирского горизонта 202, визейского — 290 и пашийского — 408. Определить молярную долю каждой нефти в смеси, если молярная масса (кг/кмоль) нефти башкирского горизонта 262, визейского — 271, пашийского -256 соответственно.

 

Задача 2. При приготовлении рекомбинированной пробы смешивают 100 м³ пропана, 75 м³ изобутана, 75 м³ нормального бутана. Определить объемную долю отдельных компонентов смеси.

 

Практическая работа №2

Тема: Газосодержание нефти и ее объемный коэффициент.

Цель занятия: Определить массовую и молярную доли растворенного в нефти газа, газосодержание нефти.

 

Газосодержание нефти определяют как отношение объема газ выделяющегося из пластовой нефти в результате ее однократного разгазирования до атмосферного давления при температуре 20 °С, к объему оставшейся сепарированной нефти.

 

Г₀ ºV_г /V_н                                                                                                      (2.1)

 

где V_г — объем газа однократного разгазирования пластовой нефти при 20 °С, приведенный к стандартным условиям, м³; V_н - объем сепарированной нефти, остающейся после однократного разгазирования пластовой нефти при 20 °С, м³.

Массовую долю растворенного в нефти газа можно рассчитать по уравнению:

 

q_г = m_г/(m_н+ m_г) = Г₀ρ_г / (ρ_н+ Г₀ρ_г)                                                              (2.2)

 

где, m_н, m_г - массы сепарированной нефти и газа, соответственно, представляющие в растворе пластовую нефть, кг; р_н — плотность сепарированной нефти в стандартных условиях, кг/м³ р _г - плотность газа однократного разгазирования нефти, приведенного стандартным условиям, кг/м³.

Уравнение (2,2) следует из (1.1) с учетом (2.1), та как для смеси газов

 

              r

V_г = Σ V_ί                                                                                                       (2.3)

       i=1

 

Из (1.2) с учетом (1.3) и правила аддитивности получают

 

                                                                                (2.4)

М_нг, М_г — молярные массы нефти с растворенным в ней газом и растворенного газа соответственно, кг/кмоль; N_г – молярная доля растворенного в нефти газа.

Если неизвестна молярная масса нефти с растворенным в ней то молярную массу растворенного в нефти газа можно рассчитать по уравнению

 

                                                                                        (2.5)

 

где М_н — молярная масса дегазированной нефти. Из сопоставления (2.4) и (2.5) следует

 

                                                                                (2.6)

 

Задача 2.1. Определить массовую и мольную доли растворенного в пластовой нефти газа и молярную массу пластовой нефти, если газосодержание нефти Го= 100 м³/м³, плотность газа р _г = 1,5 кг/м³, плотность сепарированной нефти р_н=860 кг/м³, а молярная масса сепарированной нефти М_н =200 кг/кмоль.

 

Задача 2.2. Пластовые нефти трех горизонтов-башкирского, визейского и пашийского по единому сборному коллектору попадают на установку подготовки нефти. Определить состав получающегося нефтяного газа, если в сборный коллектор поступает (м³/ сут): 101 нефти башкирского, 145-визейского, 204-пашийского горизонтов, соответственно. Газосодержание пластовых нефтей этих горизонтов соответственно составляет, м³/м³; 33,0-башкирского, 39,2-визейского и 37,6-пашийского. Объем газа приведен к стандартным условиям (табл.2,1).

 

Таблица 2.1. Состав нефтей

 

Нефть горизонтов	Объемное содержание компонентов, %
	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12+ высшие	СО2	N2
Башкирского	24.6	20,6	19,5	10,3	5,1	1,0	18,9
Визейского	41.8	14,9	15,5	7,8	3,8	0,3	15,9
Пашийского	34.5	14,1	18,2	8,2	2,8	0,2	22,0
Всех горизонтов (расчет)	35.0	15,7	17,5	8,5	3,6	0,4	19,3

 

N_ij = υ_ij

 υ_ij объемная доля i –го компонента в попутном газе нефти j –го горизонта.

 

Задача 2.3.Определить молярную долю метана в нефтяном газе, образующемся в результате смешивания 80 м³ газа I горизонта и 20 м³ газа II горизонта. Молярный состав газов, %, I горизонт: сероводород 20, двуокись углерода 20, азот 40, метан 10, этан 5, бутан 5; II горизонт: метан 80, этан, пропан, бутан 5, пентан 5. Объемы газов определены в стандартных условиях.

Практическая работа №3